Verfahren und Vorrichtung zur Verhüttung von Eisenerz. Beim gewöhnlichen Hochofen wird in das Gestell, den unteren Ofenteil, Luft eingebla sen, und zwar in einer Menge von etwa 3000 m3/t erzeugten Eisens. Der Sauerstoff der Luft verbrennt mit dem weissglühendere Koks zu Kohlenoxyd, während der Stick- stoff praktisch unverändert bleibt. Diese ge waltige Gasmenge erhitzt sich im VL'rbren- nungsraum und steigt in .diesem erhitzten Zustand mit @ einer Temperatur von etwa 1600 C nach oben.
Auf diese Weise wird dem Gestell eine grosse Wärmemenge ent zogen. Um diese nicht zu verlieren, muss man den Hochofen sehr hoch bauen, 2'0 bis 30, m, um dem Gas die Möglichkeit zu geben, die fühlbare Wärme weitgehend auf die her- abrutschende Beschickung zu übertragen.
Wird der Sauerstoffgehalt der eingebla senen Luft erhöht, so vermindert sich die im Ofen je Tonne erzeugten Eisens aufsteigende Gasmenge, da ja lediglich die Sauerstoff menge und nicht -die Stickstoffmenge mass- gebend ist. Dementsprechend wird dem Ge stell weniger Wärme entzogen und der Tem peraturabfall nach der Gicht zu ist steiler, d. h. wenn beim Betrieb mit gewöhnlicher Luft die Gichttemperatur etwa 300 C war, so sinkt sie -mit steigender Sauerstoffkon- zentration allmählich ab, bis sie etwa 100 C, die praktisch zulässige untere Grenze, er reicht.
Auf diese Weise wird Wärme ein gespart, denn die mit dem Gichtgas den Ofen verlassende fühlbare Wärme ist natür- lieh verloren. Dieser Vorgang ist die Haupt- ursache für die Verminderung des Brenn-., stoffverbrauchs.
Die erwähnte untere Grenze der Tempe ratur des Gichtgases von etwa 100 C wird mit einer verhältnismässig geringen Sauer stoffkonzentration erreicht. Geht man noch . weiter, so sinkt einfach diese 100 -Zone im Ofen ab; d. h., der obere Ofenteil, der zwi schen Gicht und der li00 -Zone liegt, arbeitet praktisch nicht mehr. Der Ofen wird also nicht mehr ausgenutzt. Man kann daher einen . derartigen Ofen viel niedriger bauen, wenn man mit sauerstoffreichem Wind arbeitet, und bei Verwendung eines Windes mit hohem Sauerstoffgehalt genügt eine Höhe von weni gen Metern.
Der Hauptvorteil, der sich aus einer sol chen Arbeitsweise, d. h. aus einem solch niedrigen Ofen ergibt, ist die Möglichkeit, mit minderwertigen Möllerbestandteilen zu arbeiten. Weil das gewaltige Gewicht der hohen Beschickungssäule des Hochofens fehlt, wird nur noch ein verhältnismässig niedriger Druck auf die Möllerbestandteile in den untern Ofenteilen ausgeübt, die dementspre chend keine besonderen Festigkeitseigen schaften, wie Widerstandsfähigkeit gegen Druck, Sturz und Abrieb zu haben brauchen. Auch in chemischer Hinsicht liegen die Gren zen für die Möllerbestandteile viel weiter als beim Hochofen, und zwar sowohl bei der Kohle als auch beim Erz.
Erz und Kohle werden ohne wesentliche Rücksicht auf Stückigkeit und Zusammen- Setzung in den Ofen gebracht. Da .die indi rekte Reduktion, nämlich die Reduktion mit CO im Gegensatz zur direkten Reduktion mit C, weniger umfangreich ist als im Hoch Ofen, ist der Kohlenverbrauch höher.
.Steigen- .der Kolhlenverbrauch ist nun beim gewöhn lichen Hochofen nur deshalb ein Nachteil, weil es sich - dort um höchstwertige Kohle handelt, die nur zur Hälfte ihres Hitze wertes im Ofenselbst ausgewertet wird, wäh rend die andere Hälfte sich im Gichtgas fin- det. Dieses Gichtgas ist minderwertig,
es hat einen Heizwert von nur etwa S00 bis 900 kcal/m3. Beim Hochofen wird also hoch weniger Brennstoff in minderwertiges Gas umgewandelt. Beim Niederschachtofen, der mit sauerstoffreicherem Wind als Luft be trieben wird, ist das Umgekehrte der Fall. Man -geht von minderwertigem Brennstoff aus und erzeugt ein Gas mit etwa 26,00 keal@m', d. h. ein Gas mit einem etwa drei mal so hohen Heizwert.
Im Gegensatz zum Hochofen ist also im genannten. Nieder schachtofen .die Gaserzeugung ein Vorteil.
Das Gas, welches auf diese Weise ge wonnen wird, findet seine Verwendung ausserhalb des Ofens zu Zwecken, die- nicht unmittelbar mit-. der Verhüttung zusammen hängen. Dabei geht aber die fühlbare Wärme des Gases verloren.
Es wurde nun gefunden, .dass man Eisen erz mit einem Wind, -der einen höheren Sauer stoffgehalt als Luft aufweist, im geschlosse nen Schaohtofen zweckmässig verhütten kann, indem man den Brennstoff getrennt von den übrigen Möllerbestandteilen in den Ofen ein führt und mindestens das Erz vor .dem Ein füllen in den Ofen durch Verbrennung des im Ofen entstehenden Reduktionsgases erhitzt.
i Für die Durchführung des Verfahrens geht man beispielsweise von einem geschlos senen Niederschachtafen aus, der in üblicher Weise an der Gicht mit einem Doppelver- schluss versehen ist. Dort erfolgt aber nur die Zugabe des Brennstoffes, während das Erz, die Zuschläge und -gegebenenfalls der Schrott seitwärts in den. Ofen eingeführt wer- den.
Die Zufuhr .dieser Möllerbestandteile ge schieht zweckmässig durch einen kleinen Dreh ofen, der an eine seitliche Öffnung im Nie- derschachtofen angeschlossen ist. Das Re duktionsgis strömt alsdann vom Nieder- schachtofen direkt in den Drehofen, wo es durch Windzugabe - verbrannt wird.
Die durch den Drehofen wandernden Möllerbe- standteile werden, bevor sie in den Scha.cht- oTen einfallen, zweckmässigerweise nur so hoch erhitzt, dass sie gerade noch unter der Erweichungstemperatur bleiben und ein Zu sammenbacken vermieden wird. Im seitlichen Drehofen kann ausser der Trocknung und Erhitzung, sofern der Möller z. B. Karbonate enthält, auch eine Röstung erfolgen.
Das Erz kann mit etwa 1'00-0 C in .den Niederschacht- ofen fallen und dort von -dem entgegenströ- menden CO leicht zu Fe0 reduziert werden. Der Wärmebedarf im Gestell ist daher ver- hältniemässig niedrig.
Zur Vorbehandlung des Erzes wird vor teilhaft nur soviel Gas verwendet, als dazu erforderlich ist. Wenn man mit hohem Schrottzusatz arbeitet, kann es sein, dass alles anfallende Gas für diesen Zweck aus genutzt werden muss, da die Gasmenge wegern des geringen Kohleaufwandes nur gering ist.
Im allgemeinen bleibt -aber noch ein. Ü'ber- schuss an Gas. Diesen. Überschuss kann man unmittelbar aus dem Schachtofen abzapfen, und zwar entweder oberhalb oder unterhalb oder teils oberhalb und teils unterhalb der Bieschickung. Da.
im Schachtofen ein Über druck herrscht, lässt sich das Verhältnis zwi schen der zur Vorbehandlung des Erzes not wendigen und der als Mersehuss abzuziehen den Reduktionsgasmenge durch Drosselung der rAbzugsleitung, z. B. durch .einen Schie ber, leicht einstellen. Nimmt man das Gas unterhalb der .Beschickung ab, so kann man ein Nutzgas erhalten, das fast nur aus CO besteht und daher mindestens einen Heizwert von 26100-\1icaMm@ hat.
Das Gas, welches man oberhalb der Beschickung entnimmt, hat schon etwas Oxydation durch die oben. er wähnte Vörreduktion des Erzes erfahren und weist daher einen etwas geringeren Heizwert auf.
Die Zeichnung stellt in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel für eine Vor richtung dar, die sich besonders vorteilhaft zur Durchführung des beschriebenen Verfah rens eignet. Mit 1 ist der Niederschachtofen bezeichnet. Bei 2 sind die Formen angedeu tet, durch welche der sauerstoffreiche Wind eingeblasen wird. Bei 3 ist der Gichtver- schluss sichtbar und mit 4 ist der Drehofen bezeichnet, welcher an den Ofen 1 angeschlos sen ist. Die Abzapföffnungen für das Reduk tionsgas können an beliebiger Stelle liegen und sind daher nicht eingezeichnet, ebenso wie die Windzuführung zum Drehofen.
Method and device for smelting iron ore. In the ordinary blast furnace, air is blown into the frame, the lower part of the furnace, in an amount of about 3000 m3 / t of iron produced. The oxygen in the air burns with the more white-hot coke to form carbon oxide, while the nitrogen remains practically unchanged. This enormous amount of gas heats up in the combustion chamber and rises in this heated state with a temperature of about 1600 ° C.
In this way, a large amount of heat is drawn from the frame. In order not to lose this, the blast furnace has to be built very high, 2'0 to 30.
If the oxygen content of the air blown in is increased, the amount of gas that rises per tonne of iron in the furnace is reduced, since only the amount of oxygen and not the amount of nitrogen is decisive. Accordingly, less heat is extracted from the Ge and the temperature drop after the gout is steeper, i.e. H. If the top temperature was around 300 ° C when operating with normal air, it gradually falls - with increasing oxygen concentration - until it reaches around 100 ° C, the practically permissible lower limit.
In this way, heat is saved, because the sensible heat leaving the furnace with the furnace gas is naturally lost. This process is the main cause of the reduction in fuel consumption.
The mentioned lower limit of the tempe temperature of the furnace gas of about 100 C is achieved with a relatively low oxygen concentration. You can still go. further, this 100 zone simply sinks in the furnace; d. In other words, the upper part of the furnace, which lies between the gout and the li00 zone, practically no longer works. The furnace is no longer being used. So one can. Build such a furnace much lower when working with oxygen-rich wind, and when using a wind with a high oxygen content a height of a few meters is sufficient.
The main advantage of such a way of working, i. H. resulting from such a low oven is the possibility of working with inferior Möller components. Because the enormous weight of the high charging column of the blast furnace is missing, only a relatively low pressure is exerted on the Möller components in the lower furnace parts, which accordingly do not need to have any special strength properties, such as resistance to pressure, falls and abrasion. From a chemical point of view, too, the limits for the Möller components are much wider than for the blast furnace, both for coal and for ore.
Ore and coal are brought into the furnace without any significant consideration of lump size or composition. Since the indirect reduction, namely the reduction with CO in contrast to the direct reduction with C, is less extensive than in the blast furnace, the coal consumption is higher.
Increasing coal consumption is only a disadvantage in the normal blast furnace because it is the highest quality coal, only half of which is evaluated in the furnace itself, while the other half is in the furnace gas . This furnace gas is inferior,
it has a calorific value of only around 500 to 900 kcal / m3. In the blast furnace, much less fuel is converted into inferior gas. The reverse is the case with the low-shaft furnace, which is operated with wind that is more oxygen-rich than air. Assume inferior fuel and produce a gas with about 26.00 keal @ m ', i.e. H. a gas with a calorific value three times as high.
In contrast to the blast furnace is in the above. Low shaft furnace. The gas generation is an advantage.
The gas that is obtained in this way is used outside of the furnace for purposes that are not directly involved. the smelting are related. But the sensible heat of the gas is lost.
It has now been found that iron ore can be conveniently smelted in a closed furnace with a wind that has a higher oxygen content than air, by introducing the fuel into the furnace separately from the other burner components and at least the ore Before .dem A fill in the furnace is heated by burning the reducing gas produced in the furnace.
For the implementation of the method one starts, for example, from a closed lower shaft port which is provided in the usual way with a double lock on the top. There, however, only the fuel is added, while the ore, the surcharges and, if necessary, the scrap are fed sideways into the Furnace to be introduced.
The supply of these Möller constituents takes place expediently through a small rotary oven which is connected to a lateral opening in the lower shaft oven. The reduction gis then flows from the low-shaft furnace directly into the rotary kiln, where it is burned by adding wind.
The Möller constituents moving through the rotary kiln, before they fall into the Scha.chtoTen, are expediently only heated to such an extent that they remain just below the softening temperature and caking is avoided. In the side rotary kiln, in addition to drying and heating, if the Möller z. B. contains carbonates, can also be roasted.
The ore can fall at about 1'00-0 C in the low-shaft furnace and there it can be easily reduced to Fe0 by the countercurrent CO. The heat requirement in the frame is therefore relatively low.
To pretreat the ore, only as much gas is used as is necessary before geous. If you work with a high amount of scrap, it may be that all the gas that accumulates has to be used for this purpose, since the amount of gas is only small because of the low amount of coal used.
In general -but there is still one. Excess of gas. This one. Surplus can be drawn off directly from the shaft furnace, either above or below or partly above and partly below the feed. There.
If there is overpressure in the shaft furnace, the ratio between the required for pretreatment of the ore and the Mersehuss to deduct the amount of reducing gas by throttling the exhaust line, z. B. by .a slider, easily set. If the gas is removed from below the charge, a useful gas can be obtained which consists almost entirely of CO and therefore has at least a calorific value of 26100- \ 1icaMm @.
The gas, which is taken from above the feed, already has some oxidation from the above. he thought he had experienced pre-reduction of the ore and therefore has a somewhat lower calorific value.
The drawing is a schematic representation of an embodiment of a device that is particularly advantageous for performing the procedural described rens. With 1 the low shaft furnace is designated. At 2, the forms are indicated through which the oxygen-rich wind is blown. The top seal is visible at 3 and the rotary kiln, which is connected to the kiln 1, is denoted by 4. The tap openings for the reducing gas can be anywhere and are therefore not shown, as is the wind feed to the rotary kiln.