C - Chemistry – Metallurgy – 21 – B
Patent
C - Chemistry, Metallurgy
21
B
C21B 13/14 (2006.01) C21B 13/08 (2006.01)
Patent
CA 2340191
Solid state iron oxide reduction in a gas-solid reduction zone is combined with continuous melting of the hot solid reduced iron in a fuel-fired gas- solid-liquid melting zone within a rotary furnace. The process includes direct pneumatic transfer of the hot reduced iron by carrier gases through a transfer duct incorporating an injection lance nozzle projecting a jet of hot reduced iron downwards into the metal bath within the melting zone. Oxygen is also introduced into the hot gas stream at selected locations in the melting zone for post-combustion with carbon monoxide generated by a carbon boil and combustion with other combustible gases prior to exit from the rotary furnace, thereby furnishing heat for melting. The hot gas stream is then utilized to provide a significant part of the heat requirement for reduction, prior to exhausting into the atmosphere. A feature is distributing the hot solid reduced iron laterally and longitudinally within the melting zone to enhance heat transfer for melting, including a preferred embodiment comprising continually traversing the jet of carrier gases and hot reduced iron longitudinally forwards and backwards. The invention embraces a broad range of known solid-state reduction processes, classified either as: Group A) those employing gases within a gravity contact-supported or fluidized moving bed at substantial pressures of 1-5 atmospheres; or Group B) solid carbonaceous reductants in a rotary kiln or rotary hearth conducted at near ambient atmospheric pressure. Combustibles in the exhaust gases and unnecessary fume generation caused by direct injection of oxygen into the bath are avoided, as problem endemic to known electric-arc and converter steelmaking technologies. A preferred embodiment applied to Group A reduction includes in situ reforming of a major portion of the hydrocarbons applied as reducing gases in the reduction zone, in combination with reforming a minor portion by partial oxidation with oxygen. The process includes various other preferred features which significantly improve energy requirements, production rates, yields, costs and control of the liquid iron and steel product composition and quality in relation to the prior art.
La réduction d'oxydes de fer à l'état solide dans une zone de réduction gaz-solide est combinée avec la fusion continue du fer réduit à l'état solide à chaud dans une zone de fusion gaz-solide-liquide à combustion à l'intérieur d'un four rotatif. Le processus comprend un transfert pneumatique direct du fer réduit à chaud par des gaz vecteurs à travers un conduit de transfert comportant une buse de lance d'injection projetant un jet de fer réduit à chaud vers le bas, dans le bain de métal à l'intérieur de la zone de fusion. On introduit également de l'oxygène dans le flux de gaz chaud à des endroits sélectionnés dans la zone de fusion en vue d'une postcombustion avec du monoxyde de carbone généré par ébullition et combustion de carbone avec d'autres gaz combustibles avant qu'il ne sorte du four rotatif, fournissant ainsi de la chaleur destinée à la fusion. Le flux de gaz chaud est ensuite utilisé pour fournir une part considérable de la chaleur nécessaire à la réduction, avant l'évacuation dans l'atmosphère. Une caractéristique consiste à distribuer le fer réduit à l'état solide à chaud, latéralement et longitudinalement à l'intérieur de la zone de fusion, afin d'améliorer le transfert de chaleur de fusion, un mode de réalisation préféré consistant à diriger en continu le jet de gaz vecteurs et de fer réduit à chaud longitudinalement, d'avant en arrière. L'invention couvre une grande variété de processus de réduction à l'état solide connus, classés en deux groupes: Groupe A, à savoir ceux qui utilisent des gaz à l'intérieur d'un lit mobile fluidisé ou maintenu par contact par gravité à des pressions considérables comprises entre 1 et 5 atmosphères; Groupe B, à savoir ceux qui utilisent des réducteurs solides carbonés dans un four rotatif fonctionnant à des pressions proches de la pression atmosphérique ambiante. On évite ainsi la présence de combustibles dans les gaz d'échappement et une production de fumées superflue dues à l'injection directe d'oxygène dans le bain, tout comme les problèmes endémiques rencontrés dans les techniques connues d'aciérage par arc électrique et convertisseur. Un mode de réalisation préféré appliqué à la réduction du Groupe A consiste à combiner in situ le reformage d'une grande partie des hydrocarbures appliqués comme gaz réducteurs dans la zone de réduction, et le reformage d'une petite partie des hydrocarbures par oxydation partielle avec de l'oxygène. Ce processus comprend divers autres caractéristiques préférées qui améliorent considérablement, par rapport à l'état actuel de la technique, les besoins en énergie, les taux de production, les rendements, les coûts, la qualité et le contrôle de la composition liquide des produits à base d'acier et de fer.
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