DE887643C - Verfahren zur Herstellung von Eisenpulver durch Reduktion von pulverfoermigen Eisenoxyden - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Eisenpulver durch Reduktion von pulverförmigen Eisenoxyden Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Reduktion pulverförmiger Eisenoxyde zu Eisenpulver mit Hilfe von Wasserstoff. Bei der großtechnischen Durchführung dieser Aufgabe bestehen erhebliche Schwierigkeiten in der Gewinnung eines Eisenpulvers, welches den Anforderungen des Marktes hinsichtlich Schüttgewicht, Korngröße, Kornbeschaffenheit und insbesondere Reduktionsgrad genügt. Die Durchführung der Reduktion bei hohen Temperaturen, die an sich hegen der größeren Reaktionsgeschwindigkeit erwünscht wären, stößt auf die Schwierigkeit, daß die pulverförmigen Eisenoxyde mit der Wandung des Reduktionsofens verbacken. Infolgedessen sind bereits Temperaturen über 6oo° der praktischen Durchführung der Aufgabe hinderlich. Unterhalb dieser Temperatur vollzieht sich andererseits die Reduktion mit Wasserstoff derartig langsam, daß die Durc'hsatzleistungen großtechnischer Reduktionsöfen bekannter Bauart unter ein wirtschaftlich tragbares Maß herabsinken. Ferner zwingt der Preis des Wasserstoffgases zu einer möglichst restlosen Ausnutzung des Gases bei der Reduktion. Durch Rückführung des Wasserstoffgase es im Kreislauf durch den Reduktionsofen wäre an sich die bestmögliche Ausnutzung des verwendeten Wasserstoffes ohne weiteres begeben. Bei der praktischen Durchführung dieser an sich nach dem Stand der Technik gegebenen Lösung der der Erfindung zugrunde liegendenAufgabe hat sich jedoch gezeigt, daß die Reduktion der pulverförmig@enEisenoxyde zu Eisenpulver nur unvollkommen gelingt, obwohl der Wasserdampfgehalt des Kreislaufgases noch weit unterhalb dem bekannten theoretischen Gleichgewicht lag.
• Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber ein Verfahren zur Herstellung von Eisenpulver durch Reduktion von pulverförmigen Eisenoxyden, ins-. besondere gemahlenem Walzensinter, Hammerschlag od. dgl., mit Wasserstoff bei Temperaturen. unter 6oo° unter Verwendung des Wasserstoffes in erheblichem Überschuß von etwa 6o mg je z o kg Eisenoxyd und mehr, das darin besteht, daß in der Reduktionszone eine Strömungsgeschwindigkeit des Reduktionsgases von 1,5 bis 2,5 m/Sek. durch Rückführung der Abgase im Kreislauf in die Reduktionszone eingestellt wird. Diese Bedingungen verbürgen bei der einzuhaltenden niedrigen Reduktionstemperatur eine Reduktion der Oxyde zu etwa 97% bei geringstem Wasserstoffbedarf. Dieser Wasserstoffbedarf beträgt etwa ioo m3 Wasserstoff je io kg Ausgangsmaterial, als welches gemahlener Walzensinter, Hammerschlag oder gemahlene Eisenoxyde, beispielsweise hochwertige oxydische Erze, oder -durch Abrösten von Sulfiden oder Zersetzen von Sulfaten gewonnene Eisenoxyde in Frage kommen.
• Bezüglich der Korngröße der gemahlenen oder durch Abrösten oder Zersetzen pulverförmig anfallenden Oxyde hat sieh im praktischen Betrieb ferner gezeigt, daß das gröbere Korn überraschenderweise sich leichter reduzieren läßt als das feinere Korn. Aus diesem Grunde wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Mahlurig des Ausgangsmaterials nur bis zu einer Korngröße von etwa ioo ,u getrieben bzw. die feinsten Anteile des pulverförmigen Ausgangsgutes als Rückgut wiederholt durch die Reduktionszone geführt, wodurch diese feinsten Anteile vollständig reduziert und vor allem durch Verschweißen miteinander zu gröberen Körnern bis zu Knollengröße vereinigt werden können.
• Wie ferner durch praktische Versuche im Großbetrieb gefunden wurde, tritt dieses Verschweißen zu größeren Knollen oder Kugeln von beispielsweise ao mm Durchmesser in einem gemuffelten Drehroh.rofen dann auf, wenn etwa 8o bis 85 % der Oxyde zu metallischem Eisen reduziert. sind. Infolgedessen empfiehlt es sich, am Eintragsende des Reduktionsofens mit hoher Temperatur, beispielsweise 7oo bis Soo° C, zu arbeiten und mit fortschreitender Reduktion die Temperatur auf unter 6oo° C im Ofen zu ermäßigen. Das auf diese Weise zu etwa 9o % reduzierte Eisenoxydpulver wird zweckmäßig in einem weiteren Reduktionsofen bei Temperaturen von goo bis iooo° C in einer Wasserstoffatmosphäre nachgeglüht und dadurch fertig reduziert.
• Bei der Rückführung des Wasserstoffstroms im Kreislauf in die Reduktionszone wird zweckmäßig so vorgegangen, daß der Kreislaufstrom, der im Gegenstrom zu dem zu behandelnden Gut geführt wird, nicht am Austragsende des Gutes, sondern unmittelbar in eine heiße Temperaturstufe des Ofens eingeleitet wird, wogegen der zum Ersatz des verbrauchtenWasserstoffes eingeleitetefrischeWasserstoff zweckmäßig nach Vorwärmung auf etwa 500°C und darüber am Austragsende eingeleitet wird, wobei die fühlbare Wärme des Austragsgutes zurAufhei:zung des Wasserstoffes verwendetwerden kann, indem beispielsweise das heiße Gut in einer allseitig geschlossenen Schnecke abgeführt und Wasserstoff im Gegenstrom durch die Schnecke geleitet wird.
• Um den im Kreislauf sich allmählich anreichernden Wasserdampfgehalt auf unter 45 g, zweckmäßig auf z g und darunter zu halten, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung eine. Trocknung des Kreislaufgases (erforderlichenfalls auch des Frischgases) beispielsweise durch Tiefkühlung und oder Silikagel vorgenommen. Diese Trocknung ist, wie gefunden wurde, für die Reaktionsgeschwindigkeit bei der Reduktion von erheblicher Wirkung, besonders dann, wenn man das Gas benutzt, um die letzten Reste des Oxyds aus dem Eisenpulver auszutreiben. Ein, Zusatz katalytisch wirkender Stoffe, wie beispielsweise von Chlor oder Alkali, kann entweder in geringen Mengen beim Kreislaufgas oder Ausgangsgas oder zum Ausgangsgut erfolgen oder zu sämtlichen der drei genannten Stoffe.
• Sofern nicht reiner Wasserstoff, sondern beispielsweise an Stickstoff oder Methan verunreinigter Wasserstoff zur Anwendung gelangt, wird ein Teil der durch den Kreislauf angereicherten Gase ständig aus dem Kreislauf abgezweigt und zur Beheizung im Betrieb verwendet, beispielsweise zur Vorwärmung des Gases oder zur Beheizung der Muffel.
• An Hand eines Ausführungsbeispieles sei das Verfahren der Erfindung näher erläutert.
• io kg gemahlener Walzensinter wurden in einer Muffel von 300 mm lichtem Durchmesser, 4,5 m Länge bei 15 0/0 Füllungsgrad der Muffel und 540° C, gemessen am Mantel der Muffel, mit Wasserstoff reduziert, wobei ioo m3 Wasserstoff je Stunde im Kreislauf durch die Muffel, geführt wurden. 11,3 m3 je Stunde Wasserstoff wurden zum Ersatz des verbrauchten Wasserstoffes zugesetzt, und mit Rücksicht auf die Anreicherung des Stickstoffes im Kreislaufgas wurden 4,5 m3 je Stunde Wasserstoff abgestoßen. Das Kreislaufgas wurde vor Eintritt in die Muffel durch indirekten Wärmeaustausch mit den heißen Abgasen auf i io° C vorgewärmt. Nach seinem Austritt aus dem Ofen; wurde es in einem Staubfänger grob entstaubt und in einem direkten Kühler so weit heruntergekühlt, daß nur noch 8 bis io g pro Kubikmeter Wasser. darin verblieben. Bei der gewählten Gasgeschwindigkeit von 1,5 m/Sek. bei einer Temperatur von 540°C enthielten die Oferiabgase noch etwa 3o g/m3 Wasserdampf. Bei 2,5% Ofenneigung und: einer Umdrehung in Zoo Sek. bewegt sich" das Gut in 14S tunden durch die Muffel, wobei es 9401ö Eisenmetall im Austrag enthielt.
• An Stelle der Entfernung des Wasserdampfes durch Kühlung empfiehlt sich, die Entfernung aus dem heißen Wasserstoff beispielsweise durch Einleiten in konzentrierte Schwefelsäure vorzunehmen, die alsdann nach Verdünnung als 6o- bis 61grädige Säure noch verwendungsfähig bleibt (beispielsweise für Ammoniakfabriken).
• Die Durchführung des Verfahrens der Erfindung kann an Stelle des im Beispiel erwähnten: gemuffelten Drehrohres auch in einem stoßweise betriebenen Muffelofen erfolgen, wie auch die Beheizung ebenfalls elektrisch durchgeführt werden kann. Dieses Eisenpulver wurde in einer Schale im mittelbar beheizten Ofen bei 9i2' C i Stunde geglüht. Das so erhaltenePulver besaß 98,5% Metallgehaltundläßt sich hervorragend nach dem bekannten Verfahren zu Sinterkörpern weiterverarbeiten.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Eisenpulver durch Reduktion von pulverförmigen Eisenoxyden, insbesondere gemahlenem Walzensinter, Hammerschlag od. dgl., mit Wasserstoff bei Temperaturen unter 6oo° unter Verwendung des Wasserstoffes in erheblichem Überschuß von etwa 6o m3 je io kg Eisenoxyd und mehr, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reduktionszone eine Strömungsgeschwindigkeit des Reduktionsgases von 1,5 bis 2,5 in/Sek. durch Rückführung der Abgase im Kreislauf in die Reduktionszone eingestellt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß d.: r Kreislaufstrom nach Trocknung und Vorwärmung unmittelbar in eine 'heiße Temperaturstufe des Reduktionsofens eingeleitet wird, wogegen der zum Ersatz des verbrauchten Wasserstoffes eingeleitete Frischgasstrom dem Ende der Reduktionszone zugeleitet wird.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise katalytisch wirkende Stoffe, wie Chlor oder Alkali, dem Ausgangsgut und/oder dem Reduktionsgas zugesetzt werden. q..
4. Verfahren nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur am Eintragsende des Reduktionsofens auf 70o bis 8oo° mit fortschreitender Reduktion am Austragsende auf unter 6oo° eingehalten wird.
5. 5. Verfahren nach Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichung einer etwa go%igen Reduktion des Gutes die weitere Reduktion in einem besonderen Reduktionsofen bei Temperaturen von goo bis iooo° erfolgt.
6. 6. Verfahren nach Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines gasbeheizten gemuffelten Drehrohrofens die Heizgase im. Gleichstrom mit .dem zu reduzierenden Gut und der Wasserstoff in an sich bekannter Weise im Gegenstrom geführt werden.