171439. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fémoxidoknak gázközeggel fémmé történő redukálására

3 171439 4 kásos gyártó berendezések, pl. amelyeket Celada és tsa, valamint Mader és tsa fentebb már említett szabadalmi leírásai is bemutatnak, egy hűtő és két redukciós reaktorból állnak. Ha az ilyen rendszerbe egy harmadik reaktort is beiktatunk, akkor a gáz- 5 áramlás elfogadhatatlanul kis értékre csökken, hacsak az eljárási feltételeket vagy a berendezést nem alakítjuk át, ez viszont egyéb kellemetlen hatást idéz elő. Megállapítottuk továbbá, hogy az ilyen típusú 10 korábbi rendszerekben, ahol a hűtött redukáló gázt először a hűtőreaktorba vezetik, megvan a lehetőség, különösen a hűtési művelet későbbi fokozataiban, hogy a fentebb emb'tett reformáló reakció megforduljon, és a szénmonoxidból és hidro- 15 génből metán és vízgőz képződjön. Ez a fordított irányú reakció exoterm, ezért csökkenti a vasszivacs hűlési sebességét a hűtési ciklus vége felé. Ezen túlmenően a hűtőreaktorban levő redukált 20 érc, bár javarészt vasszivacsból áll, de egy bizonyos mennyiségű nem redukált ércet is tartalmaz, ami a hűtés folyamán redukálódhat, ezért a hűtési fokozatot elhagyó gáz a reformert elhagyó gázhoz képest csökkent redukálóképességgel rendelkezik. 25 Amint ez Celada és társai 3 423 201 lajstromszámú USA leírásában is olvasható a redukált vasszivacs célszerűen egy bizonyos százaléknyi szenet is tartalmaz a hatásos acélgyártás érdekében. 30 Az említett leírás szerint ezt úgy érik el, hogy a vasszivacsot a hűtőreaktorban két fokozatban hűtik le. Az első fokozaton a redukáló gáz ugyanolyan sebességgel halad át, mint amellyel azt az első redukciós reaktorba táplálják. Az első fokozatban a 35 forró vasszivacs krakkóija a széntartalmú redukáló gáz egy részét, és így a vasszivacs részecskék felületére szén válik le. Miután a vasszivacs a gáz krakkolási hőmérséklete alá hűlt, a hűtőreaktorból távozó gázt tovább hűtik és visszakeringtetik, hogy 40 a vasszivacs közel szobahőmérsékletre való további hűtését meggyorsítsák. Bár ez a módszer kielégítő a vasszivacs szénréteggel való ellátása tekintetében, de a vasszivacsra levált szén mennyiség nem variálható szabadon, és főleg nem növelhető egy bizo- 45 nyos határon túl, amelyre pedig néhány esetben szükség lenne. A találmány tárgya egyrészt a már előzőleg említett szabadalmi leírások által javasolt általános módszer fémoxid tartalmú ércek redukálására azzal 50 a különbséggel, hogy a hűtőreaktorban a fordított reformálási reakció megakadályozható vagy elnyomható. A találmány tárgya másrészt ugyanezen általános módszer fémoxid tartalmú ércek redukálására, azzal a különbséggel, hogy a redukáló 55 gáznak a hűtőreaktorban levő vasszivacs maradék érctartalmának redukálása következtében fellépő minőségcsökkenése nem hat károsan a redukciós reaktorokba táplálandó redukáló gáz minőségére. A találmány tárgya még olyan általános módszer fém- 60 oxid tartalmú ércek redukálására, amelynek során a hűtőreaktorban levő fémre leváló szén mennyisége széles határok között változtatható. A találmány további tárgya még a fent említett több reaktorból álló rendszer működésének oly mértékű javítása, 65 amely lehetővé teszi három vagy több redukciós reaktor alkalmazását, és így a reformálóból kilépő friss redukáló gáz jobb hasznosítását. A találmány egyéb tárgyai az ezután következő leírásból megismerhetők. Általában a találmány tárgya a fentebb említett általános típusú érc redukáló eljárás azzal a módosítással, hogy a redukálóreaktorokon áthaladó redukáló fő-gázáramból a hűtőreaktort kiiktatjuk. Amint fentebb kimutattuk a hűtőreaktor kiiktatása lehetővé teszi a sorozatban három vagy esetleg több redukciós reaktor praktikus alkalmazását, ami egyúttal a reformerből jövő friss redukáló gáz hatásosabb kihasználását is biztosítja. A leíráshoz mellékelt rajzon és a leírásban a rendszer egy olyan kiviteli alakját mutatjuk be, amely három redukciós reaktort tartalmaz. Mindazonáltal meg kell jegyezzük, hogy hűtőreaktornak az áramlási rendszerből való kiiktatását előnyösen alkalmazhatjuk háromnál kevesebb reaktort tartalmazó rendszernél is, ugyanis az ilyen rendszerben is a) inhibiálható a reformálás inverz reakciója, ami normál munkamenetnél a hűtőreaktorban fellép, b) kiküszöbölhető a redukciós reaktorokba táplálandó redukálógáz minőségének csökkenése, ami a fémhordozó anyag nem redukált érc tartalmának tulajdonítható, és c) a redukált ércre leváló szén mennyisége széles határok között variálható. A találmány előnyei és tárgyai jobban érthetővé válnak a csatolt rajzból, ahol vázlatosan ábrázoltunk egy több reaktorból álló rendszert, amelyben a találmány szerinti eljárást valósítjuk meg. A rajzon bemutatott rendszer 10 hűtőreaktort, első 12 redukciós reaktort, második 14 redukciós reaktort, harmadik 16 redukciós reaktort és 18 töltőreaktort tartalmaz. A három reaktor sorba van kapcsolva, és a redukáló gázáram a bennük levő vastartalmú anyagon átáramlik. Amint fentebb jeleztük, a rendszer ciklikusan vagy periodikusan működik. Az érc redukciója, a hűtési műveletek, valamint a hűtőreaktorból a lehűtött vasszivacs kihordása, továbbá ennek friss érccel való megtöltése egyidejűleg megy végbe egy előre meghatározott periódus alatt. Ez a periódus különböző tényezők szerint változhat, pl. a redukálógáz minősége és áramlási sebessége, a reaktor mérete, a gáz recirkuláció sebessége és hasonlók szerint. Valamennyi műveleti ciklus végén a reaktorok szerepet cserélnek oly módon, hogy a töltőreaktorból harmadik redukciós reaktor, a harmadik redukciós reaktorból második, a második redukciós reaktorból első, az első redukciós reaktorból hűtőreaktor, a hűtőreaktorból pedig a töltőreaktor lesz. A reaktorok szerepének cseréjét a reaktorok közötti szelepek és csővezetékek megfelelő elrendezésével tesszük lehetővé. Ez az elrendezés az adott területen jártas szakember számára kézenfekvő, és ezért a jobb áttekinthetőség kedvéért kihagytuk az ábrából. 2