DE763817C

DE763817C - Process for refining iron ores mixed with solid fuel and additives in a blast furnace

Info

Publication number: DE763817C
Application number: DET51979D
Authority: DE
Inventors: Zsigmand Dipl-Ing Galocsy; Karl Dipl-Ing Koller
Original assignee: THYSSEN SCHE GAS U WASSERWERKE
Current assignee: THYSSEN SCHE GAS U WASSERWERKE
Priority date: 1939-03-21
Filing date: 1939-03-21
Publication date: 1954-07-12
Also published as: FR860989A

Description

Es ist bereits vorgeschlagen worden, mit festem Brennstoff und Zuschlägen vermischte Eisenerze oder Brikette aus diesen Stoffen im Hochofen derart zu verhütten, daß in diesen ein wesentlicher Teil der erforderlichen Reduktions- und Schmelzwärme in Form eines heißen Gasgemisches eingeführt wird, das in einem dem Hochofen vorgeschalteten Verbrennungsraum durch vollkommene Verbrennung eines beliebigen Brennstoffes mit überschüssigem kaltem oder vorgewärmtem Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft in Anwesenheit von Wasserdampf hergestellt wurde undIt has already been suggested mixed with solid fuel and aggregates To smelt iron ore or briquette from these materials in the blast furnace in such a way that in these a substantial part of the required heat of reduction and fusion in the form of a hot gas mixture is introduced in a combustion chamber upstream of the blast furnace through complete combustion of any fuel with excess cold or preheated oxygen or oxygen-enriched air was produced in the presence of water vapor and

aus Kohlendioxyd, Wasserdampf, Sauerstoffüberschuß und gegebenenfalls etwas Stickstoff besteht. Bei diesem bekannten Verfahren setzen sich die eingeführten Gase mit dem glühenden Kohlenstoff der Beschickung derart um, daß der freie Sauerstoff mit einem Teil des Kohlenstoffes der Beschickung Kohlenoxyd bildet, der Wasserdampf zu Wasserstoff und die Kohlensäure ganz oder teilweise zu Kohlenoxyd reduziert werden.from carbon dioxide, water vapor, excess oxygen and possibly some nitrogen consists. In this known method, the gases introduced are set with the glowing one Carbon in the feed in such a way that the free oxygen with some of the carbon the charge forms carbon dioxide, the water vapor forms hydrogen, and the carbonic acid be wholly or partially reduced to carbon monoxide.

Es wurde nun gefunden, daß dieses bekannte Verfahren bedeutend dadurch verbessert werden kann, daß man die Zusammensetzung des mitIt has now been found that this known method can be significantly improved thereby can that one the composition of the with

hohen Temperaturen (iooo bis 2000⁰ C) in den Hochofen einzuführenden Gasgemisches in bezug auf die Menge des Kohlenstoffes der Beschickung so einstellt und regelt, daß im Hochofen der freie Sauerstoff die Verbrennung eines Teiles des Kohlenstoffes der Beschickung zu Kohlenoxyd bewirkt, der Wasserdampf sich mit dem restlichen Teil desselben, zumindest teilweise, zu Wasserstoff und Kohlenoxyd umsetzt, diehigh temperatures (iooo to 2000 ⁰ C) to be introduced into the blast furnace gas mixture in relation to the amount of carbon in the charge so adjusts and regulates that in the blast furnace the free oxygen causes the combustion of part of the carbon of the charge to carbon oxide, the water vapor with the remaining part of the same, at least partially, converts to hydrogen and carbon oxide, which

to in den Ofen eingeführte Kohlensäure dagegen durch den Hochofen unter Abgabe eines erheblichen Anteiles ihrer fühlbaren Wärme im wesentlichen unverändert hindurchströmt. Diese Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß man die Verschiedenheit der Reaktionsfreudigkeiten der sich nach Einführung des heißen Gasgemisches aus Sauerstoff, Wasserdampf und Kohlensäure im Hochofen abspielenden Vorgänge:to carbon dioxide introduced into the furnace, on the other hand, by the blast furnace, giving off a considerable amount Part of their sensible heat flows through essentially unchanged. This invention is based on the knowledge that one can see the difference in responsiveness after the introduction of the hot gas mixture of oxygen, water vapor and carbonic acid playing in the blast furnace Operations:

C + O = CO 4~ 29 160 kcal (1)C + O = CO 4 ~ 29 160 kcal (1)

C + H₂O = CO + H₂ — 28 880 kcal (2) C + CO₂ = 2 CO — 38 S80 kcal (3)C + H ₂ O = CO + H ₂ - 28 880 kcal (2) C + CO ₂ = 2 CO - 38 S80 kcal (3)

zu einer besonders günstigen Beeinflussung dieser Vorgänge selbst und damit auch aller von ihnen abhängigen sonstigen Vorgänge im Hochofen ausnutzen kann.to a particularly favorable influence on these processes themselves and thus also on all can take advantage of other processes in the blast furnace that are dependent on them.

Die Reaktion Ci) ist exotherm, während die Reaktionen (2) und (3) endotherm sind. Die bei der exothermen Reaktion (1) entstehende Wärmemenge allein würde nicht genügen, um die zur Schmelzung des Einsatzes und zur Reduktion des Eisenoxyds erforderliche Wärme sowie den Wärmeaufwand der endothermen Reaktion (2) oder gar auch noch den der ebenfalls endothermen Reaktion (3) zu decken; diesen Mehrbedarf an Wärmemengen decken die dem Hochofen durch das hocherhitzte Gasgemisch zugeführten Wärmemengen.The reaction Ci) is exothermic, while the Reactions (2) and (3) are endothermic. The resulting from the exothermic reaction (1) The amount of heat alone would not be sufficient to melt the insert and to Reduction of the iron oxide required heat as well as the heat input of the endothermic To cover reaction (2) or even that of the likewise endothermic reaction (3); This additional heat requirement is covered by the blast furnace due to the highly heated gas mixture supplied amount of heat.

Ob und in welchem Maße neben der Reaktion (1) auch die Reaktion (2) bzw. (3) vor sich geht, hängt nun von der Menge des von unten zugeführten freien Sauerstoffes ab, vorausgesetzt, daß in den Hochofen von oben eine bestimmte Kohlenstoffmenge beschickt wird. Je mehr Kohlenstoff nämlich für die Reaktion (1) verbraucht wird, d. h. je weniger Kohlenstoff für die Reaktion (2) bzw. (3) übrigbleibt, um so weniger Wasser bzw. Kohlensäure wird eine Umsetzung erleiden. In einem theoretischen Grenzfalle also, bei dem für die Reaktion (1) der gesamte fixe Kohlenstoff der Beschickung verbraucht wird, d. h. von unten so viel freier Sauerstoff zugeführt wird, als zur Umwandlung der Gesamtmenge des fixen Kohlenstoffes in Kohlenoxyd erforderlich ist, wird für die Reaktionen (2) und (3) kein fixer Kohlenstoff mehr vorhanden sein, so daß die letzteren ReaktionenWhether and to what extent, in addition to reaction (1), reaction (2) or (3) also occurs now depends on the amount of free oxygen supplied from below, provided that a certain amount of carbon is charged into the furnace from above. Namely, the more carbon for the reaction (1) is consumed, d. H. the less carbon is left for reaction (2) or (3) so less water or carbonic acid will suffer a conversion. In a theoretical Limiting case, then, in which for reaction (1) all of the fixed carbon in the charge is consumed, d. H. as much free oxygen is supplied from below as for conversion the total amount of fixed carbon in carbon dioxide is required for the reactions (2) and (3) no longer have a fixed carbon present, so that the latter reactions

6a überhaupt nicht vor sich gehen können. Liegt dieser Fall vor, so werden Wasser und Kohlensäure durch den Hochofen unter Abgabe ihrer fühlbaren Wärme unverändert hindurchziehen. Im anderen theoretischen Grenzfalle wird dagegen die Gesamtmenge des von unten eingeführten Wassers und Kohlensäure umgesetzt. Zwischen diesen Grenzfällen sind unzählige Möglichkeiten vorhanden. Durch Regelung der Bestandteile des von unten einzuführenden Gasgemisches hat man es nun erfindungsgemäß vollkommen in der Hand, den Hochofenbetrieb je nach den Erfordernissen in Hinsicht auf das zu verarbeitende Erz, auf den Wärmeverbrauch des Verfahrens, auf die im Hochofen notwendige Höchsttemperatur, auf die gewünschte Zusammensetzung der Gichtgase usw. auf die jeweils günstigste Verfahrensweise einzustellen.6a cannot go on at all. If this is the case, water and carbonic acid become pass through the furnace unchanged, releasing their sensible heat. In the other theoretical limiting case, however, the total amount of the introduced from below is used Water and carbonic acid implemented. There are innumerable possibilities between these borderline cases. By regulating the Components of the gas mixture to be introduced from below are now completely in accordance with the invention in hand, the blast furnace operation depending on the requirements with regard to the ore to be processed and the heat consumption of the process, to the maximum temperature required in the blast furnace, to the desired composition of the furnace gases etc. to be adjusted to the most favorable procedure in each case.

Es hat sich herausgestellt, daß es für den Regelfall am zweckmäßigsten ist, das Hochofenverfahren durch entsprechende Einstellung des Sauerstoffüberschusses in bezug auf die fixe Kohlenstoffmenge derart zu führen, daß neben der Reaktion (1) höchstens die Reaktion (2) stattfindet, die Reaktion (3) dagegen gar nicht mehr zur Geltung kommt. Dies bedeutet, daß die gesamte Kohlensäure unverändert durch den Hochofen hindurchzieht und lediglich als Wärmeträger dient, das Wasser dagegen gemäß Reaktion (2) ganz oder teilweise zersetzt wird. Diese Wirkungen der erfmdungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen sind deshalb möglich, weil zunächst die Verbrennung von Kohlenstoff der Beschickung zu Kohlenoxyd stattfindet., dann erst die Zersetzung des Wassers, die endothermisch verläuft, einsetzt, und nach dieser erst die ebenfalls endothermische, aber einen noch höheren Wärmeverbrauch als die Wasserzersetzung aufweisende Kohlensäurezersetzung. It has been found that it is most expedient for the normal case, the blast furnace process by adjusting the excess oxygen in relation to the fixed amount of carbon in such a way that in addition to reaction (1) at most reaction (2) takes place, reaction (3) on the other hand no longer comes into play. This means that all the carbonic acid remains unchanged passes through the furnace and only serves as a heat transfer medium, the water however, according to reaction (2) is completely or partially decomposed. These effects of the invention The proposed measures are possible because first the combustion of carbon of the feed to carbon oxide takes place., only then does the decomposition of the water, which is endothermic, begin, and after this only the also endothermic, but an even higher heat consumption than carbonic acid decomposition exhibiting water decomposition.

Vergleicht man die Vorgänge beim Verfahren gemäß der Erfindung mit dem üblichen Hochofenbetrieb, so ergibt sich der folgende grundlegende Unterschied: Beim üblichen Hochofenbetrieb wird der vorgewärmte Wind bei einer Temperatur von etwa 600 bis 8oo~ C in das Gestell eingeführt, wo er Kohlenstoff von etwa 1500⁰C trifft und diesen teils zu Kohlenoxyd, teils zu Kohlensäure verbrennt. Die Kohlensäure wird hierbei durch den glühenden Kohlenstoff zu Koblenoxyd reduziert.If one compares the processes in the method according to the invention with the usual blast furnace operation, the following fundamental difference arises: In the normal blast furnace operation, the preheated wind is introduced into the frame at a temperature of about 600 to 800C, where it produces carbon of about 1500 ⁰ C and burns this partly to carbon dioxide, partly to carbonic acid. The carbonic acid is reduced to coblene oxide by the glowing carbon.

Im Falle der Erfindung dagegen wird in das Gestell des Hochofens ein Rauchgasgemisch mit Sauerstoffüberschuß bei einer Temperatur von über 1000⁰ C eingeführt. Trifft das aufsteigende Gemisch den von oben gegichteten Kohlenstoff, so kann dieser mit dem freien Sauerstoff des Gemisches infolge der hohen Temperatur nach der GleichungIn the case of the invention, on the other hand, a flue gas mixture with excess oxygen at a temperature of over 1000 ^° C. is introduced into the frame of the blast furnace. If the rising mixture hits the carbon directed from above, this can with the free oxygen of the mixture due to the high temperature according to the equation

C + O = CO (i)C + O = CO (i)

nur zu Kohlenoxyd verbrennen. Neben dieser Reaktion kann eine teilweise Reduktion desonly burn to carbon dioxide. In addition to this reaction, a partial reduction of the

hocherhitzt eingeführten Wasserdampfes nach. der Gleichunghighly heated water vapor introduced after. the equation

H₂O+C = CO+H₂ (2)H ₂ O + C = CO + H ₂ (2)

erfolgen. In den Zonen, wo diese Reaktionen vor sich gehen, würde auch eine Reduktion der eingeführten Kohlensäure vor sich gehen, wenn hierzu freier Kohlenstoff und die nötigen Wärmemengen vorhanden wären. Aber eben gemäß der Erfindung ist der Betrieb so eingestellt, daß zu diesem Zwecke kein Kohlenstoff übrigbleibt, so daß die Reaktiontake place. In the zones where these reactions take place, there would also be a reduction in the introduced carbonic acid go ahead, if this is free carbon and the necessary amount of heat would be present. But just according to the invention, the operation is set so that to for this purpose no carbon remains, so that the reaction

C 4- CO₉ = 2 COC 4- CO ₉ = 2 CO

(3)(3)

nicht einsetzen kann.can not use.

Etwa über der Zone, wo der Sauerstoff des eingeführten Gemisches bereits vollkommen verbraucht ist, setzt sich die Temperatur im Hochofen plötzlich so weit herab, daß die Reduktion der ansteigenden Kohlensäure nunmehr deshalb nicht stattfinden kann, weil hierzu weder die Temperatur- noch die Wärmebedingungen vorhanden sind. Die Kohlensäure findet wohl unverbrannten Kohlenstoff vor, kann aber mit diesem keinesfalls in Reaktion treten, weil diese Reaktion unterhalb von etwa 900⁰ C praktisch nicht vor sich gehen kann, wenn man auch den wichtigen Umstand berücksichtigt, daß das eingeführte Gasgemisch den Hochofen etwa in einer Sekunde, durchläuft, so daß in den kälteren Zonen, wo die Reaktionen bedeutend träger verlaufen, die Kohlensäure keine Zeit hat, mit dem Kohlenstoff in Reaktion zu treten.Above the zone where the oxygen in the mixture introduced has already been completely consumed, the temperature in the blast furnace suddenly drops so far that the reduction in the increasing carbonic acid cannot take place because neither the temperature nor the heat conditions are available for this . The carbonic acid probably finds unburned carbon, but can in no way react with it because this reaction can ^{practically not take place below about 900 0} C, if one also takes into account the important fact that the gas mixture introduced the blast furnace in about a Second, so that in the colder zones, where the reactions are significantly slower, the carbonic acid has no time to react with the carbon.

Zur weiteren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes sei noch folgendes erwähnt: Zur Verbrennung von einem Molekül, d. h. 12 kg C zu einem MolekülCO ist ¹Za Molekül, d.h. 11,2 m⁸ O₈ erforderlich. Diese Sau er stoff menge wird durch das dem Hochofen zugeführte Gasgemisch, bestehend aus Sauerstoff, Wasser und Kohlensäure, gemäß der folgenden Aufstellung geliefert: ^{To further explain the subject matter of the invention, the following should be mentioned: 1} Za molecule, ie 11.2 m ⁸ O _{8, is} required for the combustion of one molecule, ie 12 kg of C to form one molecule of CO. This amount of oxygen is supplied by the gas mixture supplied to the blast furnace, consisting of oxygen, water and carbonic acid, according to the following list:

-Hi³O₂
² -Hi ³ O ₂
²

ii,2 m³ O₂ (-y m³ H₂O
ζ m³ COoii, 2 m ³ O ₂ (-ym ³ H ₂ O
ζ m ³ COo

• Gasgemisch• Gas mixture

Ob nun diese Sauerstoffmenge nur durch den freien Sauerstoffgehalt des Gemisches oder auch durch den gebundenen Sauerstoff des Wassers bzw. des Wassers und der Kohlensäure geliefert wird, hängt lediglich von der Zusammensetzung des Gasgemisches ab. Es kann somit der Betrieb tatsächlich durch entsprechende Einstellung der Einzelmengen in dem Hochofen zugeführten Verbrennungsgasgemisch, bzw. der Einzelmengen der in die vorgeschaltete Verbrennungskammer eingeführten Stoffe, und zwar Erstbrennstoff, Sauerstoff und Wasserdampf, in bezug auf den von oben gegichteten fixen Kohlenstoff (Zweitbrennstoff), ohne weiteres so geführt werden, daß zur Verbrennung des fixen Kohlenstoffes im Hochofen von den Bestandteilen des zugeführten Gasgemisches lediglich der freie Sauerstoff und der gebundene Sauerstoff des Wasserdampfes, der letztere teilweise oder ganz, verbraucht werden, die eingeführte Kohlensäure dagegen an der Verbrennung nicht teilnimmt.Whether this amount of oxygen is only due to the free oxygen content of the mixture or also supplied by the bound oxygen of the water or of the water and the carbonic acid depends only on the composition of the gas mixture. It can thus operate actually by setting the individual quantities in the blast furnace accordingly supplied combustion gas mixture, or the individual quantities in the upstream combustion chamber imported substances, namely primary fuel, oxygen and water vapor, in relation to the fixed ones directed from above Carbon (secondary fuel), can be easily performed so that the combustion of the fixed Carbon in the blast furnace from the components of the gas mixture supplied the free oxygen and the bound oxygen of the water vapor, the latter partially or whole, are consumed, but the carbon dioxide introduced is not consumed in the combustion participates.

Das Verfahren gemäß der Erfindung weist gegenüber dem eingangs geschilderten und den übrigen bekannten Verfahren vor allem den Vorteil auf, daß hierdurch der Koksverbrauch des Hochofens je Tonne Roheisen wesentlich herabgesetzt werden kann. Das erhellt ohne weiteres daraus, daß zur Zersetzung der eingeführten Kohlensäure kein Koks verbraucht wird, was sonst einen wesentlichen Anteil des Koksverbrauches darstellt. Allerdings wird der Heizwert der Gichtgase durch die unzersetzte Kohlensäure etwas herabgesetzt, aber auch dieser Verlust wird durch andere Vorteile aufgewogen. Die Menge der erzeugten Gichtgase setzt sich nämlich ganz erheblich herab, wodurch die Abmessungen des Ofens, der Gichtgasleitung und der sonstigen Vorrichtung kleiner ausfallen, was wiederum kleinere Anlage- und Betriebskosten zur Folge hat.The method according to the invention has compared to the initially described and the Other known methods have the main advantage that this reduces the consumption of coke of the blast furnace per ton of pig iron can be significantly reduced. That illuminates without further from the fact that no coke is used to decompose the carbon dioxide introduced becomes what otherwise represents a significant proportion of the coke consumption. However, the The calorific value of the furnace gases is somewhat reduced by the undecomposed carbonic acid, but also this loss is outweighed by other benefits. The amount of blast furnace gases produced This is because it is considerably reduced, which reduces the dimensions of the furnace and the furnace gas line and the other device turn out to be smaller, which in turn is smaller plant and Has operating costs.

Ein nicht zu unterschätzender Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht auch darin, daß hierdurch der Durchsatz des Hochofens ganz erheblich erhöht wird, weil die Durchgangszeit nur 2 bis 3 Stunden beträgt, gegenüber der auch bei rasch arbeitenden Hochöfen bisher erzielten Durchgangszeit von 7 bis 10 Stunden. Dieser Vorteil wirkt sich auch in dem Sinne günstig aus, daß die Leistung des Hochofens wesentlich größer wird.There is also an advantage of the method according to the invention that should not be underestimated in that this increases the throughput of the blast furnace quite considerably, because the throughput time is only 2 to 3 hours, compared to that in the case of fast-working blast furnaces up to now achieved throughput time of 7 to 10 hours. This benefit also works in that sense favorable from the fact that the performance of the blast furnace is significantly greater.

Außerdem erbringt das Verfahren noch folgende Vorteile: Das überschüssige in das Gestell eingeführte Wasser setzt das Kohlenoxyd des Gichtgases zu Kohlensäure um. Da ferner die im Hochofen hochsteigenden Gase Wasserdampf enthalten, findet auch in der Zone der oberen Hochofenhälfte, namentlich in der Zone von etwa 500⁰ C herum, eine den Anreicherungen entsprechende Umsetzung zu Kohlensäure statt. Diese verläuft exothermisch, so daß Wärmemengen frei werden, die eine Erniedrigung des Kokssatzes ermöglichen.The process also has the following advantages: The excess water introduced into the frame converts the carbon dioxide from the top gas into carbonic acid. Since the gases rising in the blast furnace also contain water vapor, a conversion to carbonic acid corresponding to the enrichment also takes place in the zone of the upper half of the blast furnace, namely in the zone around 500 ^{° C.} This is exothermic, so that quantities of heat are released which enable the coke rate to be reduced.

Außerdem sei auch noch auf die günstige katalytische Wirkung des Wasserdampfes und des Wasserstoffes bei der mittelbaren Reduktion des Erzes durch Kohlenoxyd hingewiesen.In addition, the beneficial catalytic effect of water vapor and of hydrogen in the indirect reduction of ore by carbon dioxide.

Ferner erhält man durch die Anwesenheit von Wasser bzw. Wasserstoff im Hochofen eine Entschwefelung des Kokses, indem der Schwefel teilweise mit den Abgasen fortgeführt wird. Versuche haben ergeben, daß bis zu 40% des Koksschwefels in den Gichtgasen in flüchtiger Form enthalten sind. Berücksichtigt man, daßFurthermore, the presence of water or hydrogen in the furnace gives a Desulfurization of the coke by partially carrying the sulfur with the exhaust gases. Tests have shown that up to 40% of the coke sulfur in the furnace gases is more volatile Form are included. If you take into account that

das Verfahren ohnehin Satzkoksersparnisse erzielen läßt, die zwischen 40 und 50⁰Z₀ liegen und damit auch entsprechend geringere Schwefelmengen in den Schachtofen hineinbringen, so bedeutet diese Entschwefelung gegenüber dem allgemein üblichen Hochofenbetriebe eine außergewöhnliche Verbesserung.the process can achieve set coke savings in any case, which are between 40 and 50 ⁰ Z ₀ and thus also bring correspondingly lower amounts of sulfur into the shaft furnace, this desulfurization means an extraordinary improvement compared to the generally common blast furnace operations.

Das Verfahren eignet sich aus diesem Grunde auch besonders gut gerade für saures Schmelzen und für die Verhüttung armer Erze. Es erspart wesentliche Mengen der sonst zur Entschwefelung des Roheisens beim sauren Schmelzen erforderlichen Entschwefelungsmittel, wie Soda, Bauxit usw.For this reason, the process is also particularly suitable for acidic melting and for the smelting of poor ores. It saves significant amounts of what would otherwise have to be desulphurized desulfurizing agents required for acid smelting of pig iron, such as soda, Bauxite, etc.

Auch eine Kalkersparnis ergibt sich bei dem neuen Verfahren, weil wegen des Fortfalls der halben Satzkoksmenge auch nur die halbe Schwefelmenge und die halbe Koksaschenmenge in den Ofen eingebracht wird, wobei letztere wegen ihres Kieselsäuregehaltes Kalk verbrauchen würde.The new method also saves lime because, because of the elimination of the half the amount of set coke also only half the amount of sulfur and half the amount of coke ash is introduced into the furnace, the latter consuming lime because of their silica content would.

Besonders günstige Ausführungsformen des neuen Verfahrens ergeben sich, wenn man in an sich bekannter Weise in eine oder mehrere Zonen der Rast bzw. des Schachtes des Hochofens zusätzliche Wärmemengen durch Verbrennungsgase einführt, die in einem oder mehreren zusätzlichen vorgeschalteten Verbrennungsräumen derart erzeugt wurden, daß ihre Temperatur der an der Einführungsstelle herrschenden bzw. erforderlichen Ofentemperatur im wesentlichen entspricht oder sie übersteigt. Particularly favorable embodiments of the new method arise when one in an in a known manner in one or more zones of the rest or the shaft of the blast furnace introduces additional amounts of heat through combustion gases in one or more additional upstream combustion chambers were generated in such a way that their temperature corresponds to the furnace temperature prevailing or required at the point of introduction substantially equals or exceeds.

Man erhält hierdurch eine gute Vorwärmung und Vorbereitung der niedergehenden Beschickung und auch hierdurch eine entsprechende Ersparnis von Satzkoks. Insbesondere ermöglicht diese Zuführung zusätzlicher Wärmemengen im oberen Teil des Hochofens die Ver-Wendung von Kalziumkarbonat auch für den Fall der Verhüttung armer Erze ohne Erhöhung des Satzkoksbedarfs.This provides good preheating and preparation of the descending charge and thereby also a corresponding saving of set coke. In particular enables this supply of additional amounts of heat in the upper part of the blast furnace the use of calcium carbonate also in the case of the smelting of poor ores without increasing the need for coke.

Die Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung sollen an Hand einiger Vergleichszahlen beispielsweise dargelegt werden. Unter sonst gleichen Umständen ergaben sich bei der Verhüttung (I) mit dem üblichen Verfahren und (II) mit dem Verfahren gemäß der Erfindung folgende Ergebnisse für den Verbrauch bzw. für die Gichtgase je Tonne Roheisen:The advantages of the method according to the invention will be given with reference to a few comparative figures for example. All other things being equal, the Smelting (I) with the usual method and (II) with the method according to the invention the following results for the consumption or for the furnace gases per ton of pig iron:

Erz (oxyd. Eisenerz)
Koks Ore (oxyd. Iron ore)
coke

Gichtgasmenge .Furnace gas quantity.

Heizwert
der Gichtgase....calorific value
the furnace gases ...

2,2601 0,9801 4,100 m³ 2.2601 0.9801 4.100 m ³

10231023

IIII

2,26012.2601

00411 1,700 m³ 00411 1,700 m ³

945 WE/m³ 945 units / m ³

Die anfallenden r 700 m³ Gichtgas von 945 WE™³ reichen als Erstgas zur Durchführung des Verfahrens aus und ergeben noch restliche Wärmemengen, die zur Erzeugung des beim Verfahren notwendigen Wasserdampfes genügen. Das Verfahren läßt sich also als selbstschließendes Verfahren führen.The r 700 m ³ furnace gas from 945 WE ™ ^{3 is} sufficient as the first gas to carry out the process and still results in residual amounts of heat that are sufficient to generate the water vapor required for the process. The process can therefore be carried out as a self-closing process.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung muß rechnerisch bestimmt werden, wieviel Sauerstoff, Wasser und Kohlensäure mit dem Verbrennungsgasgemisch von unten je ι kg Kohlenstoff des von oben gegichteten festen Brennstoffes einzuführen ist, damit erstens der fixe Kohlenstoff zu Kohlenoxyd verbrannt wird, zweitens das Wasser teilweise oder ganz zersetzt wird und drittens die Kohlensäure unverändert bleibt, d. h. für die Reduktion der Kohlensäure kein fixer Kohlenstoff vorhanden sei. Hierbei muß selbstverständlich auch dafür Sorge getragen werden, daß im Hochofen entsprechende Wärmemengen zur Verfügung stehen, um die erforderlichen Temperaturen in den verschiedenen Zonen einhalten zu können, und muß dementsprechend jene Temperatur bestimmt werden, mit welcher das Verbrennungsgasgemisch einzuführen ist.When carrying out the method according to the invention, it must be determined by calculation how much oxygen, water and carbonic acid each with the combustion gas mixture from below ι kg of carbon of the solid fuel straightened from above is to be introduced so that, firstly, the Fixed carbon is burned to carbon oxide, secondly, the water is partially or completely decomposed and thirdly the carbonic acid remains unchanged, d. H. for the reduction of Carbonic acid no fixed carbon is present. Here must of course also for this Care must be taken that appropriate amounts of heat are available in the blast furnace, in order to be able to and must maintain the required temperatures in the various zones accordingly that temperature can be determined at which the combustion gas mixture is to be introduced.

Es kann aber mitunter vorkommen, daß die verhältnismäßig geringe Menge der im Hochofen aufwärts strömenden Gichtgase nicht ausreicht, um die erforderliche Temperatur in den verschiedenen höheren Zonen des Hochofens go aufrechtzuerhalten und den Einsatz (Erze und Zusätze) vorzuwärmen und zu entgasen. In diesen Fällen kann es, wie schon gesagt, vorteilhaft sein, in eine oder mehrere höhere Zonen des Hochofens zusätzliche Verbrennungsgase einzuführen, die in einem oder mehreren zusätzlichen vorgeschalteten Verbrennungsräumen derart erzeugt wurden, dai3 ihre Temperatur im wesentlichen der an der Einführungssteüe herrschenden bzw. erforderlichen Ofentemperatur entspricht oder sie übersteigt. Durch diese zusätzlichen Verbrennungsgase wird die Menge der aufwärts strömenden Gase unter Einführung von zusätzlichen Wärmemengen erhöht, was zur sicheren und glatten Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung beitragen kann.But it can sometimes happen that the relatively small amount of the in the blast furnace upwardly flowing furnace gases are insufficient to maintain the required temperature in the different higher zones of the blast furnace go to maintain and use (ores and Additives) to preheat and degas. In these cases, as I said, it can be beneficial be to introduce additional combustion gases into one or more higher zones of the blast furnace, generated in this way in one or more additional upstream combustion chambers that their temperature is essentially the same as that at the insertion section corresponds to or exceeds the required furnace temperature. Through this additional Combustion gases will increase the amount of gases flowing upwards with the introduction of additional ones Amounts of heat increased, resulting in the safe and smooth implementation of the procedure can contribute according to the invention.

Zum Stande der Technik ist noch zu bemerken, daß verschiedene Verfahren bereits bekannt sind, bei welchen dem Hochofen neben Luft oder Sauerstoff und gegebenenfalls anderen Gasen entweder Kohlenoxyd oder Kohlensäure zugeführt wird, bei weichen aber, im Gegensatz zum Verfahren gemäß der Erfindung, die dem Hochofen zugeführte oder dort gebildete Kohlensäure, zumindest teilweise, im Ofen selbst reduziert wird.Regarding the state of the art, it should also be noted that various processes are already known are in which the blast furnace in addition to air or oxygen and possibly other gases either carbon dioxide or carbonic acid is supplied, but in the case of soft, in contrast to Process according to the invention, the carbonic acid fed to the blast furnace or formed there, at least partially, is reduced in the furnace itself.

So wurde bereits vorgeschlagen, in den Hochofen die Gichtgase als Brennstoff zurückzuführen und durch besondere Leitungen Sauerstoff einzublasen.It has already been proposed to return the furnace gases to the blast furnace as fuel and to blow in oxygen through special lines.

Ferner wurde in Vorschlag gebracht, dem Hochofen ein Gemisch von Kohlensäure undIt was also suggested that a mixture of carbonic acid and the blast furnace should be used

Wasserdampf zuzuführen, das in einem dem Hochofen vorgeschalteten Gaserzeuger derart gebildet wird, daß sowohl in den unteren als auch in den oberen Teil des Gaserzeugers ein Luft-Dampf-Gemisch eingeblasen wird, wobei das im Gaserzeuger mittels des unten eingeblasenen Gemisches gebildete Kohlenoxyd durch das oben eingeblasene Gemisch in Kohlensäure umgewandelt wird.To supply water vapor in a gas generator connected upstream of the blast furnace in this way is formed that both in the lower and in the upper part of the gas generator Air-steam mixture is blown in, the gas generator by means of the blown in below Mixture of carbon dioxide formed by the mixture blown in above in carbonic acid is converted.

ίο Es wurde auch der Vorschlag gemacht, die Reduktion von Eisenerzen im Hochofen, zumindest teilweise, durch Kohlenoxyd zu bewirken, das in der Weise hergestellt wird, daß im Hochofen selbst oder in einem besonderen Ofen ein Gemisch von Kohlensäure und Sauerstoff und gegebenenfalls von Wasserdampf mit glühender Kohle in Reaktion gebracht wird, wobei die Mengenverhältnisse so zu wählen sind, daß die Kohlensäure und gegebenenfalls der Wasserdampf als Verdünnungsmittel des Sauerstoffes und als Kühlmittel dienen, um zu hohe Temperaturen (über 1000⁰) im Hochofen zu vermeiden.
Diese bekannten Verfahren unterscheiden sich also gerade in den wesentlichen Maßnahmen und Zielsetzungen vom Verfahren nach der Erfindung.ίο It was also suggested that iron ores should be reduced in the blast furnace, at least in part, by carbon dioxide, which is produced in such a way that in the blast furnace itself or in a special furnace a mixture of carbonic acid and oxygen and, if necessary, steam Glowing coal is reacted, the proportions being chosen so that the carbonic acid and optionally the water vapor serve as a diluent for the oxygen and as a coolant in order to avoid excessively high temperatures (over 1000 ⁰ ) in the blast furnace.
These known methods therefore differ from the method according to the invention precisely in the essential measures and objectives.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Method of smelting mixed with solid fuel and aggregates Iron ores in lump or briquette form in the blast furnace, in which part of the required Reduction and heat of fusion is introduced by means of a hot gas mixture as a heat transfer medium, which is in one of the Combustion chamber upstream of the blast furnace through complete combustion of any fuel with excess

cold or preheated oxygen or oxygen-enriched air in the presence of water vapor and consisting of carbonic acid, water vapor, excess oxygen and possibly some nitrogen, characterized in that the composition of the ^{gas mixture at least 1000 0} C in relation to the carbon of the charge is adjusted and it is regulated that in the blast furnace the free oxygen causes the combustion of a part of the carbon of the charge to ore-reducing carbon oxide, the water vapor reacts wholly or partially with the remaining part of the same to ore-reducing and sulfur-binding hydrogen and ore-reducing carbon oxide, the carbonic acid of the introduced gas mixture on the other hand flows through the blast furnace essentially unchanged while releasing a considerable proportion of its sensible heat.

2. The method according to claim 1, characterized in that in one or more Zones of the rest or the shaft of the blast furnace additional amounts of heat are introduced by combustion gases, the generated in this way in one or more additional upstream combustion chambers that their temperature corresponds to that prevailing or at the point of introduction. required oven temperature substantially corresponds to or exceeds it.

To differentiate the subject matter of the invention from the state of the art, the granting procedure the following publications have been considered:

French Patent No. 466 241;

U.S. Patent Nos. 874,336, 1742750.

9531 7.