DE1177575B - Verfahren zur magnetisierenden Roestung eisenhaltiger Erze - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C 21 b

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: Ib-2

1177 575
D38194VIa/lb
21. Februar 1962
10. September 1964

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Reduzierung von Haematit zu Magnetit in eisenhaltigen Erzen, um solche Erze durch Magnetscheidung konzentrieren zu können; im besonderen wird bei diesem Verfahren die Reduktion in einer Wirbelschicht des Erzes durchgeführt.

Es ist früher vorgeschlagen worden, eisenoxydhaltige Erze in Form von Ferrioxyden oder Haematit (Fe₂O₃) dadurch zu konzentrieren, daß man die Erze der Einwirkung reduzierender Gase bei erhöhten Temperaturen in Wirbelschichtreaktoren aussetzt, um die Ferrioxyde in magnetisierbare Eisenformen, wie Magnetit (Fe₃O₄) oder Schwammeisen, überzuführen. Bei diesen früheren Vorschlägen werden reduzierende Gase in getrennten öfen, ζ. B. in katalytischen Generatoren, aus solchen Brennstoffen, wie fester Kohle, flüssigen Kohlenwasserstoffen oder Naturgas, erzeugt. Diese Reduziergase werden also in außenliegenden Öfen hergestellt und dann in den Wirbelschichtreaktor eingeführt, worin das Erz bei erhöhter Temperatur im Wirbelschichtzustand gehalten wird. Die auftretende Reaktion reduziert das ganze im Erz vorhandene Eisen zu einem magnetisierbaren Zustand.

Das so reduzierte Produkt aus dem Wirbelschichtreaktor wird dann einer Zerkleinerung, z. B. durch Mahlen, unterzogen, um die Teilchengröße des Erzes auf die Scheidegröße zu verringern. Dieses zerkleinerte Erz wird dann unter Verwendung von Magnetscheidern in eine praktisch reine eisenhaltige Fraktion (rein in dem Sinne, daß sie frei von allem Material außer Eisen oder Eisenoxyden ist) und eine zweite Fraktion zerlegt, die praktisch eisenfrei ist.

Mit der Bezeichnung »Scheidegröße« ist eine Teilchengröße des Erzes gemeint, die sich bei der Zerkleinerung zu einem solchen Zustand ergibt, daß praktisch das ganze erwünschte Material sich in einer Gruppe von Teilchen praktisch frei von Verunreinigungen vorfindet und im wesentlichen kein erwünschtes Material und im wesentlichen sämtliche Verunreinigungen oder Gangart in einer zweiten Teilchengruppe erscheinen. Bei der früheren Technik, wo die Aufbesserung von Eisenerzen zur Steigerung des Eisengehaltes verlangt wurde, würde also die Scheidegröße diejenige Größe sein, bei der die ganzen Teilchen einer ersten Gruppe praktisch nur Eisen und Eisenoxyde enthalten würden, während alle Teilchen der zweiten Gruppe praktisch frei von Eisen und Eisenoxyden sein und praktisch die ganze Gangart oder die sonstigen Materialien außer Eisenoxyden enthalten würden.

Diese früheren Verfahren ^ur Konzentrierung von Verfahren zur magnetisierenden Röstung
eisenhaltiger Erze

Anmelder:

Dorr-Oliver Incorporated, Stamford, Conn.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr. H.-H. Willrath und Dipl.-Ing. H. Roever,

Patentanwälte, Wiesbaden, Hildastr. 18

Als Erfinder benannt:

Henry Kepper, Heemstede (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 28. Februar 1961 (92 400)

Erzen erforderten sämtlich die Verwendung von SpezialÖfen, z. B. katalytischen Generatoren zur Umwandlung der Brennstoffe in Reduziergase zwecks Einführung in den Wirbelschichtreaktor. Solche öfen verlangen einen hohen Kapitalaufwand und relativ hohe Betriebskosten, außerdem sind sie schwierig zu betreiben.

Demgemäß hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, in einer wirtschaftlichen Technik zur Aufbesserung von eisenhaltigen Erzen das Erfordernis teurer und komplizierter SpezialÖfen zur Erzeugung von reduzierenden Gasen auszuschalten und dadurch auch die hohen Betriebskosten und Schwierigkeiten des Betriebes solcher öfen zu vermeiden.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Kohlenwasserstoffgas unmittelbar in das Bett eines Wirbelschichtreaktors einzuführen, um die Reduktion der Eisenoxyde zur magnetisierbaren Form zu bewirken.

Obgleich dieses Verfahren brauchbar ist, gibt es in der Welt viele Gegenden, wo Erze aufgebessert werden sollen, aber gasförmige Brennstoffe entweder nicht zur Verfügung stehen oder nur relativ kostspielig zu erlangen sind, weil die Gase in Druckbehältern transportiert werden müssen.

Demgemäß ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, bei der Konzentrierung der Erze von relativ billigen, leicht transportierbaren und allgemein erhältlichen flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoffen Gebrauch zu machen.

Bei allen obenerwähnten früher vorgeschlagenen Verfahren mußte das ganze in dem Ausgangserz

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enthaltene Eisen zu einem magnetisierbaren Zustand, 26 in der Verbrennungszone C trägt. In senkrechtem

wie Magnetit oder Schwammeisen, reduziert werden. Abstand oberhalb der Trennwand 24 erstreckt sich

Der Grund hierfür liegt darin, daß im Anschluß an wiederum über die ganze Querschnittsfläche des

die Reduktion das Erz dann auf die Scheidegröße Reaktors eine dritte Querwand 28 mit senkrecht

zerkleinert und magnetisch getrennt wird. Jedes 5 durchgehenden Löchern 29, die eine Wirbelschicht

Eisen, das noch nicht reduziert worden ist, weil ent- 30 in der Vorheizzone P trägt. Die drei Bodenplatten

weder die Reduktion selbst unvollständig ist oder 20, 24 und 28 sind in ihrer Konstruktion einander

nur die Oberflächen der Eisenteilchen zum gewünsch- sehr ähnlich.

ten Maße reduziert worden sind, verbleibt in einem Über den ganzen Querschnitt des Reaktors ernicht magnetisierbaren Zustand und wird deshalb io streckt sich auch an einer Stelle in senkrechtem Abvon dem Magneten nicht angezogen werden, so daß stand unterhalb der Bodenplatte 24 eine feste Wand es in dem nicht magnetisierbaren Anteil verbleibt. 32, die dazu dient, jeden Gasdurchgang nach oben Die Magnetscheidung würde infolgedessen unvoll- von der Reduzierschicht R unmittelbar zur Verständig sein. Natürlich erfordert die vollständige brennungsschicht C innerhalb des Reaktors 10 zu Reduktion des ganzen Eisens zu einem bestimmten 15 verhindern. Um die durch die Schicht 22 aufsteigenmagnetisierbaren Zustand mehr Reduziergase oder den Gase die Schicht 26 trotz der festen Wand 32 Brennstoffe als die teilweise Reduktion zum selben erreichen zu lassen, ist der Reaktor 10 mit einer magnetisierbaren Zustand. Leitung 33 ausgerüstet, die mit dem Reaktorinnen-

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die Ab- raum unmittelbar unterhalb der festen Wand 32

trennung aller eisenhaltiger Bestandteile vom Rest 20 kommuniziert und zu einem üblichen Staubzyklon

des brauchbaren Erzanteiles unter Verwendung 34 führt, der zur Abscheidung etwa mitgerissenen

einer verminderten Brennstoffmenge erzielt wird. Feingutes, das durch den Zyklonauslaß 35 ausge-

Die vorstehend genannten Aufgaben sowie sonstige tragen wird, aus dem aufsteigenden Gasstrom dient.

Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus Der Gasstrom, der den Staubabscheider 34 verläßt,

der nachfolgenden Beschreibung. Sie werden in der 25 kehrt ins Reaktorinnere unmittelbar oberhalb der

Hauptsache dadurch erreicht, daß zumindest ein festen Wand 32 und unterhalb des Bodens 24 durch

Anteil des Haematits im Erz in einer erhitzten Leitung 36 zurück.

Wirbelschicht durch unmittelbare Einsprühung Der kegelig geformte Bodenteil 14 des Reaktors flüssigen Kohlenwasserstoffes in die Wirbelschicht 10 ist mit einem Lufteinlaß 40 versehen, der ein zusammen mit einer Sauerstoffmenge im sauerstoff- 30 geeignetes Steuerventil 41 zur Luftzufuhr zum Innehaltigen Aufströmgas, die zur vollständigen Ver- ren des Reaktors besitzt. Außerdem ist der Reaktor brennung des flüssigen Kohlenwasserstoffes unzu- 10 mit einer zweiten Leitung 42 mit geeignetem reichend ist, zu Magnetit reduziert wird. Die sich Kontrollventil 43 versehen, um zusätzliche Luft zum ergebende teilweise Verbrennung des flüssigen Koh- Reaktorinnenraum in die Verbrennungszone C einlenwasserstoffes in der Wirbelschicht liefert 35 zuführen. Die Reaktordecke 13 ist mit einem Auslaß

a) mindestens einen Teil der zur Aufrechterhaltung 44 versehen, der an einen üblichen nicht dargestellder Wirbelschicht auf ihrer erhöhten Temperatur ten Staubabscheider angeschlossen sein kann, um erforderlichen Wärme und Feingut aus den Abgasen abzuscheiden.

b) Reduziermittel verschiedener Art, die zur Re- Es ist also ersichtlich, daß der Gasfluß durch den duktion des Haematits in Magnetit dienen. 40 Wirbelschichtreaktor wie folgt verläuft: Luft oder

Zum klareren Verständnis und zur leichteren sonstiges sauerstoffhaltiges Gas wird durch Einlaß

Durchführung der Erfindung sei diese nachstehend 40 unten in den Wirbelschichtreaktor 10 unterhalb

beispielshalber unter Bezugnahme auf die Zeichnung des Zwischenbodens 20 eingelassen. Das Gas steigt

beschrieben, die einen Wirbelschichtreaktor, der zur durch die Löcher 21 in dem Boden 20 und geht

Durchführung der Reduktion gemäß der Erfindung 45 durch die Wirbelschicht 22 in der Reduzierzone R.

gebraucht werden kann, in der Hauptsache in einem Die aufsteigenden Gase gehen dann durch Leitung

senkrechten Schnitt zeigt. 30 nach außen, durch den Staubabscheider 34 und

Der Wirbelschichtreaktor 10 hat vorzugsweise im dann durch Leitung 36 zurück zum Speicherraum wesentlichen die Form eines senkrechten Zylinders unter dem Zwischenboden 24. Dann gehen die aufmit einer äußeren Metallwand 11 und eine Isolier- 50 steigenden Gase durch die Löcher 25 im Boden 24 auskleidung 12, z. B. aus feuerfesten Steinen. Der und durch die Wirbelschicht 26 in der Verbrennungs-Reaktor ist mit einem Deckel 13 und einem koni- kammer C, wo durch den Einlaß 42 Zusatzluft einschen Boden 14 versehen, in dem sich eine Ventil- gespeist wird. Alle diese Gase setzen dann ihren abzugsleitung 15 befindet. Im Inneren des Reaktors Aufstieg durch die Löcher 29 im Zwischenboden 28 10 befinden sich drei Zonen, eine obere Vorheiz- 55 und die Wirbelschicht 30 in der Vorheizzone P fort, zone P, eine mittlere Verbrennungszone C und eine um auf dem Wege des Abgasauslasses 44 den Reakuntere Reduktionszone R. Diese Zonen sind vonein- tor 10 zu verlassen.

ander getrennt, jedoch sind sie durch Kommunizie- Die Reaktordecke 13 ist mit einem Einlaß 46 aus-

rungsmittel miteinander verbunden. gerüstet, der zweckmäßig ein Steuerventil 47 besitzt.

Über die ganze Querschnittsfläche des Reaktors 10 60 Dieser Einlaß dient zur Einführung des im Reaktor

erstreckt sich nahe seinem Boden eine erste Trenn- 10 zu verarbeitenden Erzes. Der Erzeinlaß 46 ragt

wand 20, die mehrere hindurchgehende Löcher 21 in den Reaktor 10 bis nahe an den Zwischenboden

aufweist. Diese Wand 20 trägt eine Erzwirbelschicht 28 in den unteren Teil der Wirbelschicht 30 in der

22 in der Reduktionszone R. In senkrechtem Abstand Vorheizzone P. Durch den Zwischenboden 28 ist ein

über der Bodenplatte 20 erstreckt sich quer über die 65 Überlaufrohr 48 geführt, dessen offenes oberes Ende

ganze Querschnittsfläche des Reaktors 10 eine zweite den Spiegel der Wirbelschicht 30 bestimmt, während

Trennwand 24, die mit senkrechten durchgehenden sein unteres Ende fast bis zum Zwischenboden 24 im

Löchern 25 versehen ist und eine Erzwirbelschicht unteren Teil der Schicht 26 in der Verbrennungs-

zone C reicht. Der Zwischenboden 24 besitzt ebenfalls ein Überlaufrohr 49, dessen oberes Ende den Spiegel der Wirbelschicht 26 bestimmt und das durch die feste Wand 32 geht, um sich dann bis zum Zwischenboden 20 an der Unterseite der Wirbelschicht 22 in der Reduzierzone R zu erstrecken. Der Boden 20 ist ebenfalls mit einem Überlaufrohr 50 ausgerüstet, dessen oberes Ende den Spiegel der Wirbelschicht 22 bestimmt und das durch den Kegelboden 14 des Reaktors 10 ragt, um als Erzauslaß zu dienen. Das Überlaufrohr 50 kann in geeigneter Weise mit einem Kontrollventil 51 versehen sein.

Es ist also ersichtlich, daß die festen Erzteilchen durch den Reaktor wie folgt fließen: Erz wird durch Leitung 46 in der Decke des Reaktors 10 zum Boden der Wirbelschicht 30 zugeleitet. Von der Wirbelschicht 30 fließt Erz durch das Uberlaufrohr 48 zum Boden der Wirbelschicht 26. Von der Wirbelschicht 26 fließt Erz durch das Überlaufrohr 49 zum Boden der Wirbelschicht 22. Von hier gelangt das Erz durch Uberlaufrohr 50 durch den Boden 14 aus dem Reaktor 10 heraus.

Außer den vorerwähnten Bauteilen besitzt der Reaktor 10 mehrere zusätzliche Einrichtungen für die Einführung von Substanzen in das Reaktorinnere. Der Kegelboden 14 ist mit einem Brenner ausgerüstet, der an die Einlaßleitung 55 für flüssigen Kohlenwasserstoff angeschlossen ist. Die Leitung 55 besitzt ein geeignetes Steuerventil 56 und ist außerdem mit einem Einlaß 57 für ein Sprühmittel versehen, der ein geeignetes Steuerventil 58 besitzt. Dieser Brenner kann ein üblicher Brenner für flüssigen Brennstoff sein, und er wird nur während des Startvorganges benutzt, um den Betrieb des Wirbelschichtreaktors 10 auf Arbeitstemperaturen zu bringen.

Zwecks Einführung eines geeigneten flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoffes in die Wirbelschicht 22 in der Reduktionszone R geht eine Leitung 60 durch die Wand des Reaktors 10, und ihr offenes Ende ist im unteren Teil der Schicht 22 angeordnet. Durch Leitung 60 werden Druckluft unter Kontrolle des Ventils 61 und außerdem flüssiger Kohlenwasserstoffbrennstoff unter Druck kontrolliert durch Ventil 62 eingespeist. In erster Linie dient diese Luftzufuhr dazu, eine richtige Einspritzung und Verteilung des flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoffes durch die ganze Wirbelschicht 22 zu gewährleisten.

Gewünschtenfalls kann eine zusätzliche Leitung 64 zur Einführung flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoffes unter der Kontrolle des Ventils 65 zusammen mit Luft unter der Kontrolle des Ventils 66 durch die Reaktorwand nahe dem Boden der Wirbelschicht 26 in derselben Weise vorgesehen sein, wie dies eben für die Brennstoffeinspritzung am Boden der Schicht 22 beschrieben wurde. Leitungen 60 und 64 können geeignete Kühlmittel aufweisen, um eine Verkohlung des flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoffes darin infolge der hohen Temperaturen zu verhindern, die in den Wirbelschichten 22 und 26 aufrechterhalten werden.

Gewünschtenfalls kann der Reaktor 10 auch einen Dampfeinlaß 68 besitzen, der durch ein geeignetes Ventil 69 kontrolliert wird, um Wasserdampf in die Wirbelschicht 22 der Reduzierzone R einzulassen.

Obgleich die verschiedenen Einlasse des Reaktors 10 für Stoffeinführung, gleichgültig ob gasförmig, flüssig oder fest, jeweils als einzelne Leitungen dargestellt sind, können diese natürlich auch in Form von Mehrfachleitungen vorgesehen sein, die über den Umfang des Reaktors 10 verteilt sind, um so deren Inhalt gleichförmiger innerhalb der verschiedenen Wirbelschichten in den einzelnen Zonen im Reaktor 10 zu verteilen. Sofern mehrere Leitungen, statt gemäß der Darstellung Einzelleitungen, benutzt werden, versteht es sich ebenfalls, daß alle Leitungen zur Einführung eines einzigen Bestandteiles an einen

ίο gemeinsamen Verteilerkopf angeschlossen sein können.

Bei der Durchführung der Erfindung wird eisenhaltiges Erz, das reduziert und durch Magnetscheidung aufgebessert werden soll, durch den Einlaß 46 in den Reaktor 10 eingeführt. In diesem werden die eisenhaltigen Teilchen des Erzes zumindest teilweise durch Reduktionsmittel reduziert, die von dem in Wirbelschicht 22 in der Reduktionszone R eingespritzten flüssigen Kohlenwasserstoff geliefert werden. Das somit zumindest teilweise reduzierte Erz wird aus dem Reaktor 10 durch das Überlaufrohr 50 entfernt, geht zwecks Kühlung durch einen geeigneten Wärmeaustauscher und wird dann mit einem üblichen Magnetscheider zerlegt. Wie nach den jeweils verarbeiteten Erzen und den gewünschten Ergebnissen kann das Erz entweder vor oder nach Durchgang durch den Reaktor 10 auf Scheidegröße zerkleinert werden.

Aus der vorstehenden Erläuterung der Fließrichtung von festen Teilchen und Gasen innerhalb des Reaktors 10 ist ersichtlich, daß ein Gegenstrom hervorgerufen wird, in welchem die Erzteilchen im allgemeinen abwärts und die Gase im allgemeinen aufwärts durch den Reaktor 10 wandern. In der Wirbelschicht 30 werden die Ersatzteilchen vorerhitzt, dann werden sie in der Verbrennungskammer 10 auf eine höhere Temperatur gebracht und darauf in der Reduktionsschicht R zumindest teilweise reduziert, so daß die erzhaltigen Teilchen des Erzes magnetisch empfindlich gemacht werden.

Flüssiger Kohlenwasserstoff wird in die Schicht 22 durch Leitung 60 in ausreichender Menge eingeführt, um die gewünschte Reduktion des Erzes in der Schicht 22 herbeizuführen und die für das Verfahren erforderliche Wärme ganz oder teilweise zuzuführen. Das durch Leitung 40 eingeführte sauerstoffhaltige Gas, ζ. B. Luft, wird in einer Menge zugespeist, die nicht ausreicht, um eine vollständige Verbrennung des durch Leitung 60 eingespritzten flüssigen Kohlen-Wasserstoffes zu unterhalten. Für möglichst starke Reduktion beträgt die Sauerstoffmenge in dem Gas, das durch Einlaß 40 eingeführt wird, vorzugsweise nur etwa 40 bis 60% des Sauerstoffes, der für die stöchiometrische Oxydation des flüssigen Sauerstoffes erforderlich ist, oder anders betrachtet beträgt die Menge flüssigen Kohlenwasserstoffes ⁵A- bis Vsmal die stöchiometrische Menge, die durch den durch Leitung 40 eingeführten Sauerstoff oxydiert werden kann. Man kann jedoch auch andere Mengenverhältnisse von Sauerstoff zu Brennstoff für bestimmte Anwendungsfälle gebrauchen, da die stärk&tmögliche Reduktion nicht immer notwendig ist, wenn z. B. teilweise Reduktion der eisenhaltigen Teilchen für einige Verarbeitungen ausreichend sein kann. Innerhalb der Reduzierschicht 22, die auf beträchtlich erhöhter Temperatur gehalten wird, ruft eine teilweise Verbrennung des flüssigen Kohlenwasserstoffes die Bildung von Reduziermitteln verschiedener Art hervor,

die mindestens einen Teil jedes eisenhaltigen Teilchens zu magnetisierbaren Zuständen reduzieren und ganz oder teilweise die für das Verfahren erforderliche Wärme liefern.

Die aus der Reduktionsschicht 22 abgehenden Überschußgase, die nicht vollständig oxydiert sind, werden in die Verbrennungsschicht 26 eingeführt, wo Zusatzluft für vollständige Verbrennung dieser Gase durch Leitung 42 zugelassen wird. Diese wei-

Bei einigen Anwendungsgebieten kann es genügen, nur einen Teil des Haematits in Erz zu Magnetit vor der Magnetscheidung zu reduzieren. In solchen Fällen wird es notwendig sein, das Erz vor seiner 5 Einführung in den Reaktor 10 auf Scheidegröße zu zerkleinern. In solchen Fällen hat sich gezeigt, daß eine wirksame Magnetscheidung erzielt werden kann, wenn nur ein Teil des Haematits in den eisenhaltigen Teilchen in Magnetit umgewandelt wird. Vermutlich

Wenn es sich als notwendig oder zweckmäßig erweist, kann weitere Kohlenwasserstoffflüssigkeit in die Wirbelschicht 26 durch Einlaß 64 zugeführt und

gasen aus der Verbrennungsschicht 26 vorhandene Wärme wird völlig zurückgewonnen, indem man

tere Verbrennung der Reduziergase, die aus der io wird eine Magnetitschale rings um einen Kern undurch Leitung 60 eingeführten Kohlenwasserstoff- reduzierten Haematits gebildet. Je nach der Stärke flüssigkeit erzeugt werden, wird in der Verbrennungs- der anschließend verwendeten Magnetscheider muß schicht 26 ausgenutzt, um die Temperatur der Erz- eine gewisse Mindestfraktion des Haematits in Mateilchen auf einen ausreichenden Grad anzuheben, gnetit umgewandelt werden, um eine Schale einer damit die Reduktionsreaktionen weiterlaufen, nach- 15 gewissen Mindestdicke zu erzeugen. Es hat sich gedem die Teilchen in die Schicht 22 eingetreten sind. zeigt, daß es bei gewissen Magnetscheidern ausreicht,

wenn etwa der halbe Haematit umgewandelt wird und somit eine Magnetitschale von etwa 20 bis 25% des Radius des eisenhaltigen Teilchens gebildet wird, ebenfalls in dieser Schicht verbrannt werden, um die 20 um eine brauchbare Scheidung der eisenhaltigen Aufrechterhaltung der günstigsten Temperatur in der Teilchen von den eisenfreien Teilchen zu bewirken. Wirbelschicht 26 zu unterstützen. Die in den Ab- Für andere Anwendungsfälle ist es wesentlich, daß

praktisch der ganze Haematit im Erz zu Magnetit vor der Magnetscheidung reduziert wird. In diesen

diese Gase durch die Vorwärmschicht 30 gehen läßt, 25 Fällen kann eine Zerkleinerung auf Scheidegröße die zur teilweisen Vorerhitzung des zu behandelnden entweder vor oder nach Reduktion des ganzen Erzes dient. Haematits zu Magnetit im Reaktor 10 vorgenommen

Bei der Teilverbrennungsreaktion, die in der Re- werden. Ob diese Zerkleinerung vor oder nach der duzierschicht 22 vor sich geht, besteht eine Neigung Reduktion erfolgt, hängt mindestens zum Teil von zur Kohlenstoffablagerung auf den Erzteilchen, was 30 der relativen Leichtigkeit der Zerkleinerung der unerwünscht ist. Um diese Kohlenstoffablagerung beiden Erzteilchenformen ab. Natürlich sind schärmöglichst niedrig zu halten, wird deshalb die Menge fere Reaktionsbedingungen für vollständige Reduk-Kohlenwasserstoffflüssigkeit, die in die Reduzier- tion des ganzen Haematits zu Magnetit erforderlich schicht 22 eingeführt wird, so gering gehalten, wie als bei Reduzierung nur eines Teiles des Haematits dies mit der Erzielung der passenden Reduktions- 35 in Magnetit.

reaktionen noch verträglich ist. Sollte Überschuß- Es ist zu bemerken, daß nach der vorstehenden

wärme erforderlich sein, dann wird zusätzliche Beschreibung der Reaktor zwar vorzugsweise drei Kohlenwasserstoffflüssigkeit in die Verbrennungs- Zonen besitzt, jedoch auch die Möglichkeit besteht, schicht 26 durch Einlaß 64 eingespritzt, und die nur einen Einzonenreaktor zu gebrauchen, worin Schicht wird mit einem geringen Luftüberschuß be- 40 lediglich die Reduzierzone R vorhanden ist, während liefert, der jede Kohlenstoffablagerung dort verhin- die Vorheizzone P und die Verbrennungszone C dert. Außerdem kann zwecks weiterer Verminderung fortgelassen sind. In einem solchen Fall wird die der Kohlenstoffablagerung auf den Erzteilchen in der ganze für das Verfahren erforderliche Wärme durch Reduzierschicht 22 Wasserdampf durch Leitung 68 die teilweise Verbrennung der Kohlenwasserstoffin die Reduzierschicht 22 eingeführt werden. Dieser 45 flüssigkeit in der Reduzierzone R geliefert, während Dampf wird mit Kohlenstoff reagieren, der sich ab- das unverbrauchte Reduziergas, das so erzeugt wird,

als Abgas fortgeht. Natürlich ist diese Betriebsweise etwas weniger wirksam als die vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform, aber die verWenn die Menge sauerstoffhaltigen Gases, z. B. 50 minderten Kapitalkosten des kleineren Reaktors Luft, die für die Reduktionsreaktionen in der Schicht können in manchen Fällen eine solche Konstruktion 22 erforderlich ist und durch Einlaß 40 zugelassen zweckmäßig erscheinen lassen.

Experimentell ist festgestellt worden, daß eine befriedigende Reduktion eines genügenden Anteiles

lagern könnte, um Kohlenmonoxyd und Wasserstoff zu bilden. Diese Gase unterstützen weiter die Reduktionsreaktion.

wird, für eine gute Aufwirbelung der Schicht 22 nicht ausreicht, kann Inertgas mit dem sauerstoffhaltigen

Gas vermischt werden. Eine übliche Inertgasquelle 55 Haematit zu Magnetit für Magnetscheidung bei vor-

ür diesen Zweck ist der Abgasauslaß 44 an der heriger Zerkleinerung des Erzes auf Scheidegröße

Decke des Reaktors 10. Die hier abgehenden Abgase vor der Reduktion in einem solchen Reaktor mit

können also durch einen üblichen, nicht dargestell- einer einzigen Zone, die bei 600 bis 700° C arbeitet,

ten Staubabscheider geführt werden, und die Gase erzielt werden kann. Die Verwendung des Reaktors

kehren dann zum Lufteinlaß 40 zurück. Durch einen 60 10 mit seiner Vorheizzone P und seiner Verbrensolchen Staubabscheider aufgefangenes Feingut kann
wieder in die Reduzierschicht 22 eingeführt und in
einem reduzierten Zustand vom Staubabscheider 34

nungszone C zusätzlich zur Reduktionszone R ergibt
eine bessere Brennstoffwirtschaftlichkeit und kann
die Anwendung niedrigerer Temperaturen oder
höherer Durchsatzgeschwindigkeiten bei gegebenem

abscheider 34 durch Auslaß 35 verläßt, kann mit 65 Reaktordurchmesser im Vergleich zu einem Reaktor dem aus dem Überlaufrohr 50 durch Kegelboden 14 mit einer einzigen Zone gestatten, des Reaktors 10 abgehenden Produkt vermischt Experimentelle Versuche an einigen Erzen haben

werden. gezeigt, daß zur Bewirkung einer praktisch voll

entnommen werden. Dieses Feingut, das den Staub-

ständigen Reaktion des ganzen Haematits zu Magnetit, wie sie erforderlich ist, wenn die Zerkleinerung des Erzes auf die Scheidegröße nach der Reduktion und vor der Magnetscheidung durchgeführt wird, ein Betrieb der Reduktionszone R bei Temperaturen zwischen etwa 800 und 1000° C in einem Reaktor erforderlich ist, wie er in der Zeichnung erläutert ist. Experimentelle Untersuchungen ergaben, daß es von beträchtlichem Vorteil sein kann, zwei Reduzierbetten vorzusehen, insbesondere wenn praktisch der ganze Haematit zu Magnetit reduziert werden soll. Zu diesem Zweck kann eine weitere Reduktionsschicht zwischen den Einzugsboden 20 und den Windkasten 14 eingeschaltet werden. Bei einer solchen Anordnung würde die Reduktionsschicht R unterhalb der Querwand, die mit den erhitzten Teilchen von der Verbrennungsschicht gespeist wird, als eine Anfangsreduzierzone zu betrachten sein, und die einleitend reduzierten Teilchen, die durch das Uberlaufrohr 50 nach unten ausgetragen werden, würden in die zusätzliche Reduktionszone eintreten, um dort die gewünschte Fertigreduktion zu vollenden. Die zusätzliche Fertigreduktionsschicht würde natürlich auf dem üblichen Einzugsboden für die Verteilung des vom Windkasten 14 aufströmenden Gases getragen werden, und aus der Fertigreduktionszone aufsteigendes Gas würde durch die Löcher 21 des Zwischenbodens 20 gehen. Es hat sich als möglich erwiesen, durch Vornahme der Reduktion in zwei Stufen eine praktisch vollständige Reduktion zu Magnetit unter Herabsetzung der Schichttemperaturen auf nur 525° C zu erzielen.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur magnetisierenden Röstung durch mindestens teilweises Reduzieren von Haematit zu Magnetit in einer Wirbelschicht, der ein Reduktionsmittel unmittelbar zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Reduziertemperatur und mindestens ein Teil der erforderlichen reduzierenden Atmosphäre gleichzeitig durch Verbrennung eines flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoffes in der Schicht bei einer Temperatur oberhalb 600° C, vorzugsweise im Bereich von 600 bis 700° C, in einer nur etwa 40 bis 60% des für die stöchiometrische Oxydation des Brennstoffes erforderlichen Sauerstoffs enthaltenden Atmosphäre erzeugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haematit zunächst in einer Anfangsreduzierschicht eingeführt wird, von der er in eine weitere Reduzierschicht fließt, in der der flüssige Kohlenwasserstoff unter Lieferung mindestens eines Teils der Wärme und der reduzierenden Atmosphäre für beide Schichten verbrannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wirbelschichten auf einer Temperatur oberhalb etwa 525° C gehalten werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur zumindest in der Fertigreduzierschicht im Bereich von 800 und 1000° C gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Fertigreduzierschicht nicht verbrauchte Kohlenwasserstoffbrennstoff in der Anfangsreduzierschicht unter Zusatz weiteren, die Verbrennung unterhaltenden Gases und gegebenenfalls mit zusätzlichem Brennstoff verbrannt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Einführung von Dampf in die Reduktionsschicht bzw. Reduktionsschichten.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Reduktionsschicht verlassenden Verbrennungsgase zur Vorheizung des Haematits ausgenutzt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hl Anwendung auf die Konzentrierung eisenhaltiger Erze, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Reduktion das Erz auf Scheidegröße zerkleinert wird, worauf die Magnetitteilchen von dem Rest des Erzes magnetisch abgetrennt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in Anwendung zur Konzentrierung von Erzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Erz vor Eintritt in das Verfahren zunächst auf seine Scheidegröße zerkleinert wird, worauf in einer anschließenden Magnetscheidestufe Erzteilchen, die nur an ihrer Außenfläche zu Magnetit reduziert worden sind, vom Rest des Erzes magnetisch abgetrennt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion bis zu einer Stufe durchgeführt wird, in der die Haematitteilchen einen Kern des ursprünglichen Haematits umgeben von einer Magnetitschale einer Dicke von ungefähr 20 bis 25% des Radius der Erzteilchen aufweisen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 972 519, 974 379.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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