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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Eisenerz und Kohlenstoff enthaltenden festen Formlingen
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folgenden Nassaufbereitung herauslösen zu können.
Schliesslich ist auch vorgeschlagen worden,
Gichtstaub in einer Kohlenstaubflamme un- ter Mitwirkung von Spaltungskohlenstoff re- duzierend zu verblasen ; oder aber eine Stampf- masse aus Erz-und Kohlenstaub soll mit
Kanälen versehen werden, durch die heisse
Gase geleitet werden, so dass die Kanalwände verschlacken und in der Sintermasse durch die zugeführte Wärme eine unmittelbare Re- duktion stattfindet.
Alle diese Verfahren sind jedoch, vor allem wegen ihrer Langsamkeit, als für die Praxis ungeeignet befunden worden.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, dem Eisenerz erhöhte Brennstoffmengen beizumengen, um bereits im Sintergut eine Reduktion herbeizuführen und anschliessend im Hochofen teuren Koks einzusparen. Man erkannte. jedoch, dass nach diesen bekannten Verfahren hergestellte Briketts keine ausreichende Festigkeit besitzen, sondern vorzeitig zerfallen, so dass ihre Weiterverarbeitung im Hochofen unmöglich gemacht oder zumindest stark erschwert ist. Als Abhilfe wurde vorgeschlagen, das Erz mit Kokskohle zusammen zu Erzkoks zu verkoken, wobei eine Ersparnis wegen des hohen Preises der Kokskohle natürlich nicht eintritt.
Ein weiterer bekannter Vorschlag geht dahin, Eisenerz mit Abfallbrennstoffen, u. zw. mit Koksabrieb, Grudekoks od. dgl. im überschuss bei beschränkter Luftzufuhr zu agglomerieren, wobei der Brennstoffüberschuss so hoch gehalten wird, dass er im anschliessenden Hochofenprozess wirksam werden kann. Gemäss diesen bekannten Verfahren wird also keine Kohle, sondern Koksstaub verwendet.
Man hat auch schon versucht, kleinkörniges Erz zusammen mit kleinkörnigem Koks zu brikettieren und die Briketts dann zu entgasen. Dabei ist es jedoch nicht gelungen, den Briketts die für Hüttenzwecke erforderliche Druck- und Abriebfestigkeit zu erteilen.
Diese Versuche mussten besonders deshalb erfolglos bleiben, weil bei der Entgasung die
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flüchtigen Bestandteile und das Wasser, letzteres in Form von Dampf, entweichen und dabei nicht nur das Brikettgefüge zertrümmern, sondern auch den Schwefelgehalt des Produktes unzulässig erhöhen.
Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, ein Gemisch von feinzerteiltem Erz und bituminösem Kohlenstaub in offenen Gefässen zu erhitzen und durch diesen als Destillation geführten Arbeitsgang und durch entsprechenden Pressdruck ein Koksbrikett in der Form des Gefässes zu erhalten. Diesem Verfahren haften jedoch wegen des hohen überdruckes der flüchtigen Bestandteile grosse Schwierigkeiten und Gefahren an ; ausserdem ist bei der vorgeschlagenen Verwendung einer grossen Anzahl von Formen an Stelle einer Brikettpresse der Aufwand so gross, dass die anfallenden Kosten eine Durchführung des Verfahrens im Grossbetrieb überhaupt unmöglich machen.
Weiterhin ist zur Beseitigung der vorerwähnten Schwierigkeiten bei den bekannten Verfahren vorgeschlagen worden, eine zweistufige Destillation vorzunehmen. In der ersten Destillationsstufe wird ein angefeuchtetes Gemenge aus kleinkörnigem Erz und kleinkörnigem Brennstoff in reduzierender Atmosphäre bei über 6000 C destilliert. Dann wird das Gemenge abgekühlt, unter Beimengung eines Binders brikettiert und er- neut in reduzierender Atmosphäre erhitzt.
Diese Massnahmen werden getroffen, um die Gefahren des Brikettierens beim Vorliegen eines hohen Gehaltes an flüchtigen Substanzen und einen Zerfall der Brikette durch das Entweichen solcher Substanzen *zu ver' meiden. Dieses Verfahren ist insofern unwirtschaftlich, als der Destillationsprozess unterbroahen wird, so dass für die zweite Ver- fafhrensstufe erneute Kosten anfallen.
Es ist auchschen bekannt, feinkörniges Erz mit Backkohle hoher Feinheit unter An- feuohtung mit Wasser zu vermengen und dieses Gemenge in Granuliertrommeln od. dgl. zu pelletisieren. Die so entstehenden Formlinge werden dann durch ein Heizgas erhitzt und getrocknet, besitzen aber keine ausreichende Festigkeit. Man hat deshalb versucht, die Festigkeit der Formlinge durch Zusatz von Binden, z. B. Portlandzement,
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od. dgl.,Verunreinigungen des Produktes führt.
Man hat ferner vorgeschlagen, dem feuchten Feinerz exotherm oxydable Komponenten beizumischen, beispielsweise Stärke und Kohle, u. zw. in einer Menge von weniger als 0, 5ozon Dann wird durch den die Formlinge in einer hohen Säule aufnehmenden Ofen ein exothermes Gas in aufwärtiger Richtung hindurchgeleitet, das einerseits die Oberfläche der Formlinge abkühlt und'anderseits- durch die exotherme Reaktion-deren Inneres zum Schmelzen bringt. Als Kohlebestandteil wird dabei Anthrazitgrus verwendet, also ein Abfallprodukt mit niedrigem Kohlenstoff-und hohem Aschegehalt, u. zw. in einer Menge von etwa 1, 3 o/o, so dass der Gehalt des Erz-und Kohle-Gemenges an Kohlenstoff unter 0, 5 o/o liiegt.
Dieser Anteil ist natürlich nicht entfernt zur Reduktion des Eisenerzes ausreichend und hat lediglich die Aufgabe, durch seine Verbrennung das Innere der Formlinge zu erhitzen. Bei diesem Verfahren entstehen also lediglich Formlinge aus gesintertem Eisenerz, die dementsprechend bei der nachfolgenden. Reduktion im Hochofen eine relativ grosse Menge teuren Kokses erfordern.
Zusammenfassend ist zu sagen, dass in der Vergangenheit zahlreiche Versuche unternommen wurden, kleinkörniges Eisenerz in 'eine verhüttbare Form zu bringen : Die meisten dieser bekannten Verfahren verwenden ir- gendwelche Zusätze als Binder, z. B. Teer, Wasserglas, Zement od. dgl" um feste Formlinge herstellen zu können.
Einige dieser Binder sind überhaupt schädlich, da sie die Zusammensetzung der Asche verschlechtern ; andere wiederum erweichen bei der Erhitzung, anstatt zu härten, Durch keines dieser bekannten Verfahren ist es gelungen, Formlinge mit den gewünschten Eigenschaften zu er- zeugen, nämlich: (
Hohe Festigkeit und Härte, Feinporigkeit, innere Bindung durch eine graphitische Grundmasse, Vorliegen des Eisens in grossenteils bereits metallischer Form, jedoch feinverteilt und fest an die graphitische Grundmasse gebunden, ausreichender Kohlenstoffgehalt in Form der genannten graphitisdhen Grundmasse, der im überschuss für eine Reduktion des verbleibenden Eisenoxydes im Hochofen od. dgl. ausreichend ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Er- zeugung von Formlingen zu schaffen, die die vorstehend geschilderten Nachteile nicht besitzen.
Die Erfindung besteht darin, dass das feinzerkleinerte Eisenerz und das feinzerkleinerte Reduktionsmittel miteinander vermischt werden, wobei mehr Reduktionsmittel verwendet wird, als zur Reduktion des Eisenoxydes zu metallischem Eisen erforderlich ist, dann aus dieser Mischung in Gegenwart von Wasser kompakte, vorzugsweise kugelförmige und im Durchmesser zwischen 6 und 31 mm liegende Formlinge gebildet werden, anschliessend aus diesen Formlingen eine Schicht von 75 bis 125 mm Höhe aufgeschüttet und an ihrer Oberfläche entzündet wird, daraufhin durch diese Schicht von ihrer entzündeten Ober-
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fläche her ein gesteuerter Luftstrom mit einem Sauerstoffgehalt von 16 bis 26 to und in einer solchen Stärke hindurchgeleitet wird,
dass die Temperatur der besagten Schicht auf einen Wert zwischen 870 und 12600 C gehalten wird, dass ferner dieser Luftstrom solange aufrechterhalten wird, bis einerseits etwa 15 his 40 Gew.-o des gesamten im Erz enthaltenen Eisens zu Metall reduziert ist und bis anderseits noch mehr Kohlenstoff in den Formlingen vorhanden ist, vorzugsweise etwa 6, 5 o/o von deren Gewicht, als zur vollständigen Reduzierung des noch in den Formlingen vorhandenen Eisenoxydes in einem nachfolgenden Arbeitsgang erforderlich ist, wobei der in den Formlingen noch vorhandene Kohlenstoff in Gestalt einer graphitischen Grundmasse vorliegt, die die kleinen Partikel von Eisenerz und bereits reduziertem Eisen zusammenhält.
Bei diesem Verfahren werden die Formlinge durch folgende, gleichzeitig und gesteuert ablaufenden Vorgänge gehärtet : 1. Ein Teil des kohlenstoffhaltigen Brenn- stoffes wird verbrannt und erzeugt Wärme ; 2. der restliche Teil des Brennstoffes wird in . ine graphitische Grundmasse umgewandelt. die die Erzpartikel bindet ; 3. ein Teil d s oxyd'sch gabunden'en Eisens gibt seinen Sauerstoff an den verbrennen- den Teil des Brennstoffes ab und wird also zu metallischem Eisen reduziert, das eben- falls, wie das verbliebene Erz, in feinver- teilter Form fest in der graphitischen
Grundmasse gebunden ist.
Die Folgen dieser Vorgänge sind : a) Die Formlinge besitzen eine ausserordent- lich hohe Festigkeit, die ihre Weiterver- hüttung im Hochofen erst ermöglicht ; b) die Formlinge sind hochporös mit mikros- kopisch feinen Poren und setzen bei ihrer
Verhüttung im Hochofen den aufsteigen- den Gasen keinen allzugrossen Widerstand entgegen ; c) ein Teil des Eisengehaltes der Formlinge liegt bereits in metallischer, wenn auch feinverteilter Form vor, so dass die Ar- beit des Hochofen auf die Reduktion des restlichen Eisenoxydes beschränkt ist.
Da- für wird wiederum kein teurer Koks be- nötigt, da der für die Reduktion erforder- liche Kohlenstoff in Form der graphiti- schen Grundmasse bereits im Inneren der
Formlinge vorhanden ist ; d) Man benötigt für die Herstellung der
Formlinge keine teure Kokskohle, sondern kann ohneweiteres mit billigen, nicht ver- kokbaren Kohlensorten arbeiten.
Die erfindungsgemäss hergestellten Formlinge können anschliessend, wie bereits vorstehend gesagt wurde, abermals erhitzt wer- den, wobei eine vollständige Reduktion und ein Schmelzen erfolgt. Der in die Formlinge eingebrachte Kohlenstoff ist dabei ausreichend zur Herstellung der Bindung, für die Reduktionsprozesse und für die Aufkohlung des geschmolzenen metallischen
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"kohlenstoffgebundenestanz" sollen in dieser Beschreibung den festen Bindlungszusammenhalt zum Ausdruck bringen, der durch abbauende Destillation kohlenstoffreicher Mischkörper aus Eisenerz und Brennstoffen, wie Kohle, erzielt wird.
Während diese anschliessende Reduktion vorteilhaft im Hochofen erfolgt, ist die erfindungsgemässe Herstellung des Zwischenproduktes, also der Formlinge, in einer ähnlichen Anlage möglich, wie sie zur Erzeugung von Eisen oder Sinterkörpern nach bekannten Verfahren verwendet wird.
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durch Wahl eines entsprechenden Mi- schungsverhältnisses dafür gesorgt ist, dass in den kohlenstoffgebundenen Formlingen genügend Kohlenstoff in inniger Verbindung mit dem Eisenerz vorhanden ist, um dieses während der anschliessenden Reduktion im Schmelzofen zu metallischem Eisen zu reduzieren.
Unter einem "Mischkörper" wird eine zusammenhängende Masse verstanden, die aus einer innigen Mischung von Eisenerz und Reduktionsmittel in einem solchen Verhältnis besteht, dass die Bedingungen der Selbstreduktion erfüllt sind. Nach der Wärmebehandlung entstehen aus diesen Mishkör- pem dann die kohlenstoffgebundenen Formlinge bzw. die kohlenstoffgebundene Substanz.
Die Erfindung wird nachstehend in einigen Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt : Fig, 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Ausführung des Verfahrens und Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teiles der Anlage in abgeänderter Form.
Beispiel l : Bei der Anlage gemäss Fig. 1 wird durch eine Mühle 10 Eisenerz (Brnson- Magnetit-Konzentrat) zu praktisch trockenem Pulver zermahlen. Eine Untersuchung des Erzes und der Kornverteilung nach dem Mahlvorgang ergab folgende Werte : Zitsatnmensetzung des Erzes
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<tb>
<tb> % <SEP> der <SEP> Trockensubstanz
<tb> Gesamteisen <SEP> 61, <SEP> 6 <SEP>
<tb> Mn <SEP> (geschätzt) <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Si02 <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP>
<tb> AlP.
<SEP> 3,'7 <SEP>
<tb> CaO <SEP> 0, <SEP> 16 <SEP>
<tb> MgO <SEP> 0, <SEP> 18 <SEP>
<tb> TiO, <SEP> 0, <SEP> 80
<tb>
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<tb>
<tb> Maschenweite <SEP> in <SEP> mm <SEP> % <SEP> Rückstand
<tb> über <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 2, <SEP> 64 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 20 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 2, <SEP> 56 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 149 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 9, <SEP> 24 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 105 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 149 <SEP> 11, <SEP> 16 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 074 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 105 <SEP> 13, <SEP> 44 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 044 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 074 <SEP> 14, <SEP> 16 <SEP>
<tb> unter <SEP> 0, <SEP> 044 <SEP> 46, <SEP> 80 <SEP>
<tb>
In einer zweiten Mühle 11 wird ! in ent- sprechender Weise eine nach den üblichen Bestimmungen als nicht verkokbar bezeichnete Kohle,
beispielsweise BOOK- CLIFFKOHLE fein zermahlen. Die Untersuchung der Kohle und ihrer Kornverteilung nach dem Mahlvorgang ergab folgendes : Zusammensetztmg der Kohle
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<tb>
<tb> 0/0 <SEP> dier <SEP> Trockensubstanz
<tb> flüchtige <SEP> Bestandteile <SEP> 37, <SEP> 8 <SEP>
<tb> fester <SEP> Kohlenstoff <SEP> 56, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Asche <SEP> 6, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Schwefel <SEP> 0, <SEP> 62 <SEP>
<tb>
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<tb>
<tb> in <SEP> o/o <SEP> der <SEP> Trockenkohle
<tb> CaO <SEP> 0, <SEP> 47 <SEP>
<tb> MgO <SEP> unter <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP>
<tb> SO, <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP>
<tb> Al, <SEP> Os <SEP> 2, <SEP> 7 <SEP>
<tb>
Korngrössenverteilung
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<tb>
<tb> Maschenweite <SEP> in <SEP> mm <SEP> 0/0 <SEP> Rückstandl <SEP>
<tb> über <SEP> 0, <SEP> 297 <SEP> 0, <SEP> 00 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 210 <SEP> bis <SEP> 0,
<SEP> 297 <SEP> 0, <SEP> 08 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 149 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 210 <SEP> 0, <SEP> 90 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 105 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 149 <SEP> 18, <SEP> 25 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 074 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 105 <SEP> 53, <SEP> 75 <SEP>
<tb> unter <SEP> 0, <SEP> 074 <SEP> 27, <SEP> 02 <SEP>
<tb>
Das von den Mühlen 10 und 11 fein zers mahlene Erz und die Kohle werden einem Mischer 12 zugeführt und in diesem innig miteinander gemischt. Die Durchsatzletstun- gen der Mühlen 10 und 11 sind einstellbar, um das gewünschte Mischungsverhältnis von Erz und Kohle, beispielsweise 60 Gewichtsteile Erz auf 40 Gewichtsteile Kohle, einstellen zu können. Im Mischer befindet sich eine Sprühvorrichtung 50, durch die der Mischung 10 bis 20 Gew.-o/o Wasser zugeführt wird.
Vorzugsweise wird ein Wassergehalt von 15 % eingestellt, so dass die Mischung feucht und zusammenhängend, aber
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mit weniger als 10 0/0 Wasser Form-linge zu geringer Festigkeit ergaben, während Mischungen mit über 20 0/0 Wasser übermässig nasse und weiche Formlinge ergaben.
Die aus dem Mischer 12 austretende Masse wird in einstellbarer Menge in das obere
Ende einer beiderseits offenen Trommel 13 eingeführt. Diese Trommel hat beispiels- weise einen Durchmesser von 1, 22 m und eine Länge von 2, 44 m, läuft langsam um ihre Längsachse um und ist von der Ein- füllseite aus leicht abwärts geneigt, bei- spielsweise um 70. Die Umdrehungsge- schwindigkeit der Trommel wird beispiels- weise so eingestellt, dass die Umfangsge- schwindigkeit etwa 67 m/min beträgt. In der
Nähe des höher gelegenen Eintrittsendes der
Trommel befindet sich eine Sprüheinrichtung 51, durch die etwa 2 Gew.-o/o Wasser auf die eintretende Mischung aus Erz und Kohle aufgesprüht wird.
Bei dem Umlauf der Trom- mel bilden sich zunächst kleine Ballen aus der Mischung, die immer wieder über die ständig neu zugeführte Substanz rollen und allmählich zu kompakten Formlingen von Kugelgestalt anwachsen. Die gebildeten kugel- förmigeri Formlinge rollen schliesslich aus dem tiefer gelegenen Austrittsende der Trommel 13 heraus.
Nach dem Austritt aus der Trommel fallen die Formlinge auf eine Trennvorrichtung*14.
Diese Trennvorrichtung besteht aus einem oberen Sieb 14a, das alle Formlinge mit ei- nem grösseren Durchmesser als 15, 9 mm zurückhält und in einen Sammeltrog 15 rollen lässt. Unter diesem Sieb 14a befindet sich ein zweites Sieb 14b, das die durch das obere Sieb hindurchgefallenen : Formlinge mit einem Durchmesser von weniger als 15, 9 mm aufnimmt und alle Formlinge mit einem Durchmesser von über 9, 5 mm zurückhält.
Formlinge mit einem Durchmesser von unter 9, 5 mm fallen durch dieses untere Sieb 14b hindurch auf ein Förderband 16. Die Siebe der Trennvorrichtung M haben etwa eine Länge von 1, 2 m, eine Breite von etwa 30 cm und sind um etwa 210 abwärts geneigt ; das obere Sieb hat quadratische Ma- schen von 19, 1 x 19, 1 mm Grösse.
Die durch das untere Sieb 14b hindurchfallenden Formlinge werden durch das För- - derband 16 einem Sammeltrog 17 zugeführt und von dort durch einen Elevator 18 zur Eingangsseite der Trommel 13 zurückge- führt, in der sie in einem zweiten Durchlauf ihren Durchmesser vergrössern. Die zu grossen Formlinge, die von dem oberen Sieb 14a zurückgehalten werden, rollen in einen Sammeltrog 15 und werden von dort durch einen Elevator 19 der Eingangsseite des Mischers 12 zugeführt ; dort werden sie gebrochen und unter die der Trommel zuzuführende Masse untermischt. Die Formlinge der gewünschten mittleren Grösse fallen von der Trennvorrichtung 14 auf ein Förderband 20 und wer-
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den von diesem einem Einfülltrichter 21 zu- geführt.
Nach Ingangsetzen der Trommel 13 werden von dieser allmählich im Laufe von etwa 20 bis 30 Minuten Formlinge der gewünschten
Grösse, d. h. mit einem Durchmesser zwi- schen 9, 5 und 15, 9 mm, geliefert. Während dieser Zeit wird ein grosser Teil der- der
Trommel 13 zugeführten Mischung über die Trennvorrichtung 14 und die Fördereinrichtungen 16 und 18 und den Sammeltrog 17 wieder zur Eingangsseite der Trommel zurückgeführt. Nach einer Betriebsdauer von 30 bis 45 Minuten werden Formlinge der gewünschten Grösse kontinuierlich mit einer Stundenleistung von etwa 1, 5 t geliefert.
Die dem Einfülltrichter 21 zugeführten Formlinge sind selbstreduzierend und besitzen eine solche Festigkeit, dass sie der Druck- und Hitzebelastung während der nachfolgenden ersten Erhitzung standhalten können. Von dem Einfülltrichter 21 gelangen die Formlinge kontinuierlich auf einen Wanderrost 22 und bilden dort eine Schicht von etwa 76 bis 121 mm Höhe.
Die auf dem Wanderrost liegenden Formlinge werden unter einer Zündvorrichtung 23 vorbeigeführt und dort entzündet und bewegen sich kontinuierlich weiter durch eine sich unmittelbar anschliessende Erhitzungszone hindurch, die durch einen Windkanal 24 gebildet ist. Die Formlinge werden dort auf eine Temperatur zwischen 1090 und 12600 C gebracht, d. h. auf eine Temperatur, die wegen der Abwesenheit eines Flussmittels unterhalb der Verschlackungstemperatur liegt ; die Erhitzung erfolgt durch einen sauerstoffhaltigen Luftstrom, der durch einen Exhaustor 25 in abwärtiger Richtung durch den Windkanal 24 mit einer Stundenleistung von etwa 1200 cm/cm Rostfläche gesaugt wird.
Dadurch werden die Formlinge zunächst getrocknet und anschliessend die Kohle destillativ abgebaut. Der Kohlenstoff bewirkt in den einzelnen Formlingen eine vorläufige Reduktion von etwa 10 bis 50 % des vorhandenen Eisenoxyds und bildet aus der Masse kohlenstoffgebundene Formlinge mit einem graphitischen Stützgerüst unerwartet hoher Festigkeit und ungewöhnlich hohen Kohlenstoffgehalts. Die Heiz-und Blaszeit auf dem Wanderrost von der Entzündung der frischen Formlinge bis zum Austritt der kohlenstoffgebundenen Formlinge beträgt etwa 8 bis 12 Minuten.
Die von dem Wanderrost 22 aus dem Windkanal 24 ausgebrachten kohlenstoffgebundenen Formlinge werden kontinuierlich einer Trennvorrichtung 26 zugeführt, die aus einem Sieb mit Öffnungen von 6, 35 mm Weite besteht. Durch dieses Sieb hindurchfallende kleinere Stücke von kohlenstoffgebundener
Substanz fallen auf ein Förderband 27 und werden von diesem einem Elevator 28 zu- geführt, der sie der Eingangsseite des Mi- schers 12 zuführt ; dort werden sie wieder zerkleinert und unter die Beschickungsmasse für die Trommel 13 untermischt. Die nicht durch das Sieb 26 durchfallenden kohlenstoffge- bundenen Formlinge rollen über dieses ab, kühlen sich an der Luft in wenigen Sekunden auf schwache Rotglut ab und können ent- weder gelagert oder aber über einen Füll- trichter 29 dosiert einem Schmelzofen 30 zu- geführt werden.
Die in den Trichter 29 einfallenden kohlen- stoffgebundenen Formlinge sind derart fest und so beschaffen, dass sie dem Druck und den sonstigen Belastungen in einem Schmelzofen mit einer Füllhöhe von beispielsweise 2, 44 m ohne weiteres standhalten. Wenn die Formlinge in diesen Schmelzofen mit hoher Temperatur kontinuierlich eingebracht werden, setzt sich die Reduktion des Eisenerzes in ihnen fort.
Die Qualität der gebundenen Formlinge kann durch drei Grössen ausgedrückt werden :
1. die Ergiebigkeit,
2. die Reduktionszahl und
3. die Reduzierbarkeit.
Unter. "Ergiebigkeit" soll hier der Prozentsatz der kohlenstoffgebundenen Substanz verstanden werden, der von einem Sieb mit einer Maschenweite von 4, 76 mm zurückgehalten wird. Die Ergiebigkeit entspricht also der Menge kohlenstoffgebundener Formlinge, die von dem Wanderrost ohne Verluste an kleineren Stücken oder Staub fertig zum Schmelzen in dem Schmelzofen geliefert werden.
Unter "Reduktionszahl" wird das Verhältnis des während des ersten Heizvorganges bereits durch Reduktion gelieferten metallischen Eisens zum Gesamteisengehalt in den kohlenstoffgebundenen Formlingen, ausge- I drückt in Prozent, verstanden.
Die "Reduzierbarkeit" ergibt sich aus dem in den Formlingen vorhandenen Gesamteisengehalt und dem Teil, der unter der Wirkung der des in den Formlingen verbliebenen Kohlenstoffes noch zur Metallschicht Eisen in dem zweiten Reduzierprozess reduziert werden kann. Die "Reduzierbarkeit" ergibt sich insbesondere aus folgender Formel :
Reduzierbarkeit in ouzo =
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Es sei bemerkt, dass auch eine Reduzierbarkeit von über 100 ouzo auftreten kann ; das zeigt an, dass in die Ausgangsmischung Kohle im überschuss eingebracht wurde und während der ersten Erhitzung erhalten blieb, die nun
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zur Aufkohlung und zur Wärmeerzeugung zur Verfügung steht.
Eine typische Zusammensetzung von kohlenstoffgebundenen Formlingen, die auf diese Weise hergestellt wurden, zeigt die folgende'Tabelle :
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<tb>
<tb> Gesamteisengehalt <SEP> in <SEP> den <SEP> Formlingen <SEP> 56 <SEP> solo <SEP>
<tb> metallisches <SEP> Eisen"7'17 <SEP> olQ <SEP>
<tb> Kohlenstoff <SEP> 15 <SEP> o/Q
<tb> Reduktionszahl <SEP> 30 <SEP> ouzo <SEP>
<tb> Ergiebigkeit <SEP> 75 <SEP> zo <SEP>
<tb> Red'uzierbarkeit <SEP> 124. <SEP> % <SEP>
<tb>
Die Tatsache, dass frische Mischkörper mit einem Gehalt von bis zu 40 Wo nicht verkok- barer Kohle bei Erhitzung in einem sauer- stoffhaltigen Luftstrom feste und zusammen. hängende kohlenstoffgebundene Formlinge mit einem hohen Restkohlenstoffgehalt ergeben, ist völlig unerwartet und wiederspricht allen bisherigen Auffassungen.
Es galt bisher als fest begründete Lehre, dass Mischkörper aus Eisenerz und Kohle mit mehr als 12 bis 1501o Kohle bei den üblichen Sinterverfahren durch Verbrennung nahezu den gesamten Kohlegehalt einbüssen, so dass unabhängig von dem Kohlegehalt der Ausgangsmischung der Rest- kohlegehalt nach Erhitzung etwas unterhalb 1 o/o liegt. Wenn man dagegen die Erhitzung in der erfindungsgemässen Weise vornimmt, ergibt sich eine feste, zusammenhängende Substanz mit einem hohen Restkohlenstoffgehalt.
Dem unbewaffneten Auge erscheint ein solcher kohlenstoffgebundener Formling als dichter, fest zusammenhängender Körper aus amorpher Kohle, der ziemlich stark der Holzkohle ähnelt, an der Oberfläche oder in einer Bruchfläche eines solchen Formlings zeigt sich nicht die geringste Spur geschmolzenen Metalls. Bei mikroskopischer Betrachtung, insbesondere bei einer starken Vergrösserung, er. kennt man dagegen, dass die Struktur des Formlings nicht homogen ist, sondern dass dieser aus vier Hauptkomponenten besteht :
1. Schwammartiges graphitisches Kohlenstoffgerüst mit mikroskopisch kleinen Poren von maximal etwa 0, 06 mm Durchmesser.
2. Kleine Teilchen metallischen Eisens in einer Grösse von 0, 00025 bis 0, 00125 mm, die sich oft-an grössere Körner von Eisenoxyd mit einem Durchmesser von etwa 0, 075 mm anlagern.
3. Eisenoxydkörner, die über das Kohlenstoffgerüst verteilt sind. Diese Oxydkörner erscheinen bei Vergrösserungen unterhalb 500 und bei normaler Beleuchtung homogen ; bei höherer Vergrösserung und unter polarisiertem Licht zeigen diese Oxydkörner jedoch eine ausgeprägte Mischstruktur, indem sie von äusserst feinen Adern metallischen Eisens durchzogen sind.
4. Ketten oder Gruppen sehr kleiner, un- regelmässig geformter Inseln aus Erzgangart, die keine Anzeichen des Schmelzens zeigen.
Das typischste Merkmal der Struktur der kohlenstoffgebundenen Formlinge bei mikro- skopischer Betrachtung unter polarisiertem
Licht besteht darin, dass der Kohlenstoff nicht in amorpher Form vorliegt, sondern ein Ge- rüst aus sehr feinkristallinem, graphitischen Kohlenstoff bildet. Gewöhnlich bildet sich aus Kohle bei niederer Temperatur zu 100 ou amorpher Kohlenstoff, während Koks, der sich aus Kohle bei hoher Temperatur bildet, zu höchstens etwa 10 bis 20 olo aus graphitischem Kohlenstoff besteht, während der Rest in amorpher Form vorliegt.
Auf Grund von besonderen Erfahrungen bei der Herstellung von Graphitelektroden nahm man an, dass die Umwandlung von amorphem Kohlenstoff in graphitischen Kohlenstoff sehr lange Erhitzungszeiten (4 bis 6 Tage) und sehr hohe Temperaturen (etwa 1980 C) erfordert. Es war deshalb völlig unerwartet, bei der Herstellung von kohlenstoffgebundener Substanz bei einer Erhitzungsdauer von nur einigen Minuten auf etwa 1150 bis 12000 C in einem Luftstrom bereits eine vollständige Umwandlung des amorphen Kohlenstoffs in feinkristallinen graphitischen Kohlenstoff zu erzielen. Dabei sei bemerkt, dass der bei hohen Temperaturen und langen Erhitzungszeiten gebildete Graphit eine grobkristalline Struktur besitzt. Eine Erklärung dieser Erscheinung ist zur Zeit noch nicht möglich.
Es wäre denkbar, dass die Ursachen in der besonderen Kleinheit der Kohleteilchen und ihrem innigen Kontakt mit den ebenfalls sehr kleinen Eisenoxydteilchen, die vielleicht einen katalytischen Effekt ausüben, in Verbindung mit der hohen Erhitzungsgeschwindigkeit zu suchen sind.
Die Formlinge unterscheiden sich bezüglich ihrer Dichte von Holzkohle und Koks : während die Dichte von Hüttenkoks ungefähr 0, 432 g/cm3 bei etwa 81 o/o Hohlraumvolumen beträgt, wobei 45 o/o zwischen den Teilchen und 36 o/o innerhalb derselben liegen, besitzt
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ohlenst. offgebundener Formlingstoffgebundenen Substanz der Formlinge fehlen grössere sichtbare Löcher, wie sie von Koksstücken bekannt sind.
Von dem Fülltrichter 29 wird die kohlenstoffgebundene Substanz in die obere Öffnung eines Schmelzofens 30 eingeleitet. Dem Ofen wird ferner zur Wärmeerzeugung und zur mechanischen Abstützung der Formlinge über einen Aufgabetrichter 39 und ein Förderband 31 Koks normaler Grösse zugeführt. In entsprechender Weise wird bei 40 ein geeignetes
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Flussmittel zugeführt und über ein Förderband 32 ebenfalls in den Schmelzofen gebracht.
Eine typische Beschickung eines Schmelz-
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;ofens mit einem Durchmesser von 25 cm sieht etwa wie folgt aus :
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<tb>
<tb> Substanz <SEP> Gewicht <SEP> in <SEP> kg <SEP> Grösse <SEP> in <SEP> mm
<tb> kohlenstoffgebundene <SEP> 7 <SEP> 9, <SEP> 5-15, <SEP> 9 <SEP>
<tb> Formlinge
<tb> Koks <SEP> 18 <SEP> 19-31, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Kalkstein <SEP> 1, <SEP> 35 <SEP> 6, <SEP> 35 <SEP>
<tb> Flussspat <SEP> 0. <SEP> 15 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP>
<tb>
von etwa 537 kg Eisen pro m2 Herdfläche. Von dem Gesamteisengehalt der in einen solchen Ofen eingebrachten Formlinge wurden 99o/o als metallisches Bisen gewonnen.
Nachstehend werden nähere Angaben über die Arbeitsbedingungen dieses 25 cm-Schmelzofens gemacht :
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<tb>
<tb> Luftmenge <SEP> 1-6 <SEP> kgfmin <SEP>
<tb> Sauerstoffgehalt <SEP> des
<tb> Luftstromes <SEP> 21-30 <SEP> ou <SEP>
<tb> Temperatur <SEP> des <SEP> Luftstromes <SEP> 4820 <SEP> C <SEP>
<tb> Feuchtigkeitsgehalt <SEP> des
<tb> Luftstromes <SEP> 5 <SEP> g/kg <SEP> Luft
<tb> Art <SEP> der <SEP> Ofenauskleidung <SEP> SlÍ1ka, <SEP> Dolomit
<tb> oder <SEP> Karbide
<tb>
Zusammenset%ung des erzeugten Eisen :
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<tb>
<tb> Gesamtkohlenstoff <SEP> 2, <SEP> 5-4, <SEP> 2 <SEP> o'o <SEP>
<tb> Silizium <SEP> 0, <SEP> 3-1, <SEP> 2 <SEP> oo <SEP>
<tb> Mangan <SEP> 0, <SEP> 09-0, <SEP> 24ouzo <SEP>
<tb> Phosphor <SEP> 0, <SEP> 03-0, <SEP> 090io <SEP>
<tb> Schwefel <SEP> 0, <SEP> 05-0, <SEP> 300/o <SEP>
<tb>
ZusammensetzungdererzeugtenScblacke :
EMI7.5
<tb>
<tb> CaO <SEP> 15-470/0
<tb> Si02 <SEP> 10-43os
<tb> MgO <SEP> 5-19oxo
<tb> AI203 <SEP> 5-14''/.
<tb>
FeO <SEP> lao
<tb>
EMI7.6
reduzi. erenden kohlenstoffgebundenen Form- linge, d. h. ihre Aufenthaltszeit im Ofen von der Beschickung bis zum Erreichen der Luft- öffnungen, ergab sich zu etwa 30 Minuten.
Wogegen die Zeit bei den bekannten Hoch- öfen nach Stunden gemessen wird. Die selbstreduzierende gebundene Substanz hat also einen starken Einfluss auf den Ablauf des Schmelzprozesses, verglichen mit einer Charge von Erz und Koks in der bekannten Schüttung.
Die Produktionsleistung für geschmolzenes Eisen wird durch Vergrösserung des Ofendurchmessers erheblich vergrössert. Beispielsweise steigt die Produktionsleistung bei Vergrösserung des Innendurchmessers des Schmelzofens auf 450 mm auf einen Wert von über 635 kg/m2 Herdf äche.
<Desc/Clms Page number 8>
Die einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens können kontinuierlich oder schubweise vorgenommen werden ; es können auch mehrere Einheiten zur Bildung der Formlinge und mehrere Erhitzungseinrichtungen wie der der obengenannten Windkanäle 24 vorgesehen sein, die gemeinsam zur Beschickung eines einzigen Schmelzofens dienen. Die erhitzten und gebundenen Formlinge können auch zunächst gekühlt und dann zu einem abgelegenen Schmelzofen transportiert werden, der zu ei- n, er andern Hüttenanlage gehört.
Die gebundenen Formlinge sind nämlich feste und widerstandsfähige Körper, die, von kleineren Bruchstücken befreit, ohne weiteres mit Güterwagen versandt werden können ; sie sind fest zusammenhängend und können jederzeit unter Zusatz von Flussmitteln und Heizmitteln in grösseren Mengen in Schmelzöfen gegeben werden. Dabei sei noch einmal besonders bemerkt, dass die so gewonnene gebundene Substanz selbstreduzierend und insofern selbstgenügsam ist, da sie genügend Kohlenstoff zur Reduktion des Eisenoxyds zum Metall und zur Aufkohlung des gebildeten Metalls enthält.
Man kann aber auch, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, so vorgehen, dass man die heisse kohlenstoffgebundene Substanz, die von dem Wanderrost abfällt, auf ihrer Temperatur belässt und die Formlinge direkt vom Wanderrost in den Schmelzofen befördert.
Schliesslich kann man die heissen Formlinge vom Wanderrost einem besonderen Heisshalteofen zuführen, in dem sie für eine gewisse Zeit weiter erhitzt werden, so dass ihre Reduzierbarkeit steigt.
Besonders bemerkenswert ist es bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren, dass die einzelnen Verfahrensschritte jeweils mit für die Vorrichtung und die Substanz optimalen Geschwindigkeiten durchgeführt und nach Wunsch einzeln in Gang gesetzt oder beendet werden können. Wenn man beispielsweise eine Erhitzungszeit im Luftstrom auf dem Wanderrost von 15 Minuten oder weniger (oder sogar unterhalb 10 Minuten, wie es bei den folgenden Beispielen angenommen ist) und eine Aufenthaltszeit von 30 Minuten im Schmelzofen ansetzt, kann die Anlage in spätestens einer Stunde nach dem Stillsetzen der die Formlinge bildenden Trommel voll- ständig stillgelegt werden. Eine volle Wieder- aufnahme des Betriebes kann in etwa der gleichen Zeit erfolgen.
Entsprechende Still- legungen mit entsprechenden Verzögerungs- zeiten werden erreicht, wenn die Verfahrens- schritte der Kohlenstoffbindung und des
Schmelzens an verschiedenen Orten ausge- führt werden. In diesem Punkte unterscheidet sich das erfindungsgemässe Verfahren wesent- lich von dem Arbeitsverfahren der bekannten
Hochöfen, die kontinuierlich über lange Zeit- räume betrieben werden müssen und bei denen die Aufenthaltszeit im Ofen mehrere Stunden beträgt. Die Möglichkeit, bei dem erfindungs- gemässen Verfahren jederzeit kurze Pausen einlegen zu können, macht es für kleine Hüttenwerke besonders wertvoll.
Beispiel 2 : Bei der Herstellung von Formlingen nach dem Beispiel 1 werden diese von dem Fülltrichter 21 mit einer solchen Geschwindigkeit auf den Wanderrost 22 gegeben, dass sich auf diesem eine gleichmässige Schicht von 75 bis 125 mm Höhe bildet. Die Formlinge dieser Schicht werden anschliessend entzündet.
Bei einer andern, in Fig. 2 dargestellten Ausbildung des Herstellungsverfahrens ist zwischen dem Fülltrichter 21 und der Zündeinrichtung 23 eine Trockenabteilung 54 vorgesehen, die durch einen Exhaustor 55 mit Heissluft bzw. heissem Gas gespeist wird. Hiefür kann dasselbe Gas verwendet werden, wie für den Windkanal 24. Es ist nicht ratsam, die Formlinge vor ihrer Einbringung in den Fülltrichter 21 vorzutrocknen, da sie vor ihrer Aufkohlung im trockenen Zustand eine zu geringe Festigkeit besitzen. Die Vortrocknung muss vielmehr so erfolgen, dass vor der ersten Erhitzung, die eine abbauende Destillation und eine thermische Bindung zur Folge hat, eine mechanische Beanspruchung der Formlinge vermieden wird.
Diese Vortrocknung kann dadurch erfolgen, dass man auf die auf dem Wanderrost liegende Schicht frischer Formlinge heisse Luft oder Verbrennungsgase strömen lässt. Der Zweck der Vortrocknung besteht darin, die erforderliche Erhitzungszeit nach der Entzündung der Formlinge zu verringern. Die nachstehende Tabelle zeigt die Wirkung der Vortrocknung auf die Heizzeit nach der Entzündung ; diese Ergebnisse wurden mit schubweise arbeitenden Wanderrosten erzielt.
EMI8.1
<tb>
<tb>
Versuch <SEP> Formling <SEP> Grösse <SEP> Heizzeit <SEP> G. <SEP> E. <SEP> M. <SEP> E. <SEP> C <SEP> Ergkt.. <SEP> Redkl. <SEP>
<tb>
Nr. <SEP> in. <SEP> mm <SEP> in. <SEP> min <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> %
<tb> 105 <SEP> Frisch <SEP> 13-15 <SEP> 21,5 <SEP> 56,5 <SEP> 25,4 <SEP> 11,5 <SEP> 66 <SEP> 116
<tb> 106 <SEP> Trocken <SEP> 13-15 <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 58, <SEP> 0 <SEP> 31, <SEP> 4 <SEP> 11, <SEP> 5 <SEP> 58 <SEP> 123
<tb> 107 <SEP> Frisch <SEP> 15-19 <SEP> 26 <SEP> 57, <SEP> 0 <SEP> 25, <SEP> 9 <SEP> 15, <SEP> 7 <SEP> 69 <SEP> 142
<tb> 109 <SEP> Frisch <SEP> 19-22 <SEP> 30 <SEP> 53, <SEP> 2 <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> 66 <SEP> 148
<tb> 110 <SEP> Trocken <SEP> 19-22 <SEP> 12 <SEP> 54, <SEP> 9 <SEP> 15, <SEP> 7 <SEP> 15, <SEP> 1 <SEP> 78 <SEP> 125
<tb> 111 <SEP> Frisch <SEP> 22-25 <SEP> 24 <SEP> 56, <SEP> 4 <SEP> 15, <SEP> 7 <SEP> 11, <SEP> 9 <SEP> 65 <SEP> 102
<tb> 112 <SEP> Trocken <SEP> 22-25 <SEP> 13 <SEP> 52, <SEP> 2 <SEP> 25, <SEP> 2 <SEP> 18,
<SEP> 2 <SEP> 77 <SEP> 170
<tb>
<Desc/Clms Page number 9>
In dieser und in den nachfolgenden Tabellen bedeuten :
G. E. = Gesamteisengehalt im gebundenen Formling M. E. = metallischer Eisengehalt im gebundenen Formling
C = Kohlenstoffgehalt im gebundenen Formling
Ergkt. = Ergiebigkeit (s. oben) Reduzierbarkeit (s. oben) Beispiel 3 : Die Qualität der kohlenstoff- gebundenen Formlinge wird durch die drei im Beispiel 1 angegebenen Indizes bestimmt und kann durch Änderung folgender Grössen beeinflusst werden :
1. Zusammensetzung der Ausgangsmischung
2. Formlingsgrösse
Die Zusammensetzung der Ausgangs- mischung hängt zum Teil auch von der Art des verwendeten Eisenerzes ab. Beispielsweise sind direkt verladene Erze, Erzkonzentrate und Erzstaub in den meisten Fällen sehr ge- eignet für dieses Herstellungsverfahren.
Bei- spielsweise wurde zur Herstellung von Formlingen mit gutem Erfolg ein Mesabi-Hämatit- erz verwendet. Die nachstehenden Tabellen geben einen überblick über die Zusammen- setzung dieses Erzes und seine Kornverteilung nach dem Mahlen :
Zusammensetzung des Erzes
EMI9.1
<tb>
<tb> in <SEP> oxo <SEP> der <SEP> Ausgangssubstanz
<tb> Fe <SEP> 50, <SEP> 2 <SEP>
<tb> \In <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP>
<tb> Si02 <SEP> 14, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Al203 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb> CaO <SEP> 0, <SEP> 57 <SEP>
<tb> MgO <SEP> 0.
<SEP> 30
<tb> Feuchtigkeit <SEP> 8-12
<tb>
Kornverteilung
EMI9.2
<tb>
<tb> Maschenweite <SEP> in <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> (0 <SEP> Rückstand
<tb> über <SEP> 0, <SEP> 210 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 149-0, <SEP> 210 <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 105-0, <SEP> 149 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 074-0, <SEP> 105 <SEP> 11, <SEP> 3 <SEP>
<tb> unter <SEP> 0, <SEP> 074 <SEP> 77, <SEP> 3 <SEP>
<tb>
Im Beispiel 1 wurde als kohlenstoffhaltige Substanz eine nicht verkokbare Kohle verwendet ; es können aber auch verkokbare und schwach verkokbare Kohlen verwendet wer-
3. Luftmenge während der Erhitzung 4. Dauer der Luftzufuhr während der
Erhitzung
5. Endtemperatur auf dem Rost 6. Windtemperatur 7. Sauerstoffgehalt des Luftstromes und 8. Schichthöhe der Formlinge auf dem
Wanderrost.
Die Zusammensetzung der Ausgangs mischung bezieht sich teilweise auf das Ver. hältnis ErzKohle; dieses kann beispielsweise bei 60 Teilen Erz auf 40 Teile Kohle, 70 Teilen Erz auf 30 Teile Kohle usw. liegen.
Die nachstehende Tabelle zeigt die Wirkung einer verschiedenen Zusammensetzung des Ausgangsmischung auf die Qualität der Form linge :
EMI9.3
<tb>
<tb> Versuch <SEP> Erz-Kohle- <SEP> G. <SEP> E. <SEP> M. <SEP> E. <SEP> C <SEP> Ergkt. <SEP> Redkt.
<tb>
Nr. <SEP> Verhältnis <SEP> in <SEP> o/o <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> ##
<tb> 103 <SEP> 85-15 <SEP> 48,5 <SEP> 10,1 <SEP> 18,8 <SEP> 66 <SEP> 156
<tb> 8 <SEP> 80-20 <SEP> 40, <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 26, <SEP> 5-233 <SEP>
<tb> 6 <SEP> 70-30 <SEP> 51, <SEP> 0 <SEP> 9, <SEP> 2 <SEP> 17, <SEP> 8-140 <SEP>
<tb> 10 <SEP> 60-40 <SEP> 51, <SEP> 0 <SEP> 30, <SEP> 4 <SEP> 26, <SEP> 3-240 <SEP>
<tb> 16 <SEP> 50-50 <SEP> 46,8 <SEP> 23,5 <SEP> 32,5 <SEP> - <SEP> 292
<tb>
den. Beispielsweise wurde Kohle von Columbia und Horse Canyon sowohl im frischen und schwach verkokenden Zustand als auch it ihrer verwitterten, nicht verkokenden Fern verwendet.
Die nachstehenden Tabellen ge. ben einen überblick über die Zusammensetzung dieser Kohle und über die Kornverteilung nach der Zerkleinerung : Zusammensetzung
EMI9.4
<tb>
<tb> Feuchtigkeitsgehalt <SEP> zu <SEP> Beginn <SEP> 1,4%
<tb> Blähungszahl <SEP> Nr. <SEP> 1 <SEP> 1/2-2
<tb> Grobanalyse <SEP> (der <SEP> Trockensubstanz) <SEP> :
<SEP>
<tb> Flüchtige <SEP> Substanz <SEP> 37, <SEP> 5o/o <SEP>
<tb> Fester <SEP> Kohlenstoff <SEP> 51,6%
<tb> Asche <SEP> 10, <SEP> 90/0 <SEP>
<tb> Schwefel <SEP> 1,51%
<tb> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Asche <SEP> (in <SEP> o/o <SEP> Trockenkohle)
<tb> CaO <SEP> 0,53%
<tb> MgO <SEP> 0, <SEP> 12o/o <SEP>
<tb> Si02 <SEP> 6, <SEP> 50 <SEP> o/o <SEP>
<tb> Ai, <SEP> 0, <SEP> 3, <SEP> 550/0 <SEP>
<tb>
Kornverteilung
EMI9.5
<tb>
<tb> Maschenweite <SEP> in <SEP> mm <SEP> 010 <SEP> Rückstand
<tb> tuber <SEP> 0, <SEP> 2101, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 125-0, <SEP> 210 <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 110-0, <SEP> 125 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 074-0, <SEP> 110 <SEP> 57, <SEP> 1 <SEP>
<tb> unter <SEP> 0, <SEP> 074 <SEP> 28, <SEP> 6 <SEP>
<tb>
Aus dieser Kohle wurden kohlenstoffgebundene Formlinge hergestellt,
deren Eigenschaften aus nachstehender Tabelle ersichtlich sind :
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
<tb>
<tb> Versuch <SEP> Erz-Kohle- <SEP> G. <SEP> E. <SEP> M. <SEP> E. <SEP> C <SEP> Ergkt.
<tb>
Nr. <SEP> Verhältnis <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> %
<tb> 92 <SEP> 80-20 <SEP> 60, <SEP> 5 <SEP> 13, <SEP> 7 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> 75
<tb> 94 <SEP> 80-20 <SEP> 62, <SEP> 8 <SEP> 16, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 7 <SEP> 78
<tb> 95 <SEP> 80-20 <SEP> 63, <SEP> 0 <SEP> 13, <SEP> 1 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 71
<tb> 97 <SEP> 80-20 <SEP> 64, <SEP> 1 <SEP> 12, <SEP> 9 <SEP> 3, <SEP> 0' <SEP> 76
<tb>
Es liegt weiterhin auch im Rahmen der Erfindung, dass als kohlenstoffhaltige Substanz in der Ausgangsmischung Braunkohle oder andere derartige minderwertige Brennstoffe verwendet werden.
Im Beispiel 1 wurden Formlinge mit einer Grösse zwischen 9 und 15 mm hergestellt.
Es zeigte sich jedoch, dass bei gewissen Arten von Schmelzöfen grössere Formlinge vorteil- Weiterhin beeinflusst, wie bereits gesagt wurde, die Luftmenge während der Erhitzung die Qualität der Formlinge ; darunter wird die Luftmenge verstanden, die in der Zeiteinheit von der Entzündung ab durch die Formlinge strömt. Die Luft kann dabei durch Sauerstoff oder durch Verbrennungsgase angereichert 11) in em /min und pro cm2 Rostfläche.
Die Dauer der Luftzufuhr während der Erhitzung hängt von der Vorschubgeschwindig- keit des Wanderrostes a. b und kann ebenfalls zur Erhitzung einer bestimmten Herstellungs- hafter sind. Beispielsweise verleihen grössere Formlinge der Charge eines Schmelzofens eine grössere Gasdurchlässigkeit. In der nachstehenden Tabelle sind Beispiele für grössere Formlinge angegeben ; es können aber auch für manche Schmelzöfen noch grössere Formlinge verwendet werden, ohne vom Zweck der Erfindung abzuweichen.
EMI10.2
<tb>
<tb>
Versuch <SEP> Formlings-0 <SEP> G. <SEP> E. <SEP> M. <SEP> E. <SEP> C <SEP> Ergkt. <SEP> Redkt.
<tb>
Nr. <SEP> in <SEP> mm <SEP> inVo <SEP> in <SEP> o/o <SEP> in <SEP> oio <SEP> in <SEP> %
<tb> 107 <SEP> 15-19 <SEP> 57, <SEP> 0 <SEP> 25, <SEP> 9-15, <SEP> 7 <SEP> 69 <SEP> 142 <SEP>
<tb> 110 <SEP> 19-22 <SEP> 54, <SEP> 9 <SEP> 15, <SEP> 7 <SEP> 15, <SEP> 1 <SEP> 78 <SEP> 125
<tb> 112 <SEP> 19-22 <SEP> 52, <SEP> 2 <SEP> 25, <SEP> 2 <SEP> 18, <SEP> 2 <SEP> 77 <SEP> 170
<tb> 145 <SEP> 19-22 <SEP> 53, <SEP> 9 <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP> 14, <SEP> 5 <SEP> 75 <SEP> 103
<tb> 146 <SEP> 19-22 <SEP> 55, <SEP> 1 <SEP> 4, <SEP> 8 <SEP> 11, <SEP> 6 <SEP> 75 <SEP> 82
<tb> 192 <SEP> 15-22 <SEP> 60, <SEP> 3 <SEP> 16, <SEP> 1 <SEP> 7, <SEP> 7 <SEP> 68 <SEP> 71
<tb> 193 <SEP> 15-22 <SEP> 62, <SEP> 3 <SEP> 19, <SEP> 7 <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP> 67 <SEP> 71
<tb> 286 <SEP> 22-25 <SEP> 54, <SEP> 7 <SEP> 17, <SEP> 4 <SEP> 11, <SEP> 6 <SEP> 88 <SEP> 106
<tb> 287 <SEP> 22-25 <SEP> 56, <SEP> 2 <SEP> 26,
<SEP> 0 <SEP> 15, <SEP> 5 <SEP> 86 <SEP> 142
<tb>
sein. Diese Luftmenge kann ebenso wie die andern Einflussgrössen entsprechend gesteuert werden, so dass sich eine kohlenstoffgebundene Substanz guter Qualität ergibt. Die nachstehende Tabelle gibt einen überblick über die Wirkung der Luftmenge :
EMI10.3
<tb>
<tb> Versuch <SEP> Luftmenge <SEP> G. <SEP> E. <SEP> M. <SEP> E. <SEP> C <SEP> Ergkt. <SEP> Redkt.
<tb>
Nr. <SEP> *) <SEP> in. <SEP> o/o <SEP> in. <SEP> o/o <SEP> in <SEP> /o <SEP> in <SEP> 'o <SEP>
<tb> 249 <SEP> 750 <SEP> 49, <SEP> 4 <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP> 23, <SEP> 2 <SEP> 85 <SEP> 178
<tb> 226 <SEP> 1200 <SEP> 55, <SEP> 5 <SEP> 18, <SEP> 3 <SEP> 19, <SEP> 7 <SEP> 82 <SEP> 157
<tb> 275 <SEP> 1650 <SEP> 56, <SEP> 6 <SEP> 17, <SEP> 0 <SEP> 18, <SEP> 8 <SEP> 83 <SEP> 146
<tb> 128 <SEP> 1950 <SEP> 54, <SEP> 4 <SEP> 18, <SEP> 5 <SEP> 17, <SEP> 4 <SEP> 72 <SEP> 146
<tb> 203 <SEP> 2280 <SEP> 55, <SEP> 2 <SEP> 21, <SEP> 7 <SEP> 15, <SEP> 1 <SEP> 79 <SEP> 135
<tb> 131 <SEP> 2400 <SEP> 54, <SEP> 9 <SEP> 19, <SEP> 4 <SEP> 14, <SEP> 5 <SEP> 80 <SEP> 128
<tb> 148 <SEP> 3030 <SEP> 54, <SEP> 9 <SEP> 19, <SEP> 0 <SEP> 11, <SEP> 8 <SEP> 78 <SEP> 110
<tb>
qualität der Formlinge gesteuert werden.
Das Ergebnis einiger Versuche zeigt die folgende Tabelle :
EMI10.4
<tb>
<tb> Versuch <SEP> Blasdauer <SEP> Luftmenge <SEP> G. <SEP> E. <SEP> M. <SEP> E. <SEP> C <SEP> Ergkt. <SEP> Redkt.
<tb>
Nr. <SEP> in <SEP> min <SEP> cm3/min <SEP> cm2 <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> o/o <SEP> in <SEP> 00 <SEP>
<tb> 5-C-2 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> 1650 <SEP> 51, <SEP> 3 <SEP> 9, <SEP> 6 <SEP> 19, <SEP> 6 <SEP> 76 <SEP> 152
<tb> 4-C-4 <SEP> 4, <SEP> 8 <SEP> 990 <SEP> 59, <SEP> 0 <SEP> 18, <SEP> 9 <SEP> 11, <SEP> 5 <SEP> 78 <SEP> 100
<tb> 4-C-3 <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> 990 <SEP> 57, <SEP> 0 <SEP> 21, <SEP> 2 <SEP> 13, <SEP> 9 <SEP> 76 <SEP> 114
<tb> 4-C-2 <SEP> 5, <SEP> 7 <SEP> 1290 <SEP> 55, <SEP> 5 <SEP> 13, <SEP> 0 <SEP> 15, <SEP> 1 <SEP> 78 <SEP> 119
<tb> 7-C-2 <SEP> 8, <SEP> 4 <SEP> 1290 <SEP> 54, <SEP> 3 <SEP> 8, <SEP> 8 <SEP> 14, <SEP> 7 <SEP> 71 <SEP> 111
<tb>
<Desc/Clms Page number 11>
Die Messung der Endtemperatur des Wanderrostes gibt einen guten Anhalt für die Qualität der erzeugten gebundenen Substanz.
Diese Temperatur soll vorzugsweise bei ei-
Unter der obengenannten Windtemperatur wird die Temperatur verstanden, mit der der, gegebenenfalls angereicherte, Luftstrom in die Formlingsschicht nach deren Entzündung eintritt. Eine Steigerung der Windtemperatur er-
Der Sauerstoffgehalt des Luftstromes während der Erhitzung kann durch Zuführung von Sauerstoff erhöht werden ; er kann aber auch verringert werden, indem man dem *) Bei diesen drei Einstellungen ergab sich eine kohlenstoffgebundene Substanz annehmbarer Qualität.
Die Qualität des Produktes hängt ferner von der Schichthöhe der Formlinge auf dem Wanderrost ab. Diese Schichthöhe beträgt für
Bei dieser ersten Erhitzung der Formlinge wird die Luft, nachdem die Formlinge von oben her entzündet wurden, von oben nach unten durch die Formlingsschicht geblasen, d. h. in derselben Richtung, in der der Brennvorgang fortschreitet.
Beispiel 4 : Bei dem Ausführungsbei- nem Wert zwischen 870 und 10930 C liegen und beeinflusst die Qualität der kohlenstoff gebundenen Substanz, wie es aus der nach stehenden Tabelle ersichtlich ist :
EMI11.1
<tb>
<tb> Versuch <SEP> Rosttemperatur <SEP> G. <SEP> E. <SEP> M. <SEP> E. <SEP> C <SEP> Ergkt. <SEP> Redkt.
<tb>
Nr. <SEP> int C <SEP> in% <SEP> in <SEP> o/o <SEP> in <SEP> o/o <SEP> in <SEP>
<tb> 130 <SEP> 760 <SEP> 55, <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 7 <SEP> 13, <SEP> 7 <SEP> 70 <SEP> 92
<tb> 225 <SEP> 870 <SEP> 52, <SEP> 0 <SEP> 12, <SEP> 1 <SEP> 16, <SEP> 1 <SEP> 78 <SEP> 132
<tb> 226 <SEP> 980 <SEP> 55, <SEP> 5 <SEP> 18, <SEP> 3 <SEP> 19, <SEP> 7 <SEP> 82 <SEP> 157
<tb> 227 <SEP> 1093 <SEP> 52, <SEP> 9 <SEP> 15, <SEP> 5 <SEP> 15, <SEP> 8 <SEP> 81 <SEP> 134
<tb> 127 <SEP> 1099 <SEP> 56, <SEP> 3 <SEP> 16, <SEP> 8 <SEP> 12, <SEP> 9 <SEP> 69 <SEP> 110
<tb>
laubt im allgemeinen eine Verkürzung de Blaszeit, die zur Erzeugung einer guter kohlenstoffgebundenen Substanz erforderlici ist, wie man aus folgender Tabelle ersieht :
EMI11.2
<tb>
<tb> Versuch <SEP> Windtemperatur <SEP> Blaszeit <SEP> G. <SEP> E. <SEP> M. <SEP> E. <SEP> C <SEP> Ergkt. <SEP> Redkt.
<tb>
NI'. <SEP> in <SEP> 0 <SEP> C <SEP> in <SEP> min <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> 0 <SEP> (0 <SEP> in <SEP> o/o <SEP> ino'o <SEP>
<tb> 206 <SEP> 21 <SEP> 10 <SEP> 58, <SEP> 3 <SEP> 20, <SEP> 1 <SEP> 13, <SEP> 1 <SEP> 72 <SEP> 113
<tb> 226 <SEP> 260 <SEP> 7 <SEP> 55, <SEP> 5 <SEP> 18, <SEP> 3 <SEP> 19, <SEP> 7 <SEP> 82 <SEP> 157
<tb> 244 <SEP> 538 <SEP> 7 <SEP> 49, <SEP> 4 <SEP> 13, <SEP> 6 <SEP> 19, <SEP> 3 <SEP> 80 <SEP> 164
<tb> 147 <SEP> 799 <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP> 54, <SEP> 9 <SEP> 15, <SEP> 7 <SEP> 15, <SEP> 5 <SEP> 72 <SEP> 127
<tb>
Luftstrom Verbrennungsgase beimischt. Das Ergebnis einiger Versuche mit einem Luft strom verschiedenen Sauerstoffgehaltes zeigt die folgende Tabelle :
EMI11.3
<tb>
<tb> Versuch <SEP> O2-Gehalt <SEP> G. <SEP> E. <SEP> M. <SEP> E. <SEP> C <SEP> Ergkt. <SEP> Redkt.
<tb>
Nr. <SEP> Vol.-% <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> %
<tb> 153 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP> 55, <SEP> 0 <SEP> 12, <SEP> 1 <SEP> 9, <SEP> 1 <SEP> 76 <SEP> 80
<tb> 151 <SEP> 8, <SEP> 2 <SEP> 55, <SEP> 0 <SEP> 17, <SEP> 1 <SEP> 10, <SEP> 0 <SEP> 78 <SEP> 95
<tb> 150 <SEP> 11, <SEP> 8 <SEP> 55, <SEP> 0 <SEP> 16, <SEP> 2 <SEP> 10. <SEP> 0 <SEP> 80 <SEP> 93
<tb> 275 <SEP> 16, <SEP> 0* <SEP> 56, <SEP> 6 <SEP> 17, <SEP> 0 <SEP> 18, <SEP> 8 <SEP> 83 <SEP> 146
<tb> 226 <SEP> 21, <SEP> 0* <SEP> 55, <SEP> 5 <SEP> 18, <SEP> 3 <SEP> 19, <SEP> 7 <SEP> 82 <SEP> 157
<tb> 234 <SEP> 26, <SEP> 0* <SEP> 53, <SEP> 8 <SEP> 15, <SEP> 8 <SEP> 18, <SEP> 7 <SEP> 85 <SEP> 151
<tb> 179 <SEP> 32, <SEP> 0 <SEP> 61, <SEP> 6 <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> 76 <SEP> 36
<tb>
Formlinge von 9 bis 15 mm vorzugsweise nicht mehr als 150 mm.
Bei grösseren Formlingen kann die Schicht auch höher sein. Die nachstehende Tabelle zeigt den Einfluss der Schichthöhe auf die Qualität der erzeugten gebundenen Substanz :
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<tb>
<tb> Versuch <SEP> Formlings- <SEP> Schichthöhe <SEP> G. <SEP> E. <SEP> M. <SEP> E. <SEP> C <SEP> Ergkt. <SEP> Redkt.
<tb>
Nr. <SEP> grö#e <SEP> in <SEP> mm <SEP> in <SEP> mm <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> %
<tb> 6-C-2 <SEP> 9-15 <SEP> 100 <SEP> 56, <SEP> 9 <SEP> 14, <SEP> 2 <SEP> 13, <SEP> 0 <SEP> 78 <SEP> 105 <SEP>
<tb> 4-C-2 <SEP> 9-15 <SEP> 75 <SEP> 55, <SEP> 5 <SEP> 13, <SEP> 0 <SEP> 15, <SEP> 1 <SEP> 78 <SEP> 119
<tb>
spiel 1 werden die Formlinge aus der Ausgangsmischung hergestellt, indem diese Mischung in eine sehr langsam um eine etwa horizontale Achse sich drehende Trommel eingebracht wird. Die Ausgangsmischung besteht dabei aus fein gemahlenem Erz und fein gemahlener kohlenstoffhaltiger Substanz.
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Man kann aber auch die feuchte Ausgangsmischung durch Pressen, Brikettpressen, Schneckenpressen od. dgl. zu Kugeln, Briketts oder andern Formen pressen, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen. Man kann ferner bekannte und gebräuchliche kohlen-. stoff, haltige Bindemittel, beispielsweise Stärke, Pech, Teer, Melasse, Holzprodukte od. dgl. in die Ausgangsmischung einarbeiten, um die Bildung der frischen Formlinge und ihre Festigkeit zu erhöhen ; das erfindungsgemässe Verfahren setzt aber derartige Zusätze nicht notwendigerweise voraus.
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spiel 1 besitzen die Mischkörper die Form diskreter, einzelner Formlinge. Man kann aber die Ausgangsmischung auch so fertigen, dass die kohlenstoffgebundene Substanz aus Gruppen von Formlingen in Gestalt von Bündeln oder Trauben besteht.
Eine solche Bündelung enhält man durch Einführung eines Teiles verkokender Kohle in die Ausgangsmischung. Anstatt beispielsweise eine Mischung von 40 Teilen nicht verkokender Kohle mit 60 Teilen Erz zu verwenden, mischt man, um eine Gruppenbildung der Formlinge zu erzielen, 16 Teile verkokende Kohle, 24 Teile nicht verkokende Kohle und 60 Teile Erz miteinander, so dass also 40 o/o der Kohle in der Mischung verkokbar ist.
Man erreicht eine Gruppenbildung der ge- bundenen Formlinge auch dadurch, dass man die Schicht frischer bzw. vorgetrockneter Formlinge auf dem Wanderrost mit gepulvertem Eisenerz bestäubt.
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bene Arbeitsweise des Schmelzofens lässt sich noch auf verschiedene Weise erfolgreich variieren. Die von dem Wanderrost abfallende kohlenstoffgebundene Substanz kann direkt Beispiel 5 : In. dem Ausführungsbeispiel 1 wird eine kontinuierliche Arbeitsweise beschrieben. Das Verfahren kann aber auch mit Erfolg schrittweise ausgeführt werden, ohne dass man vom Wesen der Erfindung abweicht.
Beispielsweise erhält man in gleicher Weise kohlenstoffgebundene Formlinge einer guten Qualität, ob man nun die frischen Formlinge auf kontinuierlich fortschrei- tenden Wanderrosten oder auf schubweise beschickten festen Rosten erhitzt. Die nachstehende Tabelle gibt einen Vergleich zwischen diesen beiden Verfahren :
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<tb>
<tb> Versuch <SEP> Rost <SEP> Schichthöhe <SEP> Blaszeit <SEP> G. <SEP> E. <SEP> M. <SEP> E. <SEP> C <SEP> Ergkt. <SEP> Redkt.
<tb>
Nr. <SEP> in. <SEP> mm <SEP> in <SEP> min <SEP> in <SEP> o/o <SEP> in <SEP> % <SEP> in <SEP> oho <SEP> in <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> 6-C-2 <SEP> Wanderrost <SEP> 100 <SEP> 4 <SEP> 56, <SEP> 9 <SEP> 14, <SEP> 2 <SEP> 13, <SEP> 0 <SEP> 78 <SEP> 105
<tb> 203 <SEP> Standrost <SEP> 100 <SEP> 4 <SEP> 55, <SEP> 2 <SEP> 21, <SEP> 7 <SEP> 15, <SEP> 1 <SEP> 79 <SEP> 135
<tb>
Ferner erreicht man eine Gruppenbildung kohlenstoffgebundener Formlinge auch, indem man frische Formlinge nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren herstellt, jedoch in etwas geringerer Grösse und diese frischen Formlinge einer zweiten umlaufenden Trommel zuführt, in die ausserdem gepulvertes Eisenerz und Wasser eingeführt werden.
In dieser Trommel werden die frischen Formlinge mit einer Schicht Eisenerzmasse versehen, die etwa 20 o/o des Gesamtgewichtes des fertigen frischen Formlings ausmacht.
Die vorstehend beschriebene Gruppenbildung der kohlenstoffgebundenen Formlinge ist deshalb für dieses Verfahren interessant, weil beim Einbringen der Formlingsgruppen in den Schmelzofen die Durchlässigkeit der Charge für die Ofengase grösser ist, als wenn einzelne diskrete Formlinge verwendet werden. Die nachstehende Tabelle macht über dieses abgewandelte Verfahren einige beispielsweise Angaben :
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<tb>
<tb> Versuch <SEP> G. <SEP> E. <SEP> M. <SEP> E. <SEP> C <SEP> Ergkt. <SEP> Redkt.
<tb>
Nr. <SEP> in <SEP> oho <SEP> in <SEP> o/o. <SEP> in <SEP> o/o <SEP> in <SEP> 0.'0
<tb>
EMI12.5
len verkokender Kohle
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<tb>
<tb> 301 <SEP> 53, <SEP> 4 <SEP> 14, <SEP> 6 <SEP> 18, <SEP> 2 <SEP> 72 <SEP> 147
<tb> 302 <SEP> 55,3 <SEP> 15,1 <SEP> 13,5 <SEP> 77 <SEP> 118
<tb>
"Duplex"-Formlinge mit einem Mantel von Eisenerz in Stärke von etwa 20 %, bezorger auf das Gewicht des fertigen, frischen Formlings
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<tb>
<tb> 304 <SEP> 53, <SEP> 5 <SEP> 14, <SEP> 0 <SEP> 19, <SEP> 1 <SEP> 77 <SEP> 167
<tb> 305 <SEP> 55, <SEP> 5 <SEP> 15, <SEP> 9 <SEP> 13, <SEP> 5 <SEP> 79 <SEP> 127
<tb>
ohne Siebung und mit einer Temperatur von etwa 8150 C von oben in den Schmelzofen eingebracht werden.
Bei dieser Arbeitsweise ergeben sich jedoch grosse Verluste durch Kohlenstaub, insbesondere wegen der Bruch-
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stücke, die bei der Herstellung der gebundenen Substanz anfallen. Die in der Hitze gebundene Substanz kann jedoch auch durch ein Sieb von etwa 4, 76 mm Maschenweite gesiebt werden und nur die auf diesem Sieb bleibenden Stücke, mit einer Temperatur von etwa 8150 C, in den Schmelzofen gebracht werden. Man kann aber auch die von dem Wanderrost abfallenden gebundenen Formlinge zunächst kühlen, dann sieben und sie schliesslich mit etwa Raumtemperatur in den Schmelzofen einbringen. Alle drei vorgenannten Varianten des Verfahrens erwiesen sich als erfolgreich.
Bei den letzten beiden Varianten werden die durch die Maschen des Siebes hin. durchfallenden kleineren Stücke in den Mischer zurückgebracht und zur erneuten Bildung von Formlingen verwendet.
Bei einem Arbeitsgang, bei dem die Substanz heiss gesiebt wurde und dann einem Schmelzofen mit 450 mm Durchmesser zugeführt wurde, betrug die Stundenleistung mehr als 1700 kg pro m2 Herdfläche.
Die Chargenhöhe der Formlinge in einem Schmelzofen von 250 mm Durchmesser kann
In dem Ausführungsbeispiel 1 wird der Schmelzofen mit auf etwa 4820 C vorgewärmter Blasluft betrieben. Wenn man als Sauerstoffquelle gewöhnliche Luft verwendet, sind tiefere Temperaturen als die angegebene nicht zweckmässig ; es ist sogar erwünscht, diese Temperatur noch etwas zu erhöhen.
Die Blasluft für den Schmelzofen kann auch mit Sauerstoff angereichert werden, wobei man eine erfolgreiche Arbeitsweise mit einem Sauerstoffgehalt des Luftstromes zwischen 21 und 30 % erreicht ; unter gewissen Bedingungen kann auch noch ein höherer Sauerstoffgehalt erwünscht sein.
In dem Ausführungsbeispiel 1 wurde die Verwendung von Hüttenkoks als wesentlichster Brennstoff für den Schmelzofen angegeben.
Es stellte sich heraus, dass man bei grösseren Ofen erheblich weniger Hüttenkoks benötigt. Bei der im Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise erfüllt der Hüttenkoks zwei Aufgaben : einmal dient er als Heizmittel und zum andern als sich allmählich verzehrender mechanischer Träger, der die Durchlässigkeit der Charge im Ofen für den Luftstrom und die entstehenden Gase erhöht. In gewissen Fällen kann die Verwendung von Hüttenkoks volstandig überflüssig sein. Beispielsweise kann dann die Erhitzung in ausreichender eise durch Kohle, Holzkohle oder ent- zwischen 0, 9 und 2, 44 m, gemessen von den Luftöffnungen an, betragen.
In all diesen Fällen werden die Formlinge im Schmelzofen zu metallischem Eisen reduziert ; eine Höhe von etwa 1, 8 m scheint jedoch die beste Leistung eines solchen Ofens zu geben, wenn man ihn mit gesiebten, kalten Formlingen beschickt.
Als Auskleidungen für den Schmelzofen wurden saure Futter auf der Basis von Kieselsäure, basische Futter auf der Basis von Dolomit und Magnesia sowie auch neutrale Futter aus Graphit verwendet. Die Flussmittel bestehen aus Kalkstein, Kieselsäure und Flussspat und können so variiert werden, dass man saure oder basische Schlacken im Schmelzofen erhält. Dem Fachmann ist es bekannt, dass sich die Zusammensetzung des in dem Schmelzofen erzeugten geschmolzenen Eisens je nach Art der erzeugten Schlacke variieren und einstellen lässt. Die nachstehende Tabelle zeigt die Zusammensetzung zweier typischer Schlacken, wie sie bei der Arbeitsweise des Schmelzofens anfielen :
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<tb>
<tb> Versuch <SEP> CaO <SEP> MgO <SEP> SiO <SEP> Ai <SEP> O <SEP> FeO <SEP> Basizität
<tb> Nr.
<tb>
5 <SEP> 40, <SEP> 8 <SEP> 18, <SEP> 3 <SEP> 23, <SEP> 8 <SEP> 12, <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 6 <SEP> 36, <SEP> 3 <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> 43, <SEP> 8 <SEP> 9, <SEP> 2 <SEP> 4, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP>
<tb>
sprechende, verhältnismässig billige feste
Brennstoffe an Stelle des teuren Hüttenkokses erfolgen. Man kann sogar Heizöl zur Erzeu- gung der Wärme verwenden, indem man dieses zusammen mit der Blasluft und/oder dem Sauerstoff zusammen durch die Lufteintritts- öffnungen einspritzt. Die andere Aufgabe des Hüttenkokses, der Charge eine gute Gasdurchlässigkeit zu verleihen, entfällt, wenn, wie im Beispiel 3 angegeben wurde, grössere Formlinge verwendet werden, oder wenn man die im Beispiel 6 beschriebenen zusammenhängenden Gruppen von Formlingen verwendet.
Man kann als Wärmequelle für den Schmelzofen zur Reduktion des Eisens in der kohlenstoffgebundenen Substanz auch einen elektrischen Lichtbogen verwenden. In solchen Fällen ist Hüttenkoks weder als Brennstoff noch zur Erhöhung der Gasdurchlässigkeit der Charge erforderlich.
Wenn der Schmelzofen mit einem Luftstrom bzw. einem mit Sauerstoff angereicherten Luftstrom betrieben wird, können zwei verschiedene Systeme von Lufteintritts- öffnungen verwendet werden. In einem Falle' sind die Öffnungen in einem Ring in der gleichen Horizontalebene angeordnet. In einer andern Ausführung sind zusätzliche Offnungen vorgesehen, die in einer etwa 350mm
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oberhalb der erstgenannten Öffnungen liegenden Horizontalebene angeordnet sind. Beide Luftzuführungssysteme ergaben eine gute Aus. beute an metallischem Eisen.
Die in den Schmelzofen eingebrachten Formlinge können eine Grösse zwischen 6mm und 31 mm besitzen. Bei dem kontinuierlichen Verfahren, bei dem in einem Zuge die Formlinge hergestellt, erhitzt und niedergeschmolzen werden, ist der Grössenbereich der Formlinge einerseits dadurch begrenzt, dass sie
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schnitte schwer genug sind, um nicht aus dem Schmelzstapel durch die zugeführte Blasluft angehoben bzw. herausgeblasen zu werden. Anderseits ergibt sich die obere Grenze für die Formlingsgrösse daraus, dass diese während der Trocknung und Aufkohlung durch plötzliche Entwicklung von Dampf oder Gas in ihnen zur Explosion gebracht werden, Ausserdem soll während des Schmelzvorganges ein guter Wärmeübergang gewährleistet sein, damit die Charge in der vorgeschriebenen Weise absinkt.
Bei den nachstehenden Beispielen wurden vorzugsweise Formlingsgrössen zwischen 9 und 15 mm, 15 und 20mm sowie 22 und 25 mm gewählt unter Berücksichtigung der einstellbaren Luftmenge, einer zuverlässigen Aufkohlung und Schmelzung, geringer Verluste in der Charge und der Bedingung eines gleichmässigen Absinkens. Bei den genannten Grössenbereichen verhalten sich die Volumina der kleineren Formlinge etwa wie 1 : 5, die der grösseren Formlinge da, gegen nur wie 1 : 1, 5. Bei den letztgenannten grösseren Formlingen wurde wenig oder gar kein Koks als Stützgerüst im Schmelzofen verwendet. Dabei sei bemerkt, dass die Packung weniger dicht und der Durchzug der Gase weniger behindert ist, wenn die Formlinge etwa die gleiche Grösse besitzen.
Bei grösseren Formlingen kann die Schicht während der ersten Erhitzung höher sein, eine höhere Windgeschwindigkeit und eine höhere Endtemperatur des Rostes verwendet werden ; ebenso benötigt man als Träger im Schmelzofen für solche Formlinge weniger Koks. Bei kleineren Formlingen benötigt man dafür eine kleinere Trockenzeit vor der ersten Erhitzung.
Die bei der ersten Erhitzung erzeugte gebundene Substanz besitzt eine überraschend hohe Festigkeit und niedrige Abriebverluste beim Zusammenstossen der Formlinge. Eine mikroskopische Untersuchung von Teilen und Bruchstücken der Formlinge zeigt, dass das Eisenerz und das reduzierte Eisen in Form einzelner diskreter Teilchen vorliegt und dass dazwischen wenig oder gar keine geschmolzene Asche vorhanden ist. Die Bindung erfolgt vielmehr überwiegend'durch ein graphitisches Kohlenstoffgerüst. Die gebundenen Formlinge unterscheiden sich also von solchen Massen, die durch Sinterung oder Verglasung ge- benden sind und bei denen Verbindungbrücken aus geschmolzener Schlacke vor liegen. Dabei ist es bemerkenswert, dass die Formlinge als Kohle. nstoffquelle keine ver' kokbare Kohle benötigen.
Es ist weiterhin bedeutsam, dass die gebundenen Formlinge einen ausreichenden Kohlenstoffgehalt besitzen, um das vorliegende Eisenoxyd zu reduzieren und das entstandene Eisen aufzukohlen (d. h. dass die Formlinge eine "Re- duzierbarkeit" von 100 bis 170 olo und einen Kohlenstoffgehalt von 10 bis 25 olo besitzen) ; ausserdem besitzen die Formlinge einen Gehalt von 9, 2 bis 31, 4o/o reduzierten Eisens, was eine Reduktion von 15 bis 40 o/o des gesamten vorliegenden Eisens bedeutet. In manchen Fällen stieg die Festigkeit der Formlinge und damit die "Ergiebigkeit" mit dem Gehalt an metallischen Eisenteilchen, obwohl diese sich im Formling nicht gegenseitig berühren.
Die gebundene Substanz unterscheidet sich deutlich vom Koks, der eine verkokende
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lichem Ausmass enthält und eine charakteristische Porenstruktur an Stelle der dichten Struktur des Formlings besitzt.
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