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Es ist bekannt, dass bei der Reduktion von Eisenoxyd zu Eisen durch Kohlenoxyd weder ein Wärmeaufwand erforderlich ist, noch eine Wärmeentbindung stattfindet.
Aus dieser Tatsache ist die Folgerung abzuleiten, dass man Eisenoxyd durch Kohlenoxyd zu mettallischem Eisen reduzieren kann. ohne dass eine Temperaturveränderung der miteinander reagierenden Körper eintritt, vorausgesetzt natürlich, dass die erforderliche Reaktionstemperatur vorhanden ist, und dass die sonstigen Bedingungen für den Verlauf der Reaktion in dieser Richtung ebenfalls gegeben sind.
Diese Erkenntnis ist von ausserordentlicher Wichtigkeit, da erstens die günstigste Reaktionstemperatur für den Verlauf obiger Reaktion etwa bei 700 bis 800 C liegt und da bei dieser Temperatur im allgemeinen wenigstens die in der Natur vorkommenden Erze noch nicht zu
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giei hfalls in Lösung befindlichen Kohlenstoff zu reagieren vermögen. Alle nicht verschlackten Eisenoxyde sind dagegen, wie die Erfahrung gelehrt hat, durch Gase reduzierbar.
Es besteht bisher in der wissenschaftlichen Welt die allgemeine Anschuung, dass bei der Einwirkung von reduzierenden Gasen auf Eisenoxyde ein stufenweiser Abbau des Sauerstoffes stattfindet, derart, dass Eisenoxyd zunächst in Eisenoxyduloxyd, dieses in Eisenoxydul und tetzteres endlich in metallisches Eisen umgewandelt würde. Wie mehrjährige Studien des Er-
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Nur die bisher unbeachtete Tatsache, dass die durch die obige Gleichung fixierte Reaktion weder exotherm noch endotherm verläuft, ermöglicht die Durchführung eines rationellen Um- wandlungsprozesses, der in den Erzen vorhandenen Eisenoxyde in metallischen Eisen, ohne, wie beim Hochofenprozess, zur Schmelzung der Gangart schreiten zu müssen.
Der Prozess wird wie folgt durchgeführt :
In einem Schachtofen bewegen sich die zu reduzierenden Erze abwärts, während die Reduk- t, ionsgase ihnen entgegen aufwärtsströmen. Sowohl die Erze als auch die Gase müssen, ehe sie in den Schachtofen eintreten, auf die Reaktionstemperatur, im allgemeinen 700 bis 9000 C vor- gewärmt werden.
Bei günstiger Beschaffenheit der Erze genügt dann bei nicht übermässiger Stückgrösse eine Berührung von einigen Stunden zwischen Gas und Erz, um durch die ganze Masse des Erzes hindurch eine Umwandlung der Eisenoxyde in metallisches Eisen unter gleich-
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aus Gründen der rationellen Ausnutzung der Heizgase erwünscht, die Flamme hiebei oxydierend zu gestalten ; man erreicht dadurch nebenbei den Vorteil, etwa in den Erzen vorhandene Eisenoxydule oder Oxyduloxydverbindungen zu Eisenoxyd zu oxydieren.
Zur Reduktion können entweder Generatorgase oder Koksofengase verwendet werden ; es ist nur erforderlich, diese Gase vor Eintritt in den Reduktionsschachtofen auf die Temperatur von zirka 900 C vorzuwärmen, da natürlich diese Gase denjenigen Überschuss an Wärme mit in den Reduktionsofen hineintragen müssen, der erforderlich ist. um den unvermeidlichen Ausstrahlungsverlusten das Gleichgewicht zu halten.
Die Vorwärmung dieser Gase kann in einfacher Weise in den bekannten Cowper-Apparaten erfolgen, die ihrerseits wieder durch Gichtgase des Reduktionsofens geheizt werden.
Die aus den Reduktionsöfen unten heraustretenden Erze werden durch Vorbeigleiten an wassergekühlten eisernen Flächen gekühlt und zum Schlüsse absichtlich durch eine geringe Wassereinspritzung soweit abgekühlt, dass sie bei der Berührung mit der atmosphärischen Luft nicht mehr höher als etwa 150 temperiert sind. Es tritt dann, wie die Erfahrung gelehrt hat, eine Wiederoxydation des metallischen, feinverteilten Eisens nicht ein und das Material kann ohne weitere Vorsichtsmassregeln einer trockenen oder nassen Aufbereitung oder magnetischen Separation zugeführt werden.
Das Verfahren kann in analoger Weise auch für die Abscheidung
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Gasen in Drehrohröfen oder Schachtöfen behandelt werden; je nach der Art desjenigen Apparates, (lessen Anwendung beabsichtigt wird. ergeben sich aber Unterschiede in der Wirkungsweise.
Bei der Anwendung von Drehrohröfen wird meistens im unteren Teil dieser Ofen eine reduzierende Flamme aus Generatorgas gebildet, der dann im oberen Teil durch erneute Luftzufuhr ein oxydierender Charakter gegeben werden soll. Gerade durch die Bildung der reduzierenden Flamme wird nun aber unvermeidlich ein hoher Kohlensäuregeltalt der Gase hervorgerufen, der im oberen Teil des Reduktionsraumes unabänderlich, wenn überhaupt eine Wirkung eintritt, einen allmählichen Abbau der Eisenoxyde herbeiführen muss.
Dadurch wird im unteren Raum des Reduktionsraumes das Vorhandensein von beträchtlichen Mengen von Eisenoxydul bewirkt, dessen Reduzierung durch Kohlenoxyd, wie in dem vorliegenden Patente eingehend dargelegt worden ist. einen hohen Wärmezuschuss erfordert. Dieser Wärmebedarf kann nur durch die
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Aus den Patentschriften aller Erfinder geht deshalb unzweifelhaft hervor, dass die durch diese Verfahren erhabenen Massen gesintert sind und einer späteren Brech- und Feinmahloperation
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gehen für den beabsichtigten Zweck selbst verloren und umhülkn erhebliche Mengen von Eisen- ox\den, die sich dadurch der reduzierenden Einwirkung der Gase entziehen. Der Prozess wird alsounökonomisch.
Es ist nicht bekannt geworden, dass auch nur ein einziges dieser Verfahren in Wirklichkeit erfolgreich praktische Anwendung gefunden hätte.
Wird bei einer derartigen Verfahrensausbildung die Entstehung einer Flamme im Drehrohrofell zu vermeiden versucht, indem man den Spalt zwischen dem rotierenden Teil des Ofens
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die Generatorgase lediglich mit derjenigen Temperatur, die ihnen aus dem Generatorprozess innewohnt (das ist mit zirka 400 bis 5000 C) in den Drehrohrofen ein, und es kann deshalb eine zweckmässige Reduzierung der Erze überhaupt nicht bewirkt werden. Erschwerend tritt bei dieser Anordnung der Apparatur überdies der Umstand in die Erscheinung, dass bekanntlich in Drehrohrofen ein Eindringen der reduzierenden Gase in die Erzmasse nicht stattfindet, sondern dass die Gase nur oberflächlich über die in dem Ofen ihnen entgegenrollenden Erze hinwegströmen.
Gegenüber dem vorgeschlagenen Verfahren fehlt diesen Anordnungen überdies das Moment der Vorwärmung der reduzierenden Gase auf die erforderliche Temperatur von zirka 9000 C.
Solche prinzipielle Mängel weisen auch diejenigen Verfahren auf, bei denen die Behandlung von Erzen durch reduzierende Gase in Schachtofen von relativ grosser Höhe vorgeschlagen worden ist. In den meisten Fällen wird hier beabsichtigt, im oberen Teil des Schachtofens eine oxydierende Flamme zu bilden, um die Erze auf hohe Temperatur vorzuwärmen, und dann wird vorgeschlagen. in den unteren Teil des Schachtofens Generatorgase oder dgl. einzuführen. In allen diesen Formen der Apparatur ist aber nicht darauf Rücksicht genommen worden, dass während der ganzen
Berührungszeit zwischen den Erzen und den reduzierenden Gasen die chemische Zusammen- setzung dieser letzteren in bezug auf das Verhältnis zwischen Kohlensäure und Kohlenoxyd so gehalten werden muss, dass ein allmählicher Abbau der Eisenoxyde nicht eintreten kann.
Es wird überall mit relativ grosser Schachthöhe zu arbeiten versucht, überdies zeigt auch keines dieser Verfahren die Anordnung, dass die reduzierenden Gase auf zirka 9 (MY' vorgewärmt in den
Schachtofen eingeleitet werden.
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dann mit reduzierenden Gasen, zu behandeln. um diejenigen Wärmemengen, die für die Reduktion erforderlich sind. innerhalb der Erzmassen aufzuspeichern. Auch hier kann der beabsichtigte I Zweck nicht erreicht werden, da die erforderlichen Wärmemengen so gross sind. dass während der Anwärmung durch die oxydierende Flamme ganz unvermeidlich eine durchreifende Sinterung der Erze herbeigeführt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung von metallischem Eisen durch Reduktion des in den Erzen enthaltenen Eisenoxydss mittels Kohlenoxyd bei konstant erhaltener. unterhalb der Kinterull, gs- temperatur liegender Temperatur, dadurch gekennzeichnet, dass Erz und Gas. beide zumindest auf die Reaktionstemperatur vorgewärmt, miteinander in Berührung gebracht werden. und dass in dem Gase das Verhältnis von Kohlenoxyd zu Kohlensäure zueinander derart bemessen wird. dass die direkte Umwandlung des Eisenoxydes in metallisches Eisen ohne Zwischenstufe gesichert ist.
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