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Verfahren und Ofen zur direkten Gewinnung von Eisen aus seinen Erzen.
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Eine beispielsweise Durchführung des Verfahrens soll an Hand der Zeichnung erläutert werden.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ofenanlage zur Durchführung des Verfahrens, Fig. 2 einen zugehörigen Horizontalschnitt und Fig. 3 einen Querschnitt. Die Grundform des Ofenherdes ist eine langgestreckte (mindestens fünffache Breite). Er bildet einen geschlossenen Herdraum mit Herd A und Gewölbe g. Das Erz wird mit Reduktionsmitteln, z. B. Kohle, und jenen Zuschlägen, die nicht später zugesetzt werden müssen, bei a von oben oder seitlich chargiert. Der Schlackenstauer m oder eine Gewölbeabsenkung erzwingt die Abwanderung der Schlacke auf der Badoberfläche in der Richtung s gegen b. In entgegengesetzter Richtung z bewegt sich das bei b eingegossene Eisenbad, welches bei 1 (Eisenabstich) abläuft.
Während der Gegenstrombewegung am Herde wird das auf dem Metallbad schwimmende Erz durch das beigemengte Reduktionsmittel reduziert. Das Erz geht in seiner Bewegungsrichtung nach und nach in immer metallärmere Schlacke über. Um deren Reaktionsfähigkeit zu verstärken, können unterwegs neuerdings Reduktionsmittel zugesetzt werden. Die erforderlichen Gasund Brennstoffe werden durch eine entsprechende Anzahl von Brennern c, e, Cg vom Gewölbe oder aus den Ofenwänden zugeführt. Durch Anwendung mehrerer Brenner für die Brennstoffzuführung bietet sich die Möglichkeit, die Temperatur und chemische Beschaffenheit der Flamme dem gerade an dieser Stelle sich vollziehenden Reaktionsverlauf anzupassen. So kann z.
B. dem nahe an a gelegenen Brenner Ci ein höherer Überschuss an Kohlenstoff oder Kohlenoxyd gegeben werden, wenn als Erze Rohspate zum Einsatz gelangen. Es entsteht dann. CO aus der Röstung des FeC03, ohne Sauerstoff aus der Verbrennungsluft nehmen zu müssen, wodurch mit verminderter Stickstoffmenge zu arbeiten möglich ist. Die Reaktion CO + C 2 CO ist umkehrbar. Die Reaktion 2 CO = CO2 + C ist stark exothermisch und sehr wichtig wegen Ermöglichung der FeO-Reduktion über die Gasphase und auch vermittels des durch Zerfall des CO gebildeten C. Diese exothermische Reaktion verläuft sehr stürmisch und verursacht bei Hochöfen das sogenannte Gichtauswerfen und sogar Explosionen, die im grossen Volumen der Hochöfen gefährlichen Umfang annehmen.
Innerhalb der Hochöfen sind diese Vorgänge, weil nur durch Einflüsse von aussen erzwingbar, erst nach Stunden regelbar. Diese Nachteile werden aber vermieden, wenn sich die Reaktionen in dünnen Schichten auf grosser Länge und unter freiströmenden chemisch rasch ver- änderbaren Gassäule abspielen. Durch Veränderungen der Fliessgeschwindigkeit, des Inhaltsvolumens (Badmenge) und der Gaszusammensetzung kann auf den Reaktionsverlauf sofort eingewirkt werden.
Man kann dadurch die Reaktionen beschleunigen oder verzögern. Diese Regel-und Einflussmöglichkeit fehlt allen Schachtöfen und allen Herdöfen ohne der vermehrten Zwangsströmung, welche ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung bildet.
Durch die oxydierende Wirkung des Erzes bei a wird das in dünner Schichte darunter fliessende Eisenbad auch energisch gefrischt und kann vor dem Eisenabstich bei 1 fertig gemacht werden. Hiefür kann z. B. der Herdraum zwischen mund 1 entsprechend ausgebildet werden. Auch kann zur besseren
Sonderung der Reaktionen ein Teil des Erzes ohne Reduktionsmitteln näher beim (also in der Abflussrichtung) aufgegeben werden, während die Reduktionsmittel an entgegengesetzter Stelle, also näher zur Reduktionszone, chargiert werden.
Durch derartige Unterteilung der Reaktionen kann auch das Enderzeugnis verändert werden.
Durch stark frischende Wirkung kann weicher Flussstahl erzeugt werden ; es können aber auch härtere
Qualitäten durch Aufkohlung bis zum Roheisen hergestellt werden, besonders solche Roheisenarten, zu deren Erblasung im Hochofen deshalb hohe Temperaturen und hoher Brennstoffaufwand nötig ist, weil der bekannte Hochofenprozess keine Gegenstrombewegung innerhalb der herabsinkenden Beschiekungs- stoffe ermöglicht.
Von dem bei i ! abgestochenen Eisenbad kann ein Teil mit oder ohne Aufkohlung neuerlich bei b oder an einer andern Stelle des Herdes eingegossen werden, um die Durchflussgeschwindigkeit zu erhöhen und damit die Reaktionen zwischen den sich darauf bewegendenReduktionskomponentenzubeschleunigen.
Es können auch bei Verwendung mehrerer Ofenherde neben-oder hintereinander die in den End-oder
Zwischenphasen abgestochenen Produkte (Eisen und Schlacke) nach Herdwechsel wieder verwendet werden, um einerseits noch wirksame chemische Stoffe, anderseits Abwärmen auszunutzen und damit an bestimmten Stellen zur Veränderung des Reaktionsverlaufes einzugreifen.
Um das von b anfliessende Eisen mit der gegen b hin abfliessenden Schlacke behufs Austausches in innigere Berührung zu bringen, kann ein gegen den Schlackenabstich verengter Ofenherd zur Verwendung kommen.
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