Procédé pour la réduction d'un oxyde métallique. La présente invention réside en un perfec tionnement au procédé connu de réduction d'oxydes métalliques à l'aide d'hydrogène.
Bien qu'elle soit particulièrement utile pour le traitement des oxydes du groupe du fer, par exemple l'hématite, la limonite, le sul fate ferreux calciné et l'écaille de rouille; elle s'applique aussi au traitement des minerais de ferro-nickel; elle est réalisée de préférence en partant. d'un oxyde métallique qui a été mis préalablement sous forme de nodules.
Dans les procédés pour la réduction de l'oxyde de fer connus jusqu'ici, on fait passer de l'hydrogène dans un four de réduction con tenant de l'oxyde. Le coefficient d'utilisation de l'hydrogène est faible et de l'ordre de 7 à 10% du gaz qui passe dans la zone de réduc tion.
Comme l'hydrogène a une faible capacité calorifique, il est. nécessaire, quand il est chauffé préalablement pour fournir la chaleur requise pour la réduction, d'en utiliser un très grand volume, car l'hydrogène doit remplir deux fonctions: amener l'oxyde à la tempéra ture de réduction et fournir la chaleur néces saire à la réduction proprement dite. Le pro. cédé est ainsi très coûteux.
Le procédé selon l'invention pour la ré duction d'un oxyde métallique au moyen de l'hydrogène est caractérisé en ce qu'on effec tue ladite réduction avec un mélange préala blement chauffé d'hydrogène et: d'azote.
L'azote a une chaleur spécifique élevée relativement à celle de l'hydrogène, ce qui per- met de réduire la quantité d'hydrogène et le volume total du mélange gazeux. Il est possible aussi d'obtenir une meilleure utilisation de l'hydrogène et d'autres avantages encore qui seront décrits plus loin. Le mélange gazeux qui a passé dans le four est avantageusement réintroduit dans la zone de réduction, de telle sorte qu'il parcourt un cycle, de l'hydrogène frais étant. ajouté pour remplacer celui qui est consommé pendant. la. réduction. Il est évi dent que l'azote peut contenir une faible pro portion des gaz rares de l'atmosphère tels que l'argon ou le krypton.
Si l'on suppose que la matière première utilisée est de l'oxyde ferrique pulvérisé qui a été mis préalablement sous une forme appro priée pour la réduction, par exemple sous forme de nodules, il est nécessaire, avant de réduire les nodules en métal, de les chauffer à la température de réduction. Si l'on utilise pour la. réduction de l'hydrogène préalable ment chauffé seul, le volume devra être très grand, comme indiqué précédemment. La température de réduction devra être mainte nue inférieure à 1000() C, si l'on entend éviter la fusion des nodules et. des particules qui les composent et, par conséquent, il est nécessaire de régler étroitement la température. Ce ré glage est. difficile avec un grand volume d'hydrogène.
Si la réduction s'effectue selon l'équation Fe20;; + 3H, = 2Fe -f- 3H20 - 23 cal., la chaleur de réduction est de 187 992 cal. pour 907 kg de fer.
La chaleur nécessaire pour chauffer le Fe.O, correspondant à 907 kg de fer à la température de réaction est de 225 540 cal., soit. au total 413 532 cal. Consi- dérant. une perte par radiation de 8%, soit 33 012 cal., 446 544 cal. sont nécessaires pour produire 907 kg de fer métallique. D'autre part, pour des raisons d'ordre pratique, on ne peut guère porter l'hydrogène utilisé à une température supérieure à 10000 C.
Dans ces conditions, il faudra 7082 m3 de gaz pour élever la température de 1315 kg de Feû0, de la température de l'atmosphère à 8000 C. Si ces 1315 kg de Fe;O, sont introduits dans le four de réduction sous la forme de nodules cuits à une température de 6000 C, la chaleur nécessaire est de 262 483 cal. au lieu de 446 544 cal., ce qui signifie que le volume né cessaire de gaz diminue de 7082 à 4192 m#1 pour obtenir 907 kg de fer.
Si maintenant de l'azote est compris dans le gaz en circulation et capable de s'accumu ler, ou si de l'azote est ajouté au gaz en circu lation, de façon que celui-ci contienne envi ron 481)/o d'azote, la quantité d'hydrogène qui est consommée pour la réduction de 907 kg de fer est alors équivalente à une utilisation de l'hydrogène d'environ 25%. L'hydrogène commercial est rarement pur et contient généralement- un pourcentage no table d'impuretés. La consommation d'hydro gène dans la réaction a pour effet. d'augmen ter la proportion des impuretés de l'hydro gène, lorsque celui-ci est remis en circulation.
Il convient alors, afin de maintenir un pour centage déterminé d'impuretés dans l'hydro gène remis en circulation, de retirer une par tie de celui-ci après chaque passage, particu lièrement quand du CO se trouve parmi les impuretés du gaz fourni, car il s'oxyde en C0, pendant la réaction et cette dernière tend à s'inverser, en provoquant suie réoxydation du fer. Il est avantageux, de même, de mainte nir bas le pourcentage d'hydrocarbures, qui tendent, à se décomposer aux températures auxquelles on opère.
Puisque de telles impu retés n'ont aucun rôle utile ou même qu'elles sont indésirables, il est indiqué de les élimi- ner ou d'en abaisser la teneur clans le cours des cycles ou dans le gaz fourni. L'azote peut être introduit directement dans le gaz fourni à la teneur voulue, ou cette teneur peut être atteinte par acciunulation au cours des re cyclages; ilne fois la proportion appropriée atteinte, une nouvelle addition d'azote devient inutile.
L'exemple suivant se réfère à une mise en ceuvre du procédé selon l'invention, dans son application à la réduction de nodules poreux d'oxyde ferrique.
Les nodules d'oxyde ferrique sont chargés dans un four à cuve dans lequel on fait pas ser de haut en bas un mélange préalablement chauffé d'hydrogène et d'azote, le mélange gazeux pouvant être réintroduit dans le cycle an moyen d'une canalisation fermée et d'un compresseur, et chauffé préalablement à son entrée dans le four. Après son passage dans le four, le mélange gazeux est refroidi et lavé avant, de passer dans le compresseur, puis il passe ensuite dans une installation où il est chauffé, et rentre dans le four.
L'utilisation la plus économique s'obtient avec un mélange gazeux contenant de l'hydro gène et de l'azote dans la proportion d'au plus 701/o d'hydrogène et d'au moins 301/o d'azote, le mélange utilisé de préférence contenant de 20 à 60% de H., et de 40 à 80% de N.,. Avec, des concentr ations d'hydrogène de cet.
ordre et une température de réduction d'environ 750 à 9000 C, les nodules d'oxyde ferrique sont réduits en fer pratiquement pur sous forme de nodules poreux en une heure à Luie heure et demie environ. Le métal devient pyrophorique au-dessous de 7000 C environ et les nodules et les particules qui les composent tendent: à fondre au-dessus de 10000 C, de sorte que l'intervalle préféré de températures dans lequel on opère est compris entre 700 et 10000 C, les résultats les meilleurs étant. obte nus entre 750 et 9000 C.
Dans cet, exemple, le four à cuve est du type continu et a la capacité suffisante pour recevoir 1315 kg de nodules d'oxyde ferrique qui donnent 907 kg de fer métallique quand le processus de réduction est achevé. Les no- dules sont. amenés au sommet du four, après avoir été préalablement chauffés à, 6000 C.
Le mélange gazeux initial chauffé ait préa- lable contient 51,9% de H_ et 48,1% de N_, et on introduit d'une manière continue dans le circuit gazeux un mélange composé de 970/0 de Hû et de 3 % de N_,
pour remplacer l'hydro- gène consommé et le gaz éliminé du cycle, comme on le verra plus loin, et pour maintenir un volume total de gaz en circulation de 3970 m3 environ, et un rapport d'hydrogène de 51,9 % dans ce gaz.
La chaleur contenue dans le gaz fourni est. de 729 cal. par degré C, et. le gaz est chauffé préalablement à une température telle qu'il entre dans le four de réduction à une tempé rature de 10000 C. Afin de réduire les nodules dans le four à une température de 8000 C, 262 483 cal. sont nécessaires. Elles sont. four nies conjointement par la chaleur contenue dans les nodules et, dans le mélange gazeiLl admis dans le four.
Environ<B>25%</B> du contenu d'hydrogène du gaz fourni sont utilisés dans la réduction, de sorte que le résidu du gaz s'échappant ait sommet du four a une teneur en hydrogène inférieure à celle du gaz entrant dans le four. La vapeur d'eau produite par la réduction se condense quand le gaz est refroidi, et une partie (21 m3 environ) du mélange de H_ et de N-, contenant une trop grande proportion de N,, est. retirée du circuit, du gaz plus riche en hydrogène étant. introduit, comme indiqué plus haut.
Les 21 m3 de gaz retirés contien nent. 14 m3 environ d'hydrogène, ce qui repré sente une perte d'hydrogène de 21,511/o seule ment. L'hydrogène contenu dans le gaz retiré peut être avantageusement brûlé pour chauf fer partiellement l'installation de chauffage de gaz ou pour chauffer au préalable les no dules chargés dans le four.
Le gaz envoyé par le compresseur dans l'installation de chauffage du gaz petit être avantageusement chauffé ait préalable par échange calorifique avec les produits gazeux chauds provenant du four.
La balance calorifique est assurée dans le système clos décrit et, par suite de la teneur notable en azote, 48,1%, dans le mélange ga- zeux, la teneur en hydrogène est, diminuée à une valeur telle qu'un chauffage préalable cor rect est possible sans atteindre des tempéra tures anormalement élevées. Si la température des nodules introduits est abaissée, un volume plus grand de gaz est. nécessaire pour fournir la chaleur additionnelle requise.
Le taux d'utilisation de l'hydrogène quand les nodules sont: introduits à une température de<B>6000</B> C varie avec les proportions de H. et de N. dans le mélange gazeux. Avec 95 % de H@ et 5% de N. dans le <RTI
ID="0003.0074"> gaz du cycle, par exemple, 13,5% de l'hydrogène sont utilisés;
avec 90 % de H, et 10 % de N., 14,3 % de l'hydrogène sont utilisés,
le taux d'utilisation de L'hydrogène étant par contre de 25% avec 51,9% de H,, et 48,1% de N,
dans le cas con- sidéré. Le coût de l'hydrogène on du combus tible pour le chauffage préalable, ou des deux, à l'endroit où se trouve le four, est détermi nant pour savoir si un plus grand pourcentage d'hydrogène ou un plus grand pourcentage de N., doit être utilisé.
Pour les opérations industrielles, l'hydro gène produit à partir du gaz à l'eau, d'un gaz naturel, ou par un antre procédé, comprend généralement de 95<B>à</B> 971/o de H, et 31/o de gaz inertes environ, les 1,5 à 2,51/o du total (soit. M + gaz inertes) étant de l'azote, le solde étant. du CO. L'azote peut être ajouté pour diminuer la concentration de l'hydrogène à. une valeur appropriée.
L'azote additionnel petit être récupéré dans le gaz retiré après un lavage ou une autre opération de purifica tion, et il petit être alors ajouté en quantité convenable ait gaz à l'eau ou à. une autre source de gaz d'alimentation.
Cependant, quand l'hydrogène disponible contient de l'azote, par exemple 311/o, et qu'une teneur de .11% est désirée dans le gaz rentrant dans le cycle polo' assurer la quantité de chaleur appropriée, on peut. laisser la teneur en azote s'élever à ce pourcentage (41%) avant de retirer du gaz du circuit.
Comme il a été dit, il est préférable que le mélange gazeux utilisé ne contienne ni mono- oxyde de carbone, ni hydrocarbures en quan tité appréciable, mais dans les cas où l'hydro gène contient jusqu'à 51/o d'iu@. hydrocarbure, tel que le méthane par exemple, il n'est pas nécessaire de le purifier avant l'emploi. Dans le cas du monoxyde de carbone, son oxydation en<B>CO,,</B> et son retour à l'état de CO avec ré- oxydation du fer nécessitent qu'il soit éliminé le plus possible.
Ordinairement, quand de l'hydrogène du commerce à 9511/o est fourni comme gaz d'alimentation, le pourcentage de CO est seulement de 2,5 % de N@ à 2,5 11/o, de sorte que la dépense pour éliminer le CO du gaz fourni peut ne pas être justifiée. Dans cette éventualité, le CO, résultant peut être éliminé par lavage du gaz rentrant dans le cycle au moyen dune solution d'éthanolamine, après le refroidissement du gaz quand il a quitté le four.
Dans le cas où on désire éli miner pratiquement le CO du gaz fourni; ou si sa teneur est trop élevée, le CO peut être éliminé du gaz fourni avant son introduction dans le circuit en passant à travers une solu tion ammoniacale d'un mélange de formiate, d'acétate ou de carbonate cuivrique et cui vreux. En éliminant le CO de cette manière, les pourcentages de H, et de N, augmentent, comme cela est désirable.
On a trouvé que pour certains oxydes, la température de réduction ne devrait pas dé passer 9000 C, mais, si l'on opère avec un gaz porté préalablement à 10000 C, cette limite peut être dépassée en quelques points. Pour éviter cela, on peut introduire le gaz en phis d'un point, le gaz le plus chaud, soit;
à 10000 C, étant introduit en haut du four où les no dules restent non réduits, et le gaz à la phis basse température, de 9000 C par exemple, étant introduit à l'extrémité inférieure du four. Ceci nécessite une seconde installation de chauffage préalable pour le gaz à la plus basse température, ou un échangeur calori fique réducteur de température à travers le quel une partie du gaz passe entre l'installa tion de chauffage et le four, pour réduire la température du gaz à 9000 C, tandis que le reste du gaz à 10000 C est conduit directement au four depuis l'installation de chauffage.
Les nodules complètement réduits, qui peu vent être obtenus en partant de l'oxyde ferri que dans les conditions décrites, sont encore séparés et libres. Si l'on désire obtenir la poudre métallique commerciale, les nodules poreux réduits sont refroidis dans une atmo sphère réductrice et sont ensuite divisés fine ment. A cause de leur porosité, les nodules sont facilement broyés par des rouleaux et ensuite moulus au degré de finesse commer cial désiré.
D'une autre manière, les nodules chauds réduits peuvent être déchargés directement du four de réduction sous une atmosphère réductrice dans une presse à briquettes, à estampage ou à moulage maintenue dans une atmosphère réductrice, où les nodules chauds sont facilement comprimés grâce à leur poro sité, en briquettes ou en produits métalliques demi-finis ou finis, avec ou sans aggloméra tion ultérieure à température de frittage pour souder ensemble les particules en contact.
Le degré de compression détermine la densité du produit fini, qui variera habituellement sui vant que l'on veut utiliser ce produit comme matière à fondre pour charger un foyer ouvert, ou un four électrique, ou comme ma tière à laminer ou forger en barres ou autres formes, ou pour former, avec ou sans recuite, directement des pièces de machines.
D'une autre manière encore, les nodules réduits et chauds peuvent être immédiatement déchargés du four de réduction, de préférence par gravité et; sous une atmosphère réductrice, dans un élément pour la fusion, tel qu'un. four à induction, dans lequel les nodules sont fon dus, le liquide fondu étant ensuite coulé dans les formes désirées ou injecté dans un milieu réfrigérant non oxydant, tel qu'un gaz réduc teur, pour produire une poudre métallique fine pour l'industrie. Des matières d'alliage peuvent être ajoutées ou non au produit fondu, suivant que l'on désire produire du fer pur, de l'acier au carbone ou un alliage d'acier, sous la forme de moulages ou de poudre, comme décrit.
Quand on réduit des minerais de ferro- nickel par le procédé selon l'invention, le nickel peut être récupéré séparément par lixi- viation.
Process for the reduction of a metal oxide. The present invention resides in an improvement in the known process for reducing metal oxides using hydrogen.
Although it is particularly useful for the treatment of oxides of the iron group, for example hematite, limonite, calcined ferrous sulphate and rust scale; it also applies to the treatment of ferro-nickel ores; it is preferably carried out from the start. of a metal oxide which has been previously put in the form of nodules.
In the heretofore known methods for the reduction of iron oxide, hydrogen is passed through a reduction furnace containing the oxide. The coefficient of utilization of hydrogen is low and of the order of 7 to 10% of the gas which passes through the reduction zone.
As hydrogen has a low heat capacity, it is. necessary, when it is preheated to provide the heat required for the reduction, to use a very large volume, because the hydrogen must perform two functions: bring the oxide to the reduction temperature and provide the necessary heat to the reduction itself. The pro. ceded is thus very costly.
The process according to the invention for the reduction of a metal oxide by means of hydrogen is characterized in that said reduction is carried out with a previously heated mixture of hydrogen and: nitrogen.
Nitrogen has a high specific heat relative to that of hydrogen, which reduces the amount of hydrogen and the total volume of the gas mixture. It is also possible to obtain better use of hydrogen and other advantages which will be described later. The gas mixture which has passed through the furnace is advantageously reintroduced into the reduction zone, so that it goes through a cycle, fresh hydrogen being. added to replace the one that is consumed during. the. reduction. It is obvious that nitrogen can contain a small proportion of the noble gases in the atmosphere such as argon or krypton.
If it is assumed that the raw material used is pulverized ferric oxide which has been previously put in a form suitable for reduction, for example in the form of nodules, it is necessary, before reducing the metal nodules, to heat them to the reduction temperature. If one uses for the. reduction of the preheated hydrogen alone, the volume should be very large, as indicated above. The reduction temperature must be kept below 1000 () C, if it is intended to avoid the melting of the nodules and. particles of which they are composed and, therefore, it is necessary to tightly regulate the temperature. This setting is. difficult with a large volume of hydrogen.
If the reduction is carried out according to the equation Fe20 ;; + 3H, = 2Fe -f- 3H20 - 23 cal., The heat of reduction is 187,992 cal. for 907 kg of iron.
The heat required to heat the Fe.O, corresponding to 907 kg of iron at the reaction temperature is 225,540 cal., Ie. in total 413,532 cal. Considering. a radiation loss of 8%, or 33,012 cal., 446,544 cal. are needed to produce 907 kg of metallic iron. On the other hand, for practical reasons, it is hardly possible to bring the hydrogen used to a temperature above 10,000 C.
Under these conditions, it will take 7082 m3 of gas to raise the temperature of 1315 kg of Feû0, from the temperature of the atmosphere to 8000 C. If these 1315 kg of Fe; O, are introduced into the reduction furnace in the form of nodules cooked at a temperature of 6000 C, the heat required is 262 483 cal. instead of 446,544 cal., which means that the required volume of gas decreases from 7082 to 4192 m # 1 to obtain 907 kg of iron.
If now nitrogen is included in the circulating gas and capable of accumulating, or if nitrogen is added to the circulating gas, so that the latter contains about 481) / o of nitrogen, the quantity of hydrogen which is consumed for the reduction of 907 kg of iron is then equivalent to a use of hydrogen of about 25%. Commercial hydrogen is rarely pure and generally contains a low percentage of impurities. The consumption of hydrogen in the reaction has the effect. to increase the proportion of impurities in the hydrogen when it is put back into circulation.
In order to maintain a determined percentage of impurities in the recirculated hydrogen, it is therefore advisable to remove a portion of it after each passage, particularly when CO is found among the impurities in the gas supplied, because it oxidizes to C0, during the reaction and the latter tends to reverse, causing soot reoxidation of the iron. It is also advantageous to keep the percentage of hydrocarbons low, which tend to decompose at the temperatures at which one operates.
Since such impurities have no useful role or even are undesirable, it is advisable to eliminate them or to lower the content in the course of the cycles or in the gas supplied. The nitrogen can be introduced directly into the gas supplied at the desired content, or this content can be reached by acciunulation during the recycles; Once the appropriate proportion is reached, further addition of nitrogen becomes unnecessary.
The following example refers to an implementation of the process according to the invention, in its application to the reduction of porous ferric oxide nodules.
The ferric oxide nodules are loaded into a shaft furnace in which a preheated mixture of hydrogen and nitrogen is passed from top to bottom, the gas mixture being able to be reintroduced into the cycle by means of a pipe. closed and a compressor, and heated before entering the oven. After passing through the furnace, the gas mixture is cooled and washed before passing through the compressor, then it passes into an installation where it is heated, and enters the furnace.
The most economical use is obtained with a gas mixture containing hydrogen and nitrogen in the proportion of at most 701 / o of hydrogen and at least 301 / o of nitrogen, the mixture preferably used containing 20 to 60% of H., and 40 to 80% of N.,. With, hydrogen concentrates of this.
order and a reduction temperature of about 750 to 9000 C, the ferric oxide nodules are reduced to substantially pure iron as porous nodules in about one to one and a half hours. The metal becomes pyrophoric below approximately 7000 C and the nodules and the particles which compose them tend: to melt above 10 000 C, so that the preferred range of temperatures in which one operates is between 700 and 10 000 C, the better the results. obtained between 750 and 9000 C.
In this example, the shaft furnace is of the continuous type and has the capacity sufficient to accommodate 1315 kg of ferric oxide nodules which give 907 kg of metallic iron when the reduction process is completed. The nodes are. brought to the top of the oven, after having been previously heated to, 6000 C.
The initial gas mixture heated beforehand contains 51.9% H 2 and 48.1% N 2, and a mixture composed of 970% H 2 and 3% of H 2 is continuously introduced into the gas circuit. NOT_,
to replace the hydrogen consumed and the gas eliminated from the cycle, as will be seen later, and to maintain a total volume of gas in circulation of about 3,970 m3, and a hydrogen ratio of 51.9% in this gas.
The heat contained in the supplied gas is. of 729 cal. by degree C, and. the gas is preheated to a temperature such that it enters the reduction furnace at a temperature of 10,000 C. In order to reduce the nodules in the furnace at a temperature of 8,000 C, 262,483 cal. are necessary. They are. Furnished jointly by the heat contained in the nodules and in the gazeiLl mixture admitted into the furnace.
About <B> 25% </B> of the hydrogen content of the supplied gas is used in the reduction, so that the residue of the gas escaping from the top of the furnace has a lower hydrogen content than the gas entering the furnace. the oven. The water vapor produced by the reduction condenses when the gas is cooled, and a part (about 21 m3) of the mixture of H 2 and N -, containing too high a proportion of N 3 is. removed from the circuit, gas being richer in hydrogen. introduced, as noted above.
The 21 m3 of gas withdrawn contain. About 14 m3 of hydrogen, which represents a loss of hydrogen of only 21.511%. The hydrogen contained in the gas withdrawn can be advantageously burnt in order to partially heat the gas heating installation or to preheat the nodes loaded in the furnace.
The gas sent by the compressor to the gas heating installation can advantageously be heated beforehand by heat exchange with the hot gaseous products coming from the oven.
The calorific balance is ensured in the closed system described and, owing to the significant nitrogen content, 48.1%, in the gas mixture, the hydrogen content is reduced to a value such that a prior heating cor rect is possible without reaching unusually high temperatures. If the temperature of the introduced nodules is lowered, a larger volume of gas is. necessary to provide the additional heat required.
The rate of hydrogen utilization when the nodules are: introduced at a temperature of <B> 6000 </B> C varies with the proportions of H. and N. in the gas mixture. With 95% of H @ and 5% of N. in the <RTI
ID = "0003.0074"> cycle gas, eg 13.5% of hydrogen is used;
with 90% of H, and 10% of N., 14.3% of the hydrogen is used,
the rate of use of hydrogen being on the other hand 25% with 51.9% of H ,, and 48.1% of N,
in the case considered. The cost of the preheating hydrogen or fuel, or both, where the furnace is located, is a determining factor in whether a greater percentage of hydrogen or a greater percentage of N. , must be used.
For industrial operations, the hydrogen produced from water gas, natural gas, or by another process, generally comprises 95 <B> to </B> 971 / o of H, and About 31 / o of inert gases, the 1.5 to 2.51 / o of the total (ie M + inert gases) being nitrogen, the balance being. of CO. Nitrogen can be added to decrease the concentration of hydrogen to. an appropriate value.
The additional nitrogen can be recovered in the gas withdrawn after washing or other purification operation, and it can then be added in a suitable amount to water or gas gas. another source of feed gas.
However, when the available hydrogen contains nitrogen, for example 311 / o, and 11% content is desired in the gas entering the polo cycle to ensure the appropriate amount of heat, one can. allow the nitrogen content to rise to this percentage (41%) before removing gas from the circuit.
As has been said, it is preferable that the gas mixture used does not contain carbon monoxide or hydrocarbons in appreciable amount, but in cases where the hydrogen contains up to 51% iu @ . hydrocarbon, such as methane for example, it is not necessary to purify it before use. In the case of carbon monoxide, its oxidation to <B> CO ,, </B> and its return to the state of CO with re-oxidation of the iron requires that it be eliminated as much as possible.
Ordinarily, when 9511 / o commercial hydrogen is supplied as the feed gas, the percentage of CO is only 2.5% N @ to 2.5 11 / o, so the expense of removing the CO of the supplied gas may not be justified. In this event, the resulting CO can be removed by washing the gas entering the cycle with an ethanolamine solution, after the gas has cooled when it has left the oven.
In the event that it is desired to practically eliminate the CO from the gas supplied; or if its content is too high, the CO can be eliminated from the gas supplied before its introduction into the circuit by passing through an ammoniacal solution of a mixture of formate, acetate or cupric carbonate and copper. By removing CO in this manner, the percentages of H, and N, increase, as desired.
It has been found that for certain oxides, the reduction temperature should not exceed 9000 C, but, if one operates with a gas previously raised to 10 000 C, this limit can be exceeded at a few points. To avoid this, we can introduce the gas in phis of a point, the hottest gas, ie;
at 10,000 C, being introduced at the top of the oven where the no dules remain unreduced, and the gas at the phis low temperature, of 9000 C for example, being introduced at the lower end of the oven. This requires a second pre-heating installation for the gas at the lowest temperature, or a temperature-reducing heat exchanger through which part of the gas passes between the heating installation and the furnace, to reduce the temperature of the oven. gas at 9000 C, while the rest of the gas at 10000 C is conducted directly into the oven from the heating installation.
The completely reduced nodules, which can be obtained starting from the ferri oxide only under the conditions described, are still separated and free. If it is desired to obtain the commercial metal powder, the reduced porous nodules are cooled in a reducing atmosphere and are then finely divided. Because of their porosity, the nodules are easily crushed by rollers and then ground to the desired commercial fineness.
Alternatively, the reduced hot nodules can be discharged directly from the reduction furnace under a reducing atmosphere into a briquetting, stamping or molding press maintained in a reducing atmosphere, where the hot nodules are easily compressed due to their porosity. sity, in briquettes or in semi-finished or finished metal products, with or without subsequent agglomeration at sintering temperature to weld together the particles in contact.
The degree of compression determines the density of the finished product, which will usually vary depending on whether you want to use that product as a melt to charge an open hearth, or an electric furnace, or as a rolling or forging material into bars or other shapes, or for forming, with or without annealing, directly parts of machines.
Still another way, the reduced and hot nodules can be immediately discharged from the reduction furnace, preferably by gravity and; under a reducing atmosphere, in an element for melting, such as. induction furnace, in which the nodules are melted, the molten liquid then being poured into the desired shapes or injected into a non-oxidizing cooling medium, such as a reducing gas, to produce a fine metal powder for industry. Alloy materials may or may not be added to the melt, depending on whether it is desired to produce pure iron, carbon steel, or a steel alloy, in the form of castings or powder, as described.
When ferronickel ores are reduced by the process according to the invention, the nickel can be recovered separately by leaching.