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Niederschachtofen zur Durchführung von Reduktions-oder Schmelzvorgängen unter
Verwendung von mit Sauerstoff angereichertem Wind oder von reinem Sauerstoff
Zur Steigerung der Leistung von Schachtöfen bei der Durchführung von Reduktionsvorgängen, wie z. B. von Hochöfen der Eisenhüttenindustrie, ist man dazu übergegangen, den lichten Durch- messer dieser Schachtöfen bis 9 m zu erweitern.
Beim Betrieb derartiger Öfen mit Wind, der mit mehr als 25% Sauerstoff angereichert ist, wurde nun die überraschende Feststellung gemacht, dass die Vergasung-und Reduktionsvorgänge in einer wesentlich dünneren Schicht als bei Betrieb mit normalem Wind vonstatten gehen. Dies hat seine Ursache in der beträchtlich höheren Vergasungs-und Reaktionstemperatur, so dass auch die nachfolgende Reduktion des primär gebildeten Kohlendioxyds zu Kohlenoxyd viel schneller verläuft. Im einzelnen besitzt bei Sauerstoffkonzentrationen im Wind von mehr als 25% dis primäre Vergasungszone, in der noch restlicher Sauerstoff nachweisbar ist, eine Tiefe von nur etwa 40 bis 60 cm und die nachfolgende Reduktionszone des Kohlendioxyds zu Kohlenoxyd nur eine solche bis zu 80 cm.
Ferner wurde festgestellt, dass der Anfangsdruck des Sauerstoffes in den Formen praktisch ohne Einfluss auf die Tiefe der einzelnen, eben genannten Vergasungsschichten ist.
Der Vorteil der Anwendung von mit Sauerstoff angereichertem Wind betriebenen Schachtöfen zur Durchführung von Reduktions-oder Schmelzvorgängen ist vor allem die Auswertung der erzielten, wesentlich höheren Vergasungstemperaturen, die damit im Schachtofenbetrieb Reaktionsvorgänge ermöglichen, die bisher nur auf elektrothermischem Wege erreicht werden konnten, wie z. B. die Herstellung hochwertiger Ferrolegierungen oder von Kalziumkarbid. Um jedoch den Schachtofen zur Erzielung dieses Vorteiles ausnutzen zu können, ist es notwendig, ihn baulich den besonderen Betriebsbedingungen des Sauerstoffbetriebes anzupassen.
Die Erfindung betrifft einen, in Sonderheit zum Betrieb mit an Sauerstoff angereichertem Wind oder mit reinem Sauerstoff geeigneten, Niederschachtofen, u. zw. seine bauliche Ausgestaltung, bei der die oben genannten Erkenntnisse ausgenutzt sind. Zur Verdeutlichung der
Erfindung sind in der Zeichnung zwei Aus- führungsbeispiele des Schachtofens gemäss der
Erfindung schematisch dargestellt, u. zw. zeigen
Fig. I den senkrechten Schnitt durch einen Ofen mit rundem Querschnitt, Fig. 2 einen Quer- schnitt nach Fig. l, Fig. 3 den senkrechten
Schnitt durch einen Ofen oblongen Querschnitts,
Fig. 4 einen Querschnitt gemäss der Linie A-A der Fig. 3.
Wie eingangs ausgeführt, wurde in neuerer Zeit der Durchmesser der Eisenhochöfen auf 6 bis 9 m vergrössert. Die sich bei Eisenhochöfen in der Mitte des Querschnittes ausbildende Zone, in der wenige oder gar keine Reaktionen stattfinden, wird bekanntlich als"Toter Mann"bezeichnet und bewusst angestrebt. Will man aber den Schachtofen zur Durchführung von Reaktionsvorgängen heranziehen, wo Temperaturen gebraucht werden, die sonst nur auf elektrothermischem Wege erreicht werden können, dann muss man die Bildung des toten Mannes vermeiden, weil sonst die Vorteile der hohen Temperatur verlorengehen. Demgemäss ergibt sich die Weite des Schachtofens nach der Erfindung nur aus der Breite der Zone, in der die Vergasungsvorgänge stattfinden, so dass also die Zone des toten Mannes wegfällt.
Nach den oben angeführten Erkenntnissen muss diese Ofenweite unmittelbar vom Abstand der sich gegenüberliegenden Blasformen abhängen, durch die der an Sauerstoff angereicherte Wind oder der reine Sauerstoff eingeblasen wird. Der Abstand, gemessen von Blasformspitze zu Blasformspitze, ist in den Fig. l und 2, die das einfache Ausführungsbeispiel eines zylindrischen Schachtofens zeigen, mit a bezeichnet. Er beträgt beim Schachtofen gemäss der Erfindung 1-5 bis 3 m. Wenn auch der Abstand der sich gegenüber- liegenden Blasformen für die Ausnutzung des Ofenquerschnittes die entscheidende Rolle spielt, so ist doch auch die Grösse des Zwischenraumes zwischen zwei benachbarten Blasformen von Bedeutung.
Bei mit Luft betriebenen Hochöfen beträgt dieser Zwischenraum mehr als 1. 4 m. In der Fig. 2 ist dieser Zwischenraum mit b bezeichnet. Er ist beim Ofen gemäss der Erfindung
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geringer als 1-4 ni und beträgt vorzugsweise 0-6 bis 1. 2 m. Bei der Durchführung von Reduktionsvorgängen, die sehr hohe Reaktionstemperaturen erfordern, hat es sich sogar als vorteilhaft erwiesen, den Zwischenraum noch wesentlich geringer zu halten, bei der Herstellung von hochprozentigen Ferrolegierungen z. B. auf 80 bis 40 cm zu verringern.
Die Höhe des Schachtes (von der Blasformebene an gemessen), die in der Zeichnung mit c bezeichnet ist, ist auf die Reaktionsvorgänge selbst kaum von Einfluss. Mit Rücksicht auf die Ofenbaukosten jedoch sowie wegen des Gewichtes der Beschickung empfiehlt es sich, diese Höhe nur mit 2 bis 4 m zu bemessen.
Der in den Zeichnungen mit d bezeichnete Abstand des Herdes von der Blasformebene kann beliebig gewählt werden und richtet sich nach der Art der im Ofen durchzuführenden Reaktionen.
Da bei einem Schachtofen gemäss der Erfindung mit kreisförmigem Querschnitt der grösste Durchmesser mit 3 m festliegt, so ist auch die grösste Ofenschmelzleistung festgelegt. Will man jedoch in einer einzelnen Ofeneinheit eine grössere Leistung erzeugen, dann muss man, um die Erscheinung des toten Mannes zu vermeiden, auf Öfen mit langgestrecktem Grundriss übergehen. Man wählt dazu zweckmässig den rechteckigen Grundriss. Die Fig. 3 und 4 zeigen ein solches Ausführungsbeispiel. Die kurze Seite des Rechteckes ist durch die Grösse von a mit 1-5 bis 3 m festgelegt, die lange Seite e kann je nach der gewünschten Leistung von 2 m an aufwärts gewählt werden.
Natürlich kann man auch statt eines genau rechteckigen Grundrisses einen solchen mit abgerundeten Ecken oder ovaler Form wählen.
PATENTANSPRÜCHE : l. Niederschachtofen zur Durchführung von Reduktions-oder Schmelzvorgängen unter Verwendung von mit Sauerstoff angereichertem Wind oder von reinem Sauerstoff, insbesondere zur Erzeugung von Ferrolegierungen oder von Kalziumkarbid, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand sich gegenüberliegender Blasformen von Blasformspitze zu Blasformspitze 1-5 bis 3 m beträgt.