CH318904A - Verfahren zur Herstellung von Metallen - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von Metallen    Das vorliegende Verfahren bezieht sich auf  die Herstellung von Metallen durch Reduk  tion ihrer     oxydisehen    Erze und kennzeichnet  sieh dadurch, dass man die gepulverten Erze  im     Schwebezustand    mit reduzierenden Gasen  behandelt.  



  Es ist bekannt, dass man     oxydische    Erze,  wie     Hämatit,        AIagnetit    usw., zu Metall redu  zieren kann, wenn man sie mit.     reduzierenden     Gasen, wie Wasserstoff,     Kohlenwasserstoff-          verbindungen,    z. B. Methan und seinen Homo  logen, Äthylen und seinen Homologen, mit  Kohlenoxyd sowie mit Mischungen dieser Gase  behandelt.

   Die reduzierenden Gase können  dabei sowohl aus natürlichen Quellen entnom-         men    werden,     beispielsweise    aus     l#Taturgas,    oder  sie können aus chemischen Reaktionen stam  men, wie aus den Gasen der Erdölbearbeitung,  oder sie können auch     auf    künstlichem Weg  hergestellt sein, wie z. B. Wassergas.  



  Wenn man als reduzierendes Gas Wasser  stoff verwendet,     lä.sst    sich die Reduktion von  Eisenoxyd, dem Hauptbestandteil der Eisen  erze, folgendermassen darstellen:  4     Fe.@03    + 12H2 = 8 Fe + 12 H20 - 86,8     kal.     Benutzt man dagegen Methan als reduzie  rendes Gas, so ergibt sich die nachstehende  Gleichung    4     Fe20@    + 3     CH."    = 8 Fe + 3 C02     -'-    6<U>11,0</U> -''04,7     kal.       In den beiden genannten Fällen ist die  Reaktion     endotherm,    sie ist also wärmever  brauchend.  



  Im Gegensatz dazu verläuft die     Reaktion     mit Kohlenoxyd wärmeerzeugend, die Reak  tion ist also     exotherm.    Sie lässt sich durch       tolgencle    Gleichung darstellen:       -1        Fe20,;

      + 7 2 CO = 8 Fe + 12 C02 + 36,8     kal.     In den beiden ersten Fällen muss man da  lier dem     System    zusätzliche Wärme     hinzu-          Fiigen.    um den Reaktionsverlauf zu     ermög-          liehen.    Dagegen wird im letzten Fall ein       übersehuss    an Wärme erzeugt, so dass die     ein-          inal    in Gang gesetzte Reaktion     auch    ohne       äussere        Wärmezufuhr    weiterläuft.

   Durch ge-    eignete Mischung der genannten Gase ist es  möglich, einen wärmeneutralen Verlauf der  Reduktion zu erzielen. Theoretisch lässt sich       berechnen,    dass beispielsweise bei einer     Mi-          schung    von Wasserstoff und Kohlenoxyd im  Volumenverhältnis von etwa 30:70<B>(1:2,33)</B>  keine     Wärme    verbraucht oder erzeugt wird.  Bei der technischen Durchführung des Ver  fahrens liegt dieses Verhältnis etwa bei 1 :4,  weil die unvermeidlichen     Wärmeverluste    einer  technischen Anlage     dauernd    ersetzt. werden  müssen.  



  Die oben beschriebenen Reaktionen haben  gemeinsam, dass sie ein heterogenes System  bilden und die Reaktion daher an der Phasen  grenze verläuft. Der Zeitablauf der Reaktion      wird durch die Temperatur und die Berüh  rungsdauer der aufeinander einwirkenden  Stoffe bestimmt     und    ist infolgedessen von der  spezifischen Oberfläche des festen Körpers,  das heisst vom Verhältnis der Oberfläche zur  Masse, abhängig. Von zwei Körpern mit der  selben Masse reagiert derjenige mit. der grö  sseren Oberfläche rascher.  



  Das vorliegende Verfahren setzt sich zum  Ziel, die Oberfläche der zu     reduzierenden     Oxyde und die     Intensität    der Berührung mit  dem     reduzierenden    Gas so zu erhöhen, dass  die     Reduktionsgeschwindigkeit    und der Re  duktionsgrad sehr erheblich gesteigert wer  den.  



  Zur Erreichung dieses Ziels werden die  Metalloxyde vor Einführung in den Reak  tionsraum     gepulvert.    Man kann dabei von  natürlich vorkommenden Erzen oder künstlich  angereicherten Konzentraten ausgehen. Durch  die     Pulverisierung    wird die reagierende Ober  fläche sehr stark vergrössert. Das Verfahren  nutzt nun die vergrösserte Oberfläche dadurch  aus, dass die gepulverten Erze im Schwebe  zustand mit dem reduzierenden Gas behandelt  werden. Dadurch wird die Intensität der       Wechselwirkung    des reduzierenden Gases und  des Oxydes ganz erheblich gesteigert.  



  Es ist vorteilhaft, das gepulverte Metall  oxyd vor dem Eintritt in den Reaktionsraum  zu erhitzen. Zweckmässig kann man das redu  zierende Gas gleichfalls erhitzen, bevor es in  den Reaktionsraum gelangt. Eine günstige  Ausführungsform besteht darin, dass man das       vorerhitzte    Pulver des     3tetalloxydes    mit       gleichfalls    v     orerhitztem,        reduzierendem    Gas  in den     Reaktionsraum    einbläst, den man vor  Beginn der Reaktion entsprechend erwärmt  hat.  



  Vorzugsweise kann man das     vorerhitzte          lletalloxydpulver    und das reduzierende Gas  im Gegenstrom in den Reaktionsraum einfüh  ren, um auf diese Weise die Erze im Schwebe  zustand zu erhalten. Das Reduktionsgas wird  dabei vorteilhaft unter Druck in den Reak  tionsraum eingeblasen. Eine Übersicht über  die einzelnen Stufen, welche man zweckmässig  bei der     Behandlung    der Erze im Sinne des    vorliegenden Verfahrens einhalten kann, gibt.  die nachstehende Zusammenstellung. Die Stu  fen sind:  1. Die     Zerkleinerung    der Oxyde.  



  2. Das Pulverisieren der zerkleinerten  Oxyde, welches vorteilhaft mit Entwässern       und    mit dem Sichten     verbunden    wird.  



  3. Das Einführen der     gepulverten    Oxyde  in den Reaktionsraum und die Reduzierung.  Das Sammeln und Transportieren des  gewonnenen     Metallpulvers.     



  5. Die     Brikettierung    des     -Metallpulvers    mit  gleichzeitiger oder anschliessender     Sinterung.     Das Zerkleinern der Oxyde wird zweck  mässig mit den bekannten Zerkleinerungs  maschinen durchgeführt.  



  In geeigneten     --,NTühlen    werden die zerklei  nerten Oxyde     gepulvert..    Da es vorteilhaft ist,  Für die Behandlung der Erze im Sehwehe  iustand ein feines Pulver zu     verwenden,    kann  man das anfallende     Mahlgut    einer Windsich  tung unterwerfen. Zu dieser Windsichtung  benutzt man     vorzugsweise    das reduzierende  Gas, mit welchem später die Reaktion vor  genommen werden soll.  



  Es hat sich als zweckmässig erwiesen, mit  der Windsichtung auch eine     Entwässerung     der Erze zu verbinden. Diese     Entwässerunn     besteht nicht nur darin, das Wasser aus dem  Erzpulver auszutreiben, sondern sie wird vor  teilhaft so weit getrieben, dass auch etwa     kol-          loicla.l    gebundenes Wasser, welches häufig in  Eisenerzen vorkommt, durch Zerstörung der  Kolloide ausgetrieben wird.  



  Die Entwässerung lässt sich leicht     errei-          chen.wenn    man zur Sichtung des Erzpulvers,  wie es beim Austritt aus der Mühle erhalten  wird, mit heissen reduzierenden Gasen behan  delt. Man kann zur Sichtung und Entwässe  rung des     0x7        dpulvers    auch     Luft.    benutzen.  



  Das gröbere     Pulver,    welches bei der     Wind-          sichtung        zurückbleibt,    wird vorteilhaft     -,wieder     in die Mühle zurückgeführt.  



  Das gewonnene     Oxy        dpulver    kann man kalt  in den Reaktionsraum einführen. Es ist aber  vorteilhaft, das Pulver vor dem Eintritt in  den Reaktionsraum zu erhitzen. Das Oxyd  kann beispielsweise in einem zylindrischen      Ofenraum durch sein Eigengewicht nach ab  wärts sinken, wobei man die erhitzten Reduk  tionsgase dem Staubfall     entgegenbläst.    Vor  teilhaft ist es jedoch, das     Oxydpulver    durch  erhitzte Reduktionsgase einzublasen. Man  kann dabei so vorgehen, dass man das Oxyd  entgegen der Richtung der Schwerkraft von  unten nach oben in den Reaktionsraum ein  bläst und es dort durch die von unten     ein-          @eblasenen    Reduktionsgase in Schwebe hält.

         F;ine    gute     Durehwirbelung    der Oxyde lässt  sich dadurch erreichen, dass man dieselben       tangential    in den Reaktionsraum einführt und  mit. Hilfe der Zentrifugalkraft eine innige       hurehwirbelung        erzeugt.     



  Man kann die Reaktion sowohl in verti  kalen als auch in horizontalen oder schräg  liegenden Öfen durchführen. Mit Vorteil wer  den bewegliche, insbesondere rotierende Öfen,  benutzt. Für den Fall, dass das Reduktions  gas eine     endotherme    Reaktion hervorruft, ist  eine Zusatzheizung notwendig. Dabei kann die  Wärmezufuhr sowohl durch     direkte        als    auch  durch indirekte Heizung oder durch eine  Kombination beider Systeme erfolgen. Vorteil  haft ist es, die erforderliche Wärme auf elek  trischem Weg zuzuführen. Man kann diese  Wärme aber auch durch Verbrennung von  Gas oder flüssigen     bzw.    festen Brennstoffen  erhalten.  



  Das bei der Reaktion erzeugte     1letallpul-          ver    kann dadurch gewonnen werden, dass man  in den Weg der Abgase     Stoffflächen    einbaut.  Die Hauptmenge des Metallpulvers sammelt  sieh beim Vertikalofen in dem konisch aus  gebildeten Boden. Bei horizontalen oder  schräggestellten Öfen wird vorteilhaft am  Ende des Ofens ein     Abscheider    vorgesehen.  



  Man kann mit Vorteil elektrostatische       Staubabseheidung    benutzen.  



  Das gewonnene Metallpulver wird zweck  mässig brikettiert. Die     Brikettierung    kann  vorteilhaft in heissem Zustand vorgenommen  werden, wobei man die Behandlung des Me  tallpulvers und seine Abkühlung unter Schutz  gas vor sich gehen lässt. Die Briketts können  zweckmässig gleichzeitig mit der     Verpressinmg          oder    nachher gesintert werden, wobei man mit    Vorteil     elektrische        Heizung,    insbesondere       Hochfrequenzheizung,    benutzt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Metallen durch Reduktion ihrer oxydischen Erze, da durch gekennzeichnet, dass man die gepulver- ten Erze im Schw ebezustand mit reduzieren den Gasen behandelt. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man die gepulver- ten Erze erhitzt, bevor sie in die Reaktions zone eintreten. 2. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man die reduzie renden Gase erhitzt, bevor sie in die Reak tionszone eintreten. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man als reduzie rendes Gas Wasserstoff benutzt. 4. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man als reduzie rendes Gas 1Tethan benutzt. 5. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man als reduzie rendes Gas Kohlenoxyd benutzt. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 3 und 5, dadurch gekenn zeichnet, dass man als reduzierendes Gas eine Mischung von Wasserstoff und Kohlenoxyd benutzt. 7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 3, 5 und 6, dadurch gekenn zeichnet, da.ss man solche Mischungen verwen det, die einen wärmeneutralen Reaktionsver lauf ergeben. B.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 3 und 5 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass man ein Gemisch von Was serstoff und Kohlenoxyd im Verhältnis 1 :4 benutzt. 9. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man die gepulver- ten Erze und das reduzierende Gas im Gegen strom, aufeinander einwirken lässt. 10. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, da.ss man die gepulver- ten Erze mit v orerhitzten Gasen in den Reak tionsraum einbläst. 11.

   Verfahren nach Patentansprueli, da durch gekennzeichnet, dass man die gepulver ten Erze vor der Einführung in den Reak tionsraum entwässert. 12. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man die gepulver- ten Erze tangential in den Reaktionsraum ein führt und dadurch im Reaktionsraum Wirbel erzeugt. 13.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man das erhaltene Metallpulver heiss verpresst. 1.4. Verfahren nach Patentansprueli und Unteranspruch 1.3, dadurch gekennzeichnet, dass man das Metallpulver sintert. 15. Verfahren nach Patentansprueb und LTnteransprüehen 13 und 14, dadurch gekenn zeichnet, dass man die Sinterung mit 1=Ioeh- frequenzheizun@ durehfülirt.