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Verfahren zur Herstellung von im Schachtofen zu sinternden Zusammenballungen aus einer
Mischung von Feinerz, Gichtstaub, Kiesabbränden u. dgl. mit feinem Brennstoff.
Beim Stückigmachen von Feinerz, Gichtstaub, Kiesabbränden u. dgl. durch sinterndes Brennen der vorgeformten Masse im Schachtofen zeigte sich die nachteilige Erscheinung, dass der zwischen die Formlinge aufgegebene feine Brennstoff (z. B. Koksgrus) durch den
Gasstrom dem Ofen in erheblichen Mengen entführt wurde. Besonders störend wurde dieser
Umstand dadurch, dass das Fortwehen nicht immer auf allen Teilen desselben Querschnittes gleichmässig erfolgte, so dass das Feuer stellenweise voraneilte und dadurch einen regelmässigen Ofengang erschwerte. Grobstückiger Koks liess diesen Nachteil zwar vermeiden, das Sintergut wurde dabei aber nach mehreren Richtungen ungünstiger beeinflusst als bei Koksgrus.
Es wurden deshalb Versuche angestellt, bei denen das mit dem zum Sintern erforder- lichen feinen Brennstoff innig vermischte Feinerz u. dgl. als Presskörper in den Schachtofen gelangte. Ein solches Verfahren war übrigens schon früher als Ersatz der Konvertersinterung vorgeschlagen. Dabei zeigten sich aber verschiedene Nachteile, die einen guten Ofenbetrieb praktisch unmöglich machten und erst durch das vorliegende Verfahren befriedigend beseitigt werden konnten.
Entsprechend den bisherigen Anschauungen suchte man zunächst durch hohen Druck in geeigneten Pressen genügend feste Formlinge zu bekommen, die sowohl die Überführung in den Schachtofen aushielten, wie auch vor oder bei der Sinterung nicht zersprangen. Solche Pressen arbeiten mit einem geringen Wasserzusatz nach dem sogenannten Trockenpressverfahren und haben an anderen Stellen für Feinerze und auch für Zement gute Ergebnisse geliefert. Im Schachtofen zerfiel indessen der aus Feinerz und Koksgrus derart hergestellte Formling so weitgehend, dass das Feuer häufig dadurch erlosch oder ganz einseitig in die Höhe kam.
Der Zusatz geeigneter Bindemittel bewirkte zwar eine gewisse Besserung, aber dadurch wurde dann wieder das Verfahren umständlicher und kaum wirtschaftlicher, als bei Verwendung noch grösserer Zusätze an Bindemitteln und auf das Pressen direkt, ohne Sinterung, folgendem Beschicken des Hochofens.
Die Erklärung für ein solches Verhalten der trockengepressten Formlinge, welches nach den guten Erfahrungen bei deren Sintern im Kanal-oder Ringofen gar nicht vorauszusehen war, wurde darin gefunden, dass im Schachtofen der Temperaturanstieg zu plötzlich geschieht, um die Entweichung grösserer Mengen von Wasserdampf ohne Zertrümmerung des dichten Ziegels zu ermöglichen. Wenn auch der Wasserzusatz bei der Trockenpressung an sich gering ist, so findet bei der Erhitzung doch der Dampf nu-ganz enge Kanäle zum Entweichen, denn die einzelnen Teilchen sind durch den hohen Pressdruck ausserordentlich eng aneinandergelagert.
Auf dieser Erkenntnis wurde die Überlegung aufgebaut, dass ein selbst beträchtlich höherer Wassergehalt dann keine Zertrümmerung mehr bewirken würde, wenn durch das Vorhandensein von reichlich Wasser genügend Poren oder Kanäle vorhanden sind. Indessen gelangten die mit höherem Wassergehalt in Trockenpressen angestellten Versuche zu keinem befriedigenden Ergebnis, wohl aber war dieses der Fall, wenn man den Wasserzusatz noch weiter erhöhte und dann die Mischung von Feinerz mit Koksgrus in einer Strangpresse, also nach dem ausgesprochenen Nasspressverfahren, zusammenballt. Solche Formlinge liessen
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sich mit dem vollen Wassergehalt, ohne Vortrocknung, gut in den Ofen bringen und zerplatzten auch nicht beim Sintern.
Der Wassergehalt ist zwar beim Nasspressen wesentlich höher als beim Trockenpressen, aber er möglicht gerade dadurch ein besseres Entweichen des Dampfes. Einmal saugt sich nämlich der feine Brennstoff (Koksgrus) bis in seine innersten Poren mit Wasser voll und sodann lagert sich auch das nicht in die Poren der einzelnen Brennstoff- oder EI zteilchen eingedrungene Wasser um und zwischen diese. Steigt nun die Temperatur von aussen nach innen fortschreitend in dem Formling ; so kann sie in irgendeiner Umhüllungszone auf mehr als IOOO C erst dann steigen, wenn an dieser Stelle alles Wasser verdampft ist. Dadurch findet dann der Wasserdampf genügend Kanäle zum Entweichen. Der hohe Wassergehalt wirkt gewissermassen wie ein allmählich auf den Innenkern einschrumpfender Wassermantel.
Bei dieser Arbeitsweise ist nun die Zumischung des Brennstoffes zum Feinerz besonders günstig und liefert z. B. auch hinsichtlich der Festigkeit gegen Zermullen im Ofen wesentlich bessere Ergebnisse, als wenn man allein das Feinerz in bekannter Weise durch die Nasspresse vorformen und dann klein-oder grobstückigen Brennstoff zwischen den Formlingen zum Sintern im Schachtofen verwenden würde. Eine einfache Überlegung lässt dieses erkennen.
Braucht man z. B. 8 v. H. Koksgrus zum Sintern, so ist das Raumverhältnis von Erz und Koksgrus I : 0-35. Mit anderen Worten heisst dieses, dass der Raumanteil des porösen Koksgruses rund 25 v. H. in der Mischung beträgt und dass die bedeutende aus dem Koksgrus entweichende Wassermenge in noch stärkerem Verhältnis mehr Kanäle zum Entweichen des Wasserdampfes freilegt, als beim Erzformling ohne Koksgruszusatz.
Ein weiterer Vorteil gegenüber den bisherigen Verfahren besteht darin, dass durch das Verschwinden ziemlich erheblicher Wassermengen und durch das Ausbrennen des dem Erze beigemengten Koks stark poröse Zusammenballungen entstehen.
Das Verfahren wird beispielsweise so ausgeführt, dass man abgewogene Mengen von Feinerz und Koksgrus oder anderem feinen Brennstoff (Abfälle) im Verhältnis I2 : 1 mit reichlichem Wasserzusatz in einem sogenannten Tonschneider vermischt und die weiche, gut knetbare Masse einer Strangpresse zuführt. Die von der letzteren erzeugten kurzen Strangstücke fallen auf eine Aufgabevorrichtung des Schachtofens, den man mit recht hochliegendem Feuer führt. Dadurch wird eine schnelle Erhitzung auf Sintertemperatur erreicht, die für das Erzeugnis aus mehreren Gründen günstig ist. Es lassen sich natürlich auch Zusätze von geeigneten Reaktionsstoffen oder Bindemitteln vor Tonschneider und Strangpresse zum Feinerz zusetzen.
Man hat früher bereits in der Zementindustrie steifen Schlamm mit feinem Brennstoff vermengt und daraus Formkörper für Schachtöfen zum Sintern hergestellt. Hiebei setzte man die Formkörper aber erst dann in die Ofen, nachdem sie durch einen besonderen Trockenprozess das Wasser wieder verloren hatten. Bei dem vorliegenden Verfahren wird dagegen eine solche besondere Trocknung mit ihren Umständen und Kosten vermieden.