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Verfahren zur kontinuierlichen Verhüttung von kleinstückigen Erzen oder Konzentraten in einem Herdofen und Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Verhüttung von kleinstückigen Erzen, oder Konzentraten, in einem Herdofen, wobei diese unter Zuhilfenahme von 0, oder Q,-haltigen Gasen und gegebenenfalls unter Zusatz von Brennstoffen eingeschmolzen und das Metall und die Schlacke, gegebenenfalls Stein, getrennt abgezogen werden, und wobei die Schmelze aus der Schmelzzone in eine Frischzone geführt wird, in der Frischen mittels Luft oder mit Sauerstoff angereicherter Luft bewirkt wird und aus der das Metall abgezogen wird.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist ein Verfahren der direkten Gewinnung von Eisen nebst andern Metallen und Metalloiden aus Erzen, Abfällen und stark verunreinigten, metallischen Eisen im Herdofen unter Benutzung eines Schlackenbades und von Reduktionsmitteln bekanntgeworden, bei welchem das Einschmelzen und Reduzieren des Erzes zwecks Herbeiführung eines stetigen Betriebes in einem Herdofen mit einem ringförmigen Herdraum durchgeführt wird, wobei die Erze in einem beheizbaren Schmelzraum in das flüssige, in Kreisbewegung versetzte Schlackenbad eingetragen und hier eingeschmolzen und auf ihrem weiteren Wege mittels in das Schlackenbad eingeführter Reduktionsmittel zu Metall reduziert werden, worauf das reduzierte Eisen abgestochen wird, während die sich weiter bewegende Schlacke in erforderlicher Menge entfernt wird, bevor sie von neuem in den Schmelzraum gelangt.
Durch eine Pulsiereinrichtung wird eine Umrührwirkung erzielt und eine Zirkulation sichergestellt, wobei dem kreisenden Bade durch abwechselndes Ansaugen und Hineinpressen von Gas zugleich auch eine wallende und aufwühlende Bewegung erteilt wird. Ausserdem erfordert der bekannte Betrieb zahlreiche Details wie Kanäle, Ablenkbleche usw., welche neben den Pulsiereinrichtungen als Mangel des bekannten Herd- ofens empfunden werden, da sie den Betrieb umständlich machen und die Herstellungskosten des Ofens hoch gestalten.
Weiters ist eine verhältnismässig komplizierte Ofenkonstruktion mit vertikalen Schächten und mehr oder minder horizontalen Leitungen zur Überführung von Schlacke und Metall von einer Kammer in die andere bekanntgworden, bei welcher durch Verwendung von Gasstrahlen ein Umlauf der Schlacke herbeigeführt wird.
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Gemäss einem andern Verfahren zur Verhüttung von staubförmigen oder feinkörnigen Erzen in zwei
Reduktionsstufen ist es bekannt, die Erze und gegebenenfalls Zuschläge zunächst in einem Schmelz- und
Vorreduktionsraum durch Einführen von Brennstoffen und freien Sauerstoff enthaltenden Gasen zu schmelzen, wobei die Schmelzprodukte durch die Strömungsenergie der in sie eingeführten Erze, Zu- schläge, Brennstoffe und Gase in turbulente Bewegung versetzt und dadurch innig gemischt sowie durch bemessene Brennstoffzufuhr die in der Schmelze befindlichen Metalloxyde in eine niedrigere Oxyda- tionsstufe übergeführt werden, und sodann die gebildete flüssige Mischung und die entstandenen Gase in den zweiten Reduktionsraum geleitet werden, wo in das Schmelzbad, an das die Gase vor ihrer Abfüh- rung aus dem Reduktionsraum einen Teil ihrer fühlbaren Wärme abgeben, Reduktionsmittel,
z. B. Brenn- stoff, eingeführt werden, die nunmehr die vollständige Reduktion der Metalloxyde bewirken.
Auch diese Verfahren brachten keine befriedigende Lösung.
Die Erfindung macht Gebrauch von den raschen Reaktionen zwischen Sauerstoff-enthaltenden Ga- sen, wie etwa Luft, Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft, und heissen, zerkleinerten und oxydierbaren festen Stoffen, wie etwa Sulfiden oder festen, kohlenstoffhaltigen Brennstoffen. Die durch diese rasche Reaktion erzeugte Wärme liefert die Energie, die notwendig ist, um das Niederschmelzen und Schmelzen in Gang zu halten.
Die Erfindung kann demgemäss als autogenes Niederschmelzen und/oder Schmelzen beschrieben werden. Sie unterscheidet sich von andern autogenen Schmelzprozessen zum Teil dadurch, dass sie Reaktionen unterhalb oder nahe der Oberfläche eines fliessenden Stromes von geschmolzenem Material einschliesst, welche Reaktionen durch das Einführen oder Zubringen von zerkleinerten Reaktionsstoffen und eines sauerstoffhältigen Gases auf oder unter die Oberfläche des oben erwähnten fliessenden Stromes veranlasst wird.
Die Bewegung des fliessenden Stromes von geschmolzenem Material kann durch die Bauart des Ofens verursacht werden, durch das auf das geschmolzene Material einwirkende Aufprallen des zerkleinerten Rohmaterials und/oder des eingeblasenen Gases, oder durch das Einführen eines "Initiator-Stromes" von geschmolzenem Material in den Ofen, welcher"Initator-Strom"von einem zusätzlichen Ofen oder einer zusätzlichen Schmelzvorrichtung herkommt, oder durch die Vereinigung zweier oder mehrerer der angeführten Möglichkeiten.
Der zusätzliche oder Hilfsofen (falls verwendet) kann an den gemäss der Erfindung zu verwendenden Ofen unmittelbar angrenzen oder kann von diesem auch getrennt sein und kann von verschiedenster Bauart sein ; der Strom geschmolzenen Materials kann gedrosselt oder unterbrochen werden, wenn der Schmelzprozess in dem Ofen gemäss der Erfindung gleichmässig läuft.
Zu diesem Zwecke wird ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, bei welchem erfindungsgemäss das Erz oder Konzentrat in an sich bekannter Weise in die Schmelze hineingeschleudert oder hineinfallen gelassen wird, und die Verbrennungsluft so eingeführt wird, dass eine turbulente, angenähert kreisförmige Bewegung der Schmelze hervorgerufen wird, dass weiterhin in der Frischzone durch die eingeblasene Luft eine Turbulenz erzeugt wird, und dass die Schlacke im, Gegenstrom aus der Frischzone in eine Schlackenabsetzzone geführt und aus dieser abgezogen wird.
Die zur Durchführung dieses Verfahrens dienende Vorrichtung weist erfindungsgemäss einen Ofen mit einer Schmelzzone, einer Frischzone und einer Schlackenabsetzzone auf, wobei der die Schmelzzone aufnehmende Teil des Ofens ganz oder teilweise zwischen dem die Frischzone und dem die Schmelzzone aufnehmenden Ofenteil angeordnet ist.
Die Bezeichnung "Lanze" in der folgenden Beschreibung bezieht sich auf ein Rohr, welches eine oder mehrere Auslassöffnungen besitzt, durch die zerkleinertes Material und/oder sauerstoffhaltiges Gas, wie etwa Luft, Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft und/oder gasförmiger, flüssiger oder zerkleinerter fester Brennstoff und/oder Flussmittel oder sons tige Zusätze in den Ofen eingeführt oder diesem zugeführt werden.
Das Material, welches zur Auskleidung des Ofens Verwendung findet, ist den Reaktionsstoffen sowie den im Ofen entstehenden Reaktionsprodukten und den im Ofen vorherrschenden Temperaturen und sonstigen Umständen angepasst. Anderseits können in bestimmten Zonen des Ofens flüssigkeitsgekühlte Kühlmäntel vorgesehen sein, welche zur Bildung der Wände und/oder der Ofendecke herangezogen werden.
Der erfindungsgemässe Ofen kann in der Draufsicht gerade, ringförmige, rechtwinkelig ; D-förmig, U-förmig oder sonstwie geformt sein, eingeschlossen die in den Zeichnungen gezeigten Formen.
In dieser Beschreibung bezeichnet der Ausdruck "ringförmiger Ofen" einen Ofen, der kreisförmig oder sonstwie geformt ist, in welchem ein oder mehrere kontinuierliche Kreisläufe für den Strom geschmolzenen Materials vorgesehen sind und in welchem ein Teil des geschmolzenen Materials gezwun-
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gen ist, von der Raffinierzone wieder in die Zufuhr- und Anfangsschmelzzone zurückzuströmen. Die Erfindung sieht auch die Verwendung eines ringförmigen Ofens vor, ist aber darauf nicht beschränkt.
Die Schlackenabsetzzone und die Raffinierzone des Ofens können Abzweigungen oder Ausmündungen haben, die zum Ofen hin führen und eine Verbindung mit der Schmelzzone oder den Schmelzzone herstellen, und bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Schlackenabsetzzone so angeordnet, dass sie mit dem Strom geschmolzenen Materials verbunden ist, bevor dieser die Raffinierzone erreicht. Der Gasabzug ist vorteilhafterweise oberhalb der Schlackenabsetzzone oder Abzweigung angeordnet.
Die zerkleinerten Rohstoffe (welche vorteilhafterweise vorgewärmt werden) werden auf das geschmolzene Material im Ofen aufgebracht bzw. in dasselbe eingeführt, u. zw. in der Zufuhr- und Anfangsschmelzzone. Diese Stoffe können durch Schraubenförderer, durch pneumatisches Einführen oder in anderer Weise zugeführt werden. Vorzugsweise wird sauerstoffhaltiges Gas mit den zerteilten Stoffen eingeführt ; dieses kann auch an andern Stellen des Ofens in diesen eingeführt werden, um so auf die Oberseite des Stromes geschmolzenen Materials oder auf das Innere desselben heftig einzuwirken.
Es ist auch als wünschenswert gefunden worden, für eine kräftige Bewegung, ein Umrühren oder Wirbeln des geschmolzenen Materials zu sorgen, u. zw. an der Stelle der Einführung der zerkleinerten Stoffe, d. i. in der Zuführungs- und Anfangsschmelzzone, und das Einführen oder Zuführen der zerkleinerten Stoffe und/oder des sauerstoffhaltigen Gases wird vorzugsweise derart vorgenommen, dass dieser Forderung entsprochen wird.
Die innerhalb des Bades geschmolzenen Materials durch exotherme Vorgänge entwickelte Wärme kann durch das Verbrennen zerkleinerten Materials beim Übergang in das Bad und/oder durch das Verbrennen brennbarer Gase, die durch Reaktionen innerhalb des Bades entstanden sind, und/oder durch die Verbrennung von kohlenstoffhaltigem Brennstoff, der dem zerkleinerten Material zugegeben wird, vermehrt werden.
Die Erfindung macht von modernen Verfahrensmassnahmen bezüglich des Verteilens und Einführens von pulverförmigem Material mit Hilfe von Luft oder sauerstoffangereicherter Luft oder andern Gasen Gebrauch. In manchen Fällen kann ein Anteil der zerkleinerten Stoffe in Form von Klumpen mit Hilfe von Schraubenförderern oder durch das Eigengewicht dem Bad zugeführt werden.
Die Erfindung macht sich weiters die Geschwindigkeit der Reaktion zwischen heissen, weitgehend zerkleinerten Sulfiden einerseits und fein zerteilter Kohle od. dgl. anderseits und heissen, sauerstoffhaltigen Gasen zunutze. Sowie diese fein zerteilten Stoffe in den heissen Ofen eintreten und sobald sie mit dem geschmolzenen Bad in Berührung kommen oder in dieses eintreten, reagieren sie sofort. Im Falle von Sulfiden geht die folgende exothermische Reaktion vor sich :
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und im Falle von Kohle, die zusammen mit fein zerteiltem Erz eingeblasen oder zugeführt wird, ver-
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Kohle CO nach der folgenden Formel zu ergeben :
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Das Kohlenmonoxyd steht sodann sowohl zur Reduktion von Metalloxyden als auch zum Verbranntwerden zur Verfügung und gibt somit mehr Wärme als wenn die Gase durch den Ofen nur hindurchgingen.
Es mag in Erwägung gezogen werden, dass, nachdem feinzerteiltes Material in den Ofen eingeführt wird, grosse Verluste in Staubform auftreten könnten. Dies ist aber tatsächlich nicht der Fall, da die sehr rasch erhitzten und in manchen Fällen teilweise geschmolzenen Teilchen sogleich vom Bad (welches im allgemeinen in wallender oder schäumender Bewegung ist) absorbiert werden, in welches sie eingeführt oder auf welches sie aufgebracht werden. Es tritt demnach eine Art Herausfiltern der Partikelchen ein.
Oberhalb des Stromes geschmolzenen Materials kann eine Gasbarriere vorgesehen werden, um ein Zurückströmen von Gas zu verhindern.
Die Schlackenabsetzzone oder der Schlackenabsetzbereich ist vorzugsweise mit einer Art Wehr oder Überlauf versehen, wobei der Boden dieses Bereiches bzw. dieser Zone von der Ofenkammer zum Wehr oder Überlauf hin ansteigt. Das Ende des Bodens der Schlackenzone oder des Schlackenbereiches, wel-
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ches der Schmelzkammer zunächst liegt, ist vorzugsweise in oder nahe dem vorgesehenen Niveau des
Materials oder Metalls in dieser Kammer gelegen, und die Höhe des Wehrs oder Schlacken-Überlaufes ist vorzugsweise oberhalb des-vorgesehenen Niveaus des Materials oder Metalls vorgesehen.
Die Verhältnisse in der Schlackenabsetzzone und in dem unteren Abschnitt des Ausgangsendes der i Raffinierzone, von wo das Metall abgezogen wird, sind vorzugsweise beruhigt. In der Raffinierzone oder Abschnitten derselben können Gase in das Material eingebracht oder auf die Oberfläche desselben aufgeblasen werden, um hiedurch einen gegenläufigen Schlackenstrom innerhalb der Raffinierzone an der Oberfläche des geschmolzenen Metalls oder Materials zu erzeugen, welcher vom Metallauslass weg- fliesst.
Gemäss der Erfindung wird eine entsprechende Veränderung der Zusammensetzung von der Zufuhr-, zone zu jener Stelle hin. an der das Metall abgezogen wird (ein Zusammensetzungsgradient), hervorge- rufen.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, wobei Fig. 1 einen
Horizontalschnitt einer Ausbildungsart des Ofens zeigt ; Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt entlang der Li-
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einer andern Ausbildungsart des Ofens, Fig. 5 ist ein Vertikalschnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 4, Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 4, Fig. 7 ist ein Horizontalschnitt einer weiteren Ausführungsform des Ofens, Fig. 8 ist ein Schnitt nach der Linie 8-8 in Fig. 7, Fig. 9 ist eine schaubildliche Darstellung einer andern Ausbildungsart des Ofens, Fig. 10 ist ein Horizontalschnitt durch den Ofen gemäss Fig. 9, Fig. 11 ist ein Vertikalschnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 10, Fig. 12 ist ein Horizontalschnitt einer weiteren Ausbildungsform des Ofens, Fig. 13 ist ein Vertikalschnitt nach der Linie 13-13 in Fig. 12, Fig.
14 ist eine schaubidliche Ansicht einer andern Ofenart, Fig. 15 ist ein Horizontalschnitt des Ofens nach der Fig. 14, Fig. 16 ist ein Vertikalschnitt nach der Linie 16-16 in Fig. 15, Fig. 17 ist ein Vertikalschnitt nach der Linie 17-17 in Fig. 15, Fig. 18 ist ein Horizontalschnitt einer andern Ofenform, Fig. 19 ist ein Schnitt entlang der Linie 10-10 in Fig. 18 und Fig. 20 ist ein Vertikalschnitt nach der Linie 20-20 in Fig. 18.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile. Der in Fig. 1
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mit der ringförmigen Kammer--33-- verbunden. Ein Gasabzug --37-- ist oberhalb des Schlackenab- setzraumes-35-angeordnet.
Zerkleinerte Erze oder Anreicherungen (Konzentrate), vorzugsweise vorgewärmt, und falls erforderlich vorgemischt mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff. werden pneumatisch oder in anderer Weise durch die Lanzen oder Pulverzubringer-38, 39-, die durch die Decke --34-- oder durch die Aussen -
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deten Trog vorgesehen und ist gezwungen, im allgemeinen gegen den Uhrzeigersinn, wie in Fig. 1 gezeigt, zu fliessen. In dieser Figur ist die Fliessrichtung des Metalls oder der Schmelze durch Pfeile in vollen Linien gezeigt und die Flussrichtung der Schlacke ist durch strichlierte Pfeile angedeutet. Die zerkleinerten Erze oder Anreicherungen werden in oder auf das geschmolzene Material in der Zufuhroder Anfangsschmelzzone-A-zugebracht.
Sauerstoffhaltiges Gas wird in oder auf das geschmolzene Material durch die Lanzen-41, 42- zugeführt, welche in die zweite Schmelzzone-B-hineinreichen, und auch durch Lanzen-43, 44, 45--, die in die Raffinierzone-D-mit der Raffinierkammer-36-ragen, und wenn erwünscht, kann sauerstoffhaltiges Gas auch zusammen mit dem zerkleinerten Material durch die Lanzen--38, 39-- zugeführt werden.
Die Lanzen--38, 39,41, 42,43 und 45-sind in den Zeichnungen so dargestellt, dass sie in geringem Abstand oberhalb des geschmolzenen Materials --40-- enden. so dass das zerkleinerte Material oder die Gase, die durch diese Lanzen eingeführt werden, auf die Oberfläche des geschmolzenen Materials gerichtet werden, jedoch kann bei einer andern Ausführungsform (nicht gezeigt) irgendeine der Lanzen derart ausgebildet und angeordnet sind. dass sie unter die Oberfläche des geschmolzenen Materials reicht.
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zeigers in den Zeichnungen) hervorzurufen oder um hiezu beizutragen.
Die Lanzen--43, 44, 45-sind in der umgekehrten Richtung bezüglich jener des Stromes der Schmelze oder des Metalls in der Raffinierzone --36-- geneigt, so dass ein gegenläufiger Strom von Schlacke in der Raffinierzone --36--, von der Abziehöffnung --46-- weg und zu der ringförmigen Kammer --33-- hin gerichtet, entsteht.
Das Metall oder die Schmelze strömt nach aussen in die Raffinierzone-36-- und wird durch die Abziehöffnung oder den Auslass --46-- abgezogen.
Der Schlackenraum --35-- ist mit einem nach aussen und oben geneigten Boden --47-- versehen und besitzt ein Wehr oder einen Schlackenüberfall --48--, eine Schlackenaufnahme oder einen Schlackenbehälter-49-und weist eine Schlackenabsetzzone-C-auf.
Ein Gasabschluss --51-- kann in der ringförmigen Kammer--33-- vorgesehen sein und erstreckt sich von der Decke --34-- bis auf die Oberfläche des geschmolzenen Materials --40--.
Im Falle es um das Schmelzen von angereicherten Sulfiden geht, erreicht der Prozess die Fortset-
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Im Falle des Schmelzens von Eisen- oder Zinnerzen wird das an Stellen wie etwa bei-41 und 42- eingeblasene sauerstoffhältige Gas zur Verbrennung von unverbranntem Kohlenstoff oder Kohlenmonoxyd verwendet, welches aus der Zufuhrzone --A-- austritt und in die zweite Schmelzzone --B-- übergeht.
Das an den Stellen wie etwa --43, 44, 45-- eingeblasene sauerstoffhältige Gas dient zum Herausoxydieren des Kohlenstoffes aus dem Bad, um dieses auf die gewünschte Qualität zu bringen, bevor Stahl durch die Abziehöffnung abgezogen werden kann. Üblicherweise ist es nicht notwendig oder wün- schenswert, bei --43, 44, 45-- weiteres sauerstoffhältiges Gas zuzugeben, wenn es sich um das Erschmelzen von Zinn handelt.
Die Schlacke, die in der Zuführ-undAnfangsschmelzzone-A--und in der zweiten Schmelzzo- ne-B-entsteht, fliesst langsam und ruhig aus den schlackenzweig --35-- aus, tritt über das Wehr oder den Überlauf --48-- und wird durch die Abziehöffnung --50-- abgezogen. Die in dem Schlackenzweig --35-- befindliche Schlacke wird durch Wärmeaustausch (von den heissen Gasen, die in den Abzug --37-- eintreten) flüssig gehalten.
Das Metall oder die Schmelze setzt die Strömung durch den Ring fort und ein Teil davon tritt in die Raffinierzone --36-- ein, aus welcher es kontinuierlich oder halb-kontinuierlich durch die Öff-
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von neuem in den Prozess ein und der andere Teil kann im Gegenstrom zum Metall oder zur Schmelze weiterfliessen und verlässt den Ofen bei --47--.
An den Stellen wie-38, 39,41, 42-- werden Gase eingeführt, die bestrebt sind, in gleicher Richtung wie das geschmolzene Material zu strömen, während durch die Einführung bei den Stellen wie --43, 44, 45-Gase eingeleitet werden, die sich im Gegenstrom bezüglich des geschmolzenen Materials bewegen ; zumindest über einen Teil des Ringes.
Der Anteil des geschmolzenen Materials, welches von neuem in die Zufuhr- und Anfangsschmelz-
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Zum Anfachen des Ofens werden lediglich Brennstoff und Luft oder sauerstoff-angereicherte Luft in die ringförmige Kammer --33-- über Brenner, die an den Stellen wie-38, 42 und 45-angeordnet sind, eingebracht. Der Anfangseinsatz an geschmolzenem Material kann sowohl aus Konzentrat zusammen mit Flussmitteln und/oder aus den Produkten einer vorhergegangenen Ofenreise gebildet werden.
Zusätzlich zu den Flussmitteln, die mit den zerkleinerten Erzen oder Anreicherungen eingebracht werden, können noch feiner zerteilte Flussmittel in geeigneter Weise durch eine oder mehrere der Lanzen in der Raffinierabzweigung--36--, wie etwa durch die Lanze --45--, zugegeben werden. Anderseits können sie auch an einer Stelle nahe der Lanze --45-- durch Öffnungen oder (nicht gezeigte) Seitentüren zugegeben werden, Die durch die Reaktion mit diesen Flussmittelzusätzen entstehende Schlacke ist bestrebt, sich im Gegenstrom zur Schmelze oder zum Metall zu bewegen.
Beim Schmelzen von Sulfiden hilft dies mit zur Beseitigung der letzten Spuren von unerwünschten
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Elementen, wie beispielsweise Eisen im Falle von Kupfer und Nickel, und im Falle der Stahlerzeu- gung hilft dieser Schlackengegenstrom beim Raffinieren in bezug auf Schwefel und Phosphor und eini- ger anderer Verunreinigungen mit.
Die Abziehöffnung --46--, durch welche Metall oder Legierung kondinuierlich oder halb-konti- i nuierlich abgezogen wird, kann von irgendeiner geeigneten Form sein, beispielsweise kann sie als ein unterhalb des Schmelzspiegels liegendes Loch ausgebildet sein oder als Syphon oder als Schlitz ; im letzteren Falle muss jedoch eine Einrichtung zum Zurückhalten der Schlacke vorgesehen sein (nicht ge-r zeigt), die entweder innerhalb oder ausserhalb der Endwandung der Raffinierabzweigung-36-ange- ordnet ist und den Zweck hat, das Ausfliessen von Schlacke zugleich mit dem metallischen Produkt zu verhindern.
Der Boden der Raffinierabzweigung --36- kann mehr oder weniger horizontal verlaufend sein, wenn es sich um die Erzeugung von Eisen oder Stahl handelt. Beim Schmelzen von Sulfiden ist es je- doch häufig von Vorteil, wenn dieser Boden vom Hauptteil des Ofens weg zur Abziehöffnung -46- hin leicht nach unten geneigt verläuft. Falls es um die Erzeugung von Kupfer oder Blei geht, ist es vorteil- haft, am Ende der Raffinierabzweigung - 36-- einen "Sumpf" (eine Vertiefung ; wie in Fig. 13 gezeigt) zu haben, welche vorzugsweise um einige Zentimeter tiefer ist als der Rest des Bades in der Raffinier- abzweigung-36-. Die unterhalb des Schmelzspiegels liegende Abziehöffnung-46-oder der Ab- ziehsyphon können vorteilhafterweise mit dem Grunde dieses Sumpfes in Verbindung stehen.
Es ist vorteilhaft, wenn das Metall am Grunde des Sumpfes auf eine Temperatur zwischen etwa 80 und 1500 oberhalb seines Schmelzpunktes gekühlt wird, bevor es durch die unterhalb des Schmelz - spiegels liegende Öffnung --46-- oder einen Syphon abgezogen wird. Diese Massnahme hat den Zweck, den im Blei oder Kupfer enthaltenen Schwefel soweit wie möglich herauszubringen, bevor das Metall den Ofen verlässt. Die Kühlung kann durch die Anordnung eines tiefen Sumpfes oder mittels einer durch Metallkühler hindurchströmenden Kühlflüssigkeit oder durch. das Einblasen von kalter Luft durch eine oder mehrere Lanzen, die tief in den Sumpf eintauchen, erreicht werden, oder auch durch andere ge- eignete Vorkehrungen.
Wenn es erwünscht ist, Material in Klumpenform einzuführen, etwa Kupfererz ("cement copper") beim Erschmelzen von Kupfer, so können diese Stoffe durch Öffnungen oder Türen (nicht gezeigt) in den Wänden oder in der Decke entweder des Ringteiles des Ofens oder der Raffinierabzweigung-36- eingeführt werden.
Es ist hervorzuheben, dass sich voneinander stark unterschiedende chemische Reaktionen und Um- stände bei jeder der einzelnen Anwendungen der Erfindung bei verschiedenen Erzen und Anreicherungen ergeben können. So sind beim Schmelzen von Sulfiden oxydierende Bedingungen innerhalb des Ringes gegeben, während beim Schmelzen von Eisenoxyden die Atmosphäre, zumindest in der Zufuhrzo - ne-A-, eine Reduktionszone ist.
Im letzteren Falle ist es von Vorteil, das Bad in der Zufuhrzone und noch in einem gewissen Ab- stand entlang des Weges der Flüssigkeit danach mit festem, kohlenstoffhaltigem Material bedeckt zu halten. Der erforderliche Kohlenstoff in Form von Koks- oder Kohlenstaub wird zusammen mit dem
Feinerz zugegeben oder er kann in das Bad mittels zusätzlicher Lanzen in der Nachbarschaft der Zufuh- zone --A-- im Falle der Eisen- und Stahlerzeugung zugegeben werden. Der im Metallbad innerhalb der
Ringzone des Ofens vorhandene Kohlenstoffgehalt wird im Halbstahlbereich aufrechterhalten, so dass dort ein hinreichender Gehalt an "innerem" Brennstoff im Metall vorhanden ist, um für die Erzeugung von Wärme während des abschliessenden Einführens von sauerstoffhaltigem Gas in die Raffinierabzwei- gung zu sorgen.
Die in den abziehenden Gasen noch enthaltene Wärme, in jeder Ausführungsform der Erfindung, kann für eine Anzahl verschiedener Zwecke verwendet werden, wie etwa das Trocknen und Vorwärmen der zerkleinerten, zuzuführenden Stoffe" zum Vorwärmen der sauerstoffhältigen Gase, zur Dampf- erzeugung oder für andere Zwecke. Im Falle des Erschmelzens von Eisen kann ein Anteil des Gases, verwendet mit feinem Kohlen- oder Koksstaub, auch zur teilweisen Vorreduktion der zerkleinerten Erze vor deren Einführung in den Ofen verwendet werden.
Um den Ofen am Ende einer Arbeitsperiode entleeren zu können, kann ein Abziehstopfen an einer geeigneten Stelle vorgesehen sein ; anderseits kannauchderganze Ofen so eingerichtet sein, dass er zur Abziehöffnung --46-- hin geneigt werden kann.
In den Fig. 4,5 und 6 ist ein Ofen von rechteckigem Grundriss gezeigt. Die Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie in den Fig. l, 2 und 3.
Der Ofen hat eine Aussenwand --30-- und eine inselartige Wandung-55-. Die Lanzen-41 und
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42-- treten in den Ofen durch die Seitenwand --56-- ein und sind, wie in Fig. 4 gezeigt, unter einem Winkel angeordnet, um eine Vorwärtsbewegung des geschmolzenen Materials hervorzurufen, welches von der Zufuhr- und Anfangsschmelzzone --A-- zur zweiten Schmelzzone-B-fliesst und von dort seine im Gegenuhrzeigersinn vorsichgehende Bewegung innerhalb des Ofens fortsetzt.
Es ist hervorzuheben, dass der Gasraum --57-- oberhalb des geschmolzenen Materials zur linken Seite der Inselwandung --55--, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, wesentliche grösser ist als der Gasraum --58-- in der Zufuhrzonenseite der Wandung --55--. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Gasströmung im grösseren Raum schwächer ist und so die Möglichkeit bietet, dass mitgerissenes, feinzerkleinertes Material und Schlackentröpfchen in das Bad zurückfallen können, bevor die Gase durch die Schlackenabzweigung --35-- und den Gasauslass --37-- nach aussen treten.
Im Falle des Schmelzens von Eisen oder Zinnerz erleichtert das Verlangsamen der Gasströmung innerhalb des Raumes-57-- auch die Verbrennung des Kohlenmonoxyds, welches die Zufuhrzone-Averlässt. Bei dieser besonderen Anwendungsart ist es vorteilhaft, das sauerstoffhältige Gas in turbulenten Strahlen an Stellen wie--41 und 42-- einzublasen. Dies hilft zur völligen Verbrennung des Kohlen monoxyds und feiner, mitgerissener Kohleb-oder Kokspartikel. wesentlich mit.
In den Fig. 7 und 8 ist ein Ofen gezeigt, welcher zwei Inselwandungen --55 und 55'-- aufweist,
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wechselnd in die Zufuhrzonen --A und A'-- eingeführt werden kann. Lanzen --41 und 41'--, in entgegengesetzten Richtungen geneigt, sind zur Zufuhr von sauerstoffhältigem Gas vorgesehen. Bei diesem Ofen ist die Schlackenabzweigung --35-- diametral gegenüber der Raffinierabzweigung --36-- angeordnet.
Bei diesem Ofen ist es möglich, eine der Zufuhrzonen --A oder A'-- ausser Betrieb zu. setzen und hiebei Reparaturen vorzunehmen, während die jeweils andere Zone weiter in Betrieb bleibt. Wenn es zur Wiederinstandsetzung oder zu andern Zwecken erwünscht ist, eine der beiden Zufuhrzonen ausser Betrieb zu setzen und zu isolieren, so kann eine (nicht gezeigte) Barriere aus feuerfestem Material durch
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In den Fig. 9,10 und 11 ist ein gerade verlaufender Ofen gezeigt, der eine zentralliegende Zufuhr- und Anfangsschmelzzone --A-- aufweist, in die feinzerteiltes Rohmaterial und (falls erforderlich) sauerstoffhaltiges Gas durch geneigt angeordnete Lanzen --38 und 39-- eingebracht werden kann. Diese Lanzen sind angenähert tangential bezüglich der Zufuhrzone-A-angeordnet, um so dem geschmolzenen Material eine kreisende oder drehende Bewegung in dieser Zone zu verleihen. Die Kammer ist zu beiden Enden der Zone--A-- verengt, wie dies bei--62 und 63-- in Fig. 10 gezeigt ist, wodurch eine angenähert kreisrunde Zufuhrzone entsteht, in welcher die kreisende Bewegung des geschmolzenen Materials leichter vor sich geht.
Die Schlackenabzweigung-35-und die Raffinierabzweigung --36-- sind an einander diametral gegenüberliegenden Seiten angeordnet und sind mit der zentralen Zufuhrzone-A-wie in Fig. 10 ersichtlich verbunden. Der Ofen kann um einen geringen Winkel auf Rollen --59-- geneigt werden, um die Instandsetzung seiner feuerfesten Auskleidung und/oder die Entleerung von Flüssigkeiten am Ende einer Ofenreise zu erleichtern. Ein feststehender Schornstein ist oberhalb der Gasaustrittsöffnung-37- am Ende des Ofens vorgesehen.
In den Fig. 12 und 13 ist eine andere abgeänderte Form eines Ofens gezeigt, der eine kreisrunde Zufuhrschmelzzone-A-hat, in welche zerkleinertes Material und (falls erwünscht) sauerstoffhaltiges Gas durch Lanzen --38, 39-- eingebracht werden können, welche Lanzen geneigt sind, um hiedurch dem geschmolzenen Material in der Zone-A-eine kreisende Bewegung zu verleihen. Die Schlackenabzweigung --35-- erstreckt sich seitlich im rechten Winkel zur Raffinierabzweigung --36--.
Bei einer abgeänderten Form der Erfindung (nicht gezeigt) ist die Abzweigung, die zu der zweiten Schmelzzone-B-. der Schlackenabsetzzone-C-und zu der Raffinierzone --D-- führt, welche Zonen alle in einer geraden Linie innerhalb dieser Abzweigung angeordnet sind, tangential zur Zufuhrund Anfangsschmelzzone angeordnet und mit dieser verbunden. Dem geschmolzenen Material in der
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engt sein. Bei einer weiteren abgeänderten Ausbildungsform (nicht gezeigt) sind zwei kreisförmige Zufuhrzonen vorgesehen, in welchen eine Zirkulation geschmolzenen Materials in einander entgegenge-
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setztem Sinne aufrechterhalten wird ; die genannte Abzweigung, die zu den Zonen-B, C und Dführt, ist zentral mit der Kammer verbunden, die die beiden Zufuhrzonen mit kreisförmiger Bewegung enthält.
Bei der in den Fig. 14 bis 17 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist ein U-förmiger Ofen vor-
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--36- zueinanderdie Lanzen --43, 44 und 45-- eingeblasen. Zerteiltes Material und/oder sauerstoffhältiges Gas können zusammen oder voneinander getrennt durch die Lanzen -38, 39-- eingeführt werden, wie jeweils erwünscht. Durch entsprechende Auswahl der Neigungswinkel der Lanzen--38, 39,41, 42-- und des Druckes der einzuführenden Gase ist es möglich zu erreichen, dass sich eine verhältnismässig lange Verweilzeit der miteinander reagierenden zerkleinerten Stoffe im Gasraum oberhalb der Zufuhrzone-Aergibt, bevor dieses Material in das geschmolzene Material in dieser Zone absinkt.
Eine konisch oder domartige Decke (nicht gezeigt) kann über der mit kreisförmiger Bewegung versehenen Zufuhrzo- ne--A-- vorgesehen werden. Diese Decke muss aus hoch feuerfestem Material oder aus flüssigkeitsgekühltem Metall bestehen. Ein Gasabzugschornstein --37-- ist am Ende der Schlackenabzweigung-35- vorgesehen.
In den Fig. 18 bis 20 ist ein ringförmiger Ofen gezeigt, der mit einem zentralen Kern-60-aus klumpenförmigem Erz oder Anreicherung oder Agglomerat oder zu Kügelchen geform1emFeinerzverse- hen ist. Das zu kügelchen geformte Erz od. dgl. wird durch die Zufuhrrinne-75-in einen Dreh'-
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wird durch die Lanzen-41, 42,43, 44 und 45-eingeblasen. Andere Merkmale des Ofens sind gleich jenen des Ofens, der in den Fig. 1-bis 3 gezeigt ist.
Es ist unerwünscht, im Drehofen --76-- zu hohe Geschwindigkeiten hindurchgehenden Gase zu haben, da sonst zu grosse Verluste an stabförmigem Material auftreten. Dies ist jedoch ein vielfach auf r tretendes Problem, wenn viel feines, unagglomeriertes Material durch die Rinne --75-- zugeführt wird.
Bei manchen Anwendungen, und insbesondere bei der Eisen-und Stahlerzeugung, ist es vorteilhaft, etwas fein zerkleinerten Koks oder stückige Kohle oder Holzkohle der Zufuhr zum Drehofen -76-- zu- zugeben. Diese kohlenstoffhältigen Klumpen helfen nicht nur dazu, stark reduzierende Bedingungen innerhalb des Ofens aufrechtzuerhalten, sondern verhüten auch das Zusammenschweissen des Eisens innerhalb der Kügelchen oder in andern Klumpen miteinander oder mit den Innenwänden des Ofens.
Es ist als erstrebenswerte Verfahrensweise gefunden worden, mit den feinen Eisenerzen oder Anreicherungen vor deren Agglomerierung zu Kügelchen einen Anteil von feingemahlenemKoksstaub oder Kohle oder nicht kokender Kohle beizumischen. Der Anteil liegt normalerweise zwischen 10 und 20%.
Derartiges kohlenstoffhältiges Material innerhalb der Kügelchen erleichtert die rasche Reduktionsreaktion im Ofen-76- ; es hilft auch zur Verhinderung des zuvor erwähnten Verschweissens der Kügelchen untereinander und mit den Querwänden.
Etwas von dieser Kohle verbleibt üblicherweise in den heissen Kügelchen, wenn diese in die Schmelzzone des Ofens selbst eingeführt werden, wo sie im Bad des geschmolzenen Metalls aufgelöst wird. Sie wird demnach zu einem Teil des "inneren Brennstoffes" im Bad, wenn dieses in die Raffinierzone-D-unter dem Einfluss der Luft- und/oder Sauerstoffstrahlen wandert.
Die Kügelchen können mit oder ohne Beigabe von Bindemitteln und mit oder ohne beigefügte Flussmittel hergestellt sein.
Im Falle es sich zeigen sollte, dass kohlenmonoxydreiche Gase, die durch das Rohr--61-- nach oben in den Drehofen aufsteigen, zu heiss sind, so können diese in geeigneter Weise durch Einführen von Dampf mittels einer Lanze oder eines (nicht gezeigten) Einlasses gekühlt werden. Dieser Dampf führt ausser der Kühlwirkung auch eine "Gaswechselwirkung" mit dem sehr heissen Kohlenmonoxyd herbei, u. zw. in der folgenden Weise :
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Der hiebei erzeugte heisse Wasserstoff wirkt im Drehofen --76-- als hochaktives Reduziermittel.
Die bei allen Ausführungsformen in den abziehenden Gasen enthaltene Wärme kann für Zwecke wie Vorwärmen der zuzuführenden Stoffe und/oder der eintretenden Luft verwendet werden oder, wenn sie Kohlenmonoxyd enthalten, können sie auch zum Vorreduzieren wie auch zum Vorwärmen Verwendung finden.
Bei einer andern Ausführungsart der Erfindung wird das Vorwärmen und entweder das Vorreduzieren oder das Voroxydieren in heissen (nicht gezeigten) Zyklonen durchgeführt in Verbindung mit Turbulenz- mischkammer für feste und gasförmige Stoffe. Die vorgewärmten und entweder vorreduzierten oder voroxydierten, isinzerteilten Stoffe werden sodann unmittelbar in die heissen Gase eingeführt, die den
Einlässen oder Zubringerohren der rotierenden Schmelzzone zugebracht werden.
Das Vorwärmen der Rohstoffe kann auch unter Verwendung von sich nach unten verengenden Zyklo- nen ausgeführt werden. Heisse Gase werden durch das übliche tangentiale Rohr dem oberen Ende des Zyklons zugeführt. In geringem Abstand von dem Eintritt in den Zyklon werden die entsprechenden Erze in das Rohr mit Hilfe eines Hilfsrohres in feiner Form zugeführt. Um den Eintritt dieser feinzerteilten
Erze zu ermöglichen, kann das Hauptrohr im Bereich des Hilfsrohres als Venturidüse ausgebildet sein.
Im Zyklon werden die festen Stoffe von den Gasen getrennt, u. zw. in der üblichen Weise, wobei die festen Stoffe ausfallen und die Gase nach oben hin entweichen.
Einrichtungen, die den bis jetzt entwickelten Einrichtungen zum Bewegen von feiner Kohle in Luftoder Gasströmen und zur Förderung in die Düsen von Eisenhochöfen gleichen, können auch im Zusammenhang mit der Erfindung verwendet werden.
Beim Schmelzen von Nickeleisen-Sulfiden können sich Schwierigkeiten ergeben, wenn die Verhältnisse in der Raffinierzone oder Raffinierabzweigung zum Metallauslassende hin zu ruhig und zu stark oxydierend werden, Es wurde gefunden, dass bei der schubweisen Umwandlung von Nickelsulfid in das Metall das Einblasen von Sauerstoff auf ein nicht turbulentes Bad zu übermässiger, lokalisierter Bildung von Nickeloxyd führen kann, welches undurchdringliche Schichten bildet und so zum Abreissen des Raffiniervorganges führt.
Bei der Erfindung sind diese Schwierigkeiten durch a) die Sicherheit, dass in der Raffinierzone eine starke Turbulenz erhalten wird, wie etwa durch das Einblasen von Gas, und b) durch das Einführen von etwas feiner Kohle oder von Öl oder anderem Kohlenwasserstoff zusammen mit dem sauerstoffhältigen Gas in die Raffinierzone vermieden. Durch diese Vorkehrungen ist es möglich, ein energisches Durchwirbeln des heissen Bades ohne übermässige Oxydation desselben und ohne die sonst eintretende Folge der Bildung von Gebieten mit sehr hohem Nickeloxydgehalt zu erreichen.
Nickel, welches einen viel höheren Schmelzpunkt hat als Kupfer, muss bei Temperaturen, die um 300 bis 4000 höher sind als jene, bei denen die notwendigen Reaktionen zum Raffinieren von Schwefelkupfer (Cu S) vor sich gehen, produziert werden.
Das Verfahren und die Einrichtung gemäss der Erfindung können zum Schmelzen von Blei-Zink erzen, vorzugsweise oxydiert, oder von Gemischen von gerösteten Blei-Zink-Sulfidkonzentraten oder auch von Schlacken, die Blei und Zink enthalten, angewendet werden. Mit solchen Stoffen wird das Einführen in die Zufuhr- und Anfangsschmelzzone so wie mit andern Konzentraten oder fein zerteiltem Material durchgeführt, wobei das Brenn- und Reduktionsmaterial feingepulverter Koks oder Kohle von niedrigem Wasserstoffgehalt ist, obwohl auch andere kohlenstoffhaltige Brennstoffe verwendet werden können. In Abänderung dessen können die pulvrigen Substanzen auch durch die Düsen oder Lanzen zugeführt werden, während klumpiges Erz oder Schlacke den Ofen über ein Wärmetauscherrohr oder einen Rohrofen zugebracht werden.
Beim Schmelzen von zinkführendem Material wird das Zink nicht mit dem reduzierten Blei abgezogen oder mit anderem weniger flüchtigem Metall, sondern verlässt den Ofen in der Dampfphase in den heissen, Kohlenmonoxyd enthaltenden Gasen, Solches gasförmiges Zink kann sodann kondensiert oder absorbiert werden in einem geeigneten Abscheideapparat, wie beispielsweise einem Blei-Spritzkondensator, wie er von der"Imperial Smelting Corporation Ltd."in Avonmouth in England entwickelt worden ist. Nach der Gewinnung des Zinks können die Verbrennungsgase zum Vorwärmen von Luft oder von klumpigen, zuzuführenden Stoffen Verwendung finden oder sie können zur Förderung von weiterem Feinmaterial in den Ofen angewendet werden. Im Falle des Erschmelzens von Zinn wird sauerstoffhäl r tiges Gas in die Raffinierzone-D-vorzugsweise nicht eingeführt.
Die im folgenden angegebenen Beispiele sollen zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen : Beispiel l : Erschmelzen von Blei in einem ringförmigen Ofen, wie er in den Fig. 4 bis 6 gezeigt ist und der mit Chrom-Magnesitsteinen ausgekleidet ist.
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Bleianreicherungen, enthaltend
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<tb>
<tb> 77,2% <SEP> Blei
<tb> 15, <SEP> 1% <SEP> Schwefel
<tb> 3, <SEP> 5% <SEP> Zink
<tb> i <SEP> 1, <SEP> 910 <SEP> fie0 <SEP>
<tb> O. <SEP> 9% <SEP> six <SEP> ; <SEP>
<tb> 0,2% <SEP> CaO
<tb> 1,2% <SEP> Sonstiges
<tb>
werden in einem als Schraubenförderer ausgebildeten Vorwärmer auf etwa 300 vorgewärmt und zusammen mit einem Gemisch von 50 : 50 Luft und Sauerstoff in die Zuführzone --A-- des Ofens an der
Stelle --38-- in einer Menge von etwa 500 kg/h eingeführt.
Der Ofen wurde zuvor mit Bleibarren be- schickt und auf 10500 vorerhitzt, so dass er mit einem völlig flüssigem Bad von Blei, bedeckt mit einer hoch bleihaltigen Schlacke, versehen ist.
Kalksand mit einem Gehalt von etwa 40% SiO2 und 50% Cacha wurde mit dem Bleikonzentrat im
Verhältnis von 50 Teilen Konzentrat auf einen Teil Sand eingeführt. Durch die Lanzen an den Stel- len--41, 42 und 43-- (s. Fig. 4) wurde weiteres Luft-Sauerstoffgemisch eingeblasen, Nach einem
Ofenbetrieb von etwa 4 h wurde der Anteil von Sauerstoff im eingeblasenen Gas verringert, so dass das
Gemisch nur mehr etwa 35% Sauerstoff enthielt.
Das in diesem Ofenzustand durch die Abziehöff- nung --46-- gewonnene Blei war verhältnismässig rein und enthielt 98, 9% Blei, 0,4% Schwefel und der
Rest bestand aus Antimon, Arsen, Zink, Kupfer, Kadmium, Gold und Silber.
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<tb>
<tb> 15% <SEP> Blei
<tb> 12% <SEP> ZnO
<tb> 10, <SEP> 5% <SEP> FeO <SEP>
<tb> und <SEP> 1,5% <SEP> Schwefel.
<tb>
B e i s p i e l 2: Kupfererschmelzen in einem ringförmigen Ofen der allgemeinen Bauart, wie in Fig. 1 gezeigt, ausgekleidet mit Chrom-Magnesitsteinen
Die Ofenkammer wurde zuerst mittels Ölfeuerung auf 12500 vorerhitzt und mit einer Schmelze aus einem vorangegangenen Schmelzprozess beschickt, welche
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<tb>
<tb> 40% <SEP> Kupfer
<tb> 31% <SEP> Eisen
<tb> 29% <SEP> Schwefel
<tb>
enthielt.
Nachdem das Bad völlig flüssig geworden war, wurde mit der Zuführung von Konzentraten durch Lanzen an den Stellen --38 und 39-- begonnen. Die Konzentrate enthielten
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<tb>
<tb> 24, <SEP> 2% <SEP> Kupfer
<tb> 30, <SEP> 5% <SEP> Eisen
<tb> 32,1% <SEP> Schwefel
<tb> 13, <SEP> 2% <SEP> undefinierbare <SEP> Stoffe.
<tb>
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gezogen. Der Kupfergehalt nahm progressiv zu, wie die Menge von sauerstoffhältigen Gasen in bezug auf die Menge des eingeführten Materials zunahm, von welchem etwa 700 kg/h eingebracht wurden.
Nach etwa 3 h ofentätigkeit enthielt das bei 46 abgezogene Metall mehr als 99ego Kupfer ; die am meisten vertretene Verunreinigung war Schwefel, 0,75%, welcher jedoch in der obersten Schicht des erstarrten Metalls konzentriert war.
Siliciumhaltiges Flussmittel in Form feinen Dünensandes der folgenden Zusammensetzung
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<tb>
<tb> 97, <SEP> 2 <SEP> SiO2 <SEP>
<tb> 1, <SEP> ados
<tb> 0, <SEP> 5% <SEP> FeO <SEP>
<tb> 0, <SEP> 6% <SEP> undefinierbare <SEP> Stoffe
<tb>
wurde an den Stellen --44 und 45-- zugegeben und die bei 50 abgezogene Schlacke enthielt
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<tb>
<tb> 41,7% <SEP> FeO
<tb> 33,4% <SEP> SiO2
<tb> 0,7% <SEP> Cu
<tb> 24,2% <SEP> undefinierbare <SEP> Stoffe.
<tb>
Beispiel 3 : Weitere Versuche mit Kupferkonzentraten wurden in einem mit Graphit ausgeklei- deten Ofen der geraden Bauart wie in den Fig. 9 bis 11 gezeigt durchgeführt. Die Vorheizung des Ofens und die übrigen Versuchsbedingungen waren die gleichen wie beim Beispiel 2. Nach etwa 2 h Ofenbetrieb konnte ein 99,1% Kupfer enthaltendes Kupferprodukt in dünnem Strom kontinuierlich von einem Grundablass bei 46 abgezogen werden. Die Schlacke, die kontinuierlich bei 50 abgezogen wurde, enthielt angenähert 1, 511jo Kupfer.
Beispiel 4 : Verschiedene Kupferschmelzversuche wurden in einem zweiastigen Ofen der Bauart, wie sie im allgemeinen in den Fig. 14 bis 17 gezeigt ist, ausgeführt. Dieser Ofen hatte eine Auskleidung aus Graphitsteinen in der Raffinierabzweigung und eine Chrom-Magnesitsteinauskleidung in der Zufuhr- und Anfangsschmelzzone. Diese Versuche gaben einen besseren Verlauf in bezug auf die allgemeine Wärmeverwertung und eine Verringerung des Kupfergehaltes der Schlacke, die bei 46 abgezogen wurde. Unter Zuführung der gleichen Stoffe wie bei den Versuchen 2 und 3 enthielt die bei 50 abgezogene Schlacke 0, 5% Kupfer, während das bei 46 abgezogene Metall den gleichen Reinheitsgrad wie beim Beispiel 3 hatte und leicht zu Anoden für elektrolytische Raffinationsverfahren vergossen werden konnte.
Beispiel 5 : Eisenschmelzen im Ausmass von 0, 5 t/h.
In einem Chrommagnesit ausgekleideten Ofen der in den Fig. 18 bis 20 gezeigten Art, der mit Hilfe von Ölbrennern auf 13000 vorgewärmt und zuerst mit Roheisen eines Kohlenstoffgehaltes von 4,1% und einem Gehalt an Silicium von 1,3% beschickt wurde, um ein flüssiges Bad zu ergeben, wurde ein Gemisch von 50 : 50 Erz und Braunkohle in heisser Luft bei den Stellen-38 und 39-- nach Vorwärmung mit Hilfe der abströmenden Verbrennungsgase auf etwa 350 eingebracht. Das feinzermahlene Erz enthielt.
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<tb>
<tb>
66,2% <SEP> Eisen
<tb> 2, <SEP> 7% <SEP> Sitz <SEP>
<tb> 1, <SEP> 1% <SEP> Al2O3
<tb> 1, <SEP> Cf1/0 <SEP> Verbrennungsrückstand
<tb> 29, <SEP> 010 <SEP> undefinierbare <SEP> Stoffe.
<tb>
Die Braunkohle enthielt
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<tb>
<tb> 91,1% <SEP> Kohlenstoff
<tb> 2. <SEP> 70/0 <SEP> flüchtige <SEP> Bestandteile
<tb> 6, <SEP> 2% <SEP> Asche.
<tb>
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Zusätzlich zur Zufuhr von zerkleinertem Material bei-38 und 39 wurde eine angenähert gleiche Menge von Eisen enthaltendem Material über ein vertikales Zubringerohr --61-- aus feuerfestem Material aus einem Vorwärm- und Vorreduzierdrehofen --76-- in das Zentrum der Kammer in Form von Kügelchen eingebracht, die im Drehofen unter Erhitzen auf 12000 und teilweiser Verbrennung von CO-reichen Gasen, die aus dem Ofen abströmen, gebildet worden waren.
Die Kügelchen wurden aus einem 80 bis 20 Gemisch von feingemahlenem Erz und Braunkohle der oben angegebenen Zusammensetzung hergestellt. Beim Auslass am heissen Ende des Drehofen-76- in das Zufuhrrohr --61-- hatten diese Kügelchen einen Gehalt von 90, 1% metallischem Eisen und 4, 2% Kohlenstoff.
Nach etwa 2 h Tätigkeit hatte das entlang des Ringes fliessende Metall einen Kohlenstoffgehalt von 3, 1%. Durch weiteres Einblasen von Sauerstoff mit einem Reinheitsgrad von 99, 5% an den Stellen-43 und 44-in die Raffinierabzweigung --36-- war es möglich, den Kohlenstoff soweit herauszuoxydie-
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führt.
Bei den meisten Eisenschmelzversuchen, die durchgeführt wurden, wurde der Kohlenstoffgehalt in dem bei --46-- abgezogenen Stahl nicht weiter als auf 0, 6% abgesenkt, so dass ein verhältnismässig niedriger Schmelzpunkt und eine gute Fliessbarkeit des flüssigen Stahls erhalten wurden. Jedoch ist es möglich, das im Ofen enthaltene Metall mit Sauerstoff so lange anzublasen, bis Stahl jedes gewünschten Kohlenstoffgehaltes bis herunter zum Weicheisenbereich erhalten wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur kontinuierlichen Verhüttung von kleinstückigen Erzen, oder Konzentraten, in einem Herdofen, wobei diese unter Zuhilfenahme von oder 02-haltigen Gasen und gegebenenfalls unter Zusatz von Brennstoffen eingeschmolzen und das Metall und die Schlacke, gegebenenfalls Stein" getrennt abgezogen werden, und wobei die Schmelze aus der Schmelzzone in eine Frischzone geführt wird, in der Frischen mittels Luft oder mit Sauerstoff angereicherter Luft bewirkt wird und aus der das Metall abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Erz oder Konzentrat in an sich bekannter Weise in die Schmelze hineingeschleudert oder hineinfallen gelassen wird, und die Verbrennungsluft so eingeführt wird, dass eine turbulente, angenähert kreisförmige Bewegung der Schmelze hervorgerufen wird,
dass weiterhin in der Frischzone durch die eingeblasene Luft eine Turbulenz erzeugt wird, und dass die Schlacke im Gegenstrom aus der Frischzone in eine Schlackenabsetzzone geführt und aus dieser abgezogen wird.