Verfahren zur Verhüttung von Eisenerzen im Sauerstoff Niedersehaehtofen. Das Verhütten von Eisenerz im Sauer- stoff-N;ederschachtofen, d. h. in einem Nie derschachtofen, der mit einem Wind betrie ben wird, welcher einen höheren Sauerstoff halt als Luft aufweist, verlangt, soweit es bisher vorgeschlagen worden ist., gegen- über dem Hochofen mehr Kohle. Bei der ge ringen Beschickungshöhe und dem kleinen Anteil der indirekten Reduktion ist der Koh lenverbrauch höher als im Hochofen.
Die Re duktion mit Kohlenoxyd ist beim Sauerstoff- Niederschachtofen nicht von solcher Bedeu- tunö wie beim Hochofen. Dieser Mehrver- brauch an Kohle ist vor allen Dingen dann kein Nachteil, wenn minderwertige, billige Kohle in genügendem Umfange zur Ver- fügltng steht, und wenn am Verhüttungsort ein so grosser Gasbedarf vorhanden ist, dass die anfallenden Gasmengen ohne weiteres verbraucht werden können.
Es gibt aber Fälle, in denen das Arbei ten mit einem Überschuss an Kohle nicht zweckmässig ist. Solche Fälle liegen vor, wenn man mit sehr feinstückigen Möllerbestand- teilen arbeiten muss. In -der Natur kommen vielfach Erze vor, die in feinkörniger Form gewonnen werden. Solche Erze sind im Hoch ofen überhaupt nicht verwendbar, oder sie müssen vorher einer sorgfältigen Aufberei tung unterzogen werden, beispielsweise auch einer Sinterung. Das nachstehend beschrie bene Verfahren ermöglicht es, im Sauerstoff Niederschachtofen solcbe Erze zu verarbei ten.
Man wählt zur Verarbeitung auch Fein- kohle, verwendet also den Brennstoff eben falls in feinstückiger Form. Wenn man aber den Möller unmittelbar in feinstüokiger Form in den Sauerstoff-Nieders chachtofen bringen würde, wäre die Arbeitsweise im Ofen bedeu tend erschwert. Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren, mit welchem die Schwierigkeit beseitigt werden kann.
Gemäss der Erfindung wird zur Verhüt tung von Eisenerzen im Sauerstoff-Nieder- achachtofen derart verfahren, dass man von feinstückiger Kohle und ebensolchen Möller- bestandteilen ausgeht und die gesamte Be schickung vor Eintritt in den Schachtofen einer Erhitzung bis zum Zusammenbacken unterwirft.
Der feinstückige Möller kann auf diese Weise in teilweise gesinterte Form über geführt werden, wobei infolge des Zusatzas der Kohle zu dem Möller die einzelnen Brok- ken nicht fast, sondern leicht zerbrechlich sind. Wenn diese Brocken in den Sauerstoff - Niederschachtofen einfallen, können sie zer brechen und eine Korngrösse bilden, die sieh in ausgezeichneter Weise für den Betrieb des Niedersehaehtofens eignet.
Die Erhitzung wird vorteilhaft dadurch vorgenommen, :dass man die Beschickung in feinstöckiger Form durch einen Drehofen schickt, der mit Gas beheizt ist. Es ist bereits vorgeschlagen worden, einen derartigen Dreh ofen zur Vorerhitzung des Erzes zu benutzen und die Kohle getrennt von den übrigen Möllerbestandteilen dem S.auerstoff-Nie,der- schachtofen zuzuführen, Dae Erz wird ',
bei diesem Vorschlag im Drehofen bis auf etwa 1000 C erhitzt, also bis zu einer Temperatur, bei der es zur Vorreduktion mit Kohlenoxyd geeignet, aber noch nicht gesintert ist.
Eine Sinterung des Erzes würde bei der getrenn ten Zuführung von Erz und Kohle zum Nie derschachtofen erhebliche .Störungen: hervor rufen und den Betrieb ,des Ofens unmöglich machen. Infolgedessen wird bei der vor beschriebenen Arbeitsweise darauf geachtet, ,dass die Erhitzung -des Erzas nur biss etwa 1000 C steigt.
Im Gegensatz dazu ist es bei dem vor liegenden Verfahren, bei welchem nicht nur das Erz, sondern die gesamte Beschickung, also auch die Kohle, vor Eintritt in den Schachtofen erhitzt wird, vorteilhaft, die Erhitzung so weit zu treiben, dass eine leichte Sinterung erfolgt. Die zusammengebackenen Möllerbestandteile bröckeln dann leicht wie der auseinander, wenn sie in den Schacht ofen fallen.
Die gesamte Beschickung (Erz und Kohle) nimmt bei .der bereits beschriebenen Aus führungsform des vorliegenden Verfahrens ihren. 'Weg durch die heissen Flammengase im Drehofen. Sie rutscht diesen Flammen gasen .entgegen. Die Flammengase können nun dadurch erzeugt werden, dass man den aufsteigenden Reduktiousgasen aus dem Schachtofen: Wind zuführt und auf diese Weise däe Gase im Drehofen verbrennt.
Erz und Kohle rutschen also durch den Dreh ofen in der Richtung nach dem Sauerstoff- Niederschachtofen. Auf diesem Wege strö men ihnen die heissen Flammengase entgegen und erhitzen den Möller auf eine geeignete Temperatur, die Mnrencht, um eine Sinterung in dem angegebenen Sinne hervorzurufen. Das Entstehen eines grossen Kuchens kann durch die Anwesenheit des Brennstoffes ver hindert werden.
Ein gewisses Zusammen backen ist aber bei dem feinstückigen Erz notwendig, um es in die Form grösserer Stücke überzuführen.
Die Windzuführung zudem Reduktions gas aus .dem Niederschachtofen erfolgt vor- t.eilhafterweis5 erst im Drehofen selbst. Dort kann alsdann das Gas, welches aus dem Sauerstoff-Niederschachtofen aufsteigt, mit langer Flamme brennen. Erfahrungsgemäss tragen die Flammengase im Drehofen nur wenig zur Verbrennung der Kohle bei, die sich mit dem Erz gemischt im Möller vor findet.
Die Flammengase bestreichen nur d_-'e Oberfläche des äm Drehofen nach abwärts bewegten Möl'lers, sind aber nicht in -der Lage und auch nicht gezwungen, den gesam ten Möller zu durchstreichen, so wie es etwa die Gase im Niederschachtofen tun müssen. Infolgedessen wird die Kohle, welche dem 14Zöller beigemischt ist, im wesentlichen bloss erhitzt, nicht aber verbrannt.
Die Kohlen säure und der Sauerstoff verbrennen die Kohle kaum, dagegen - können. .sie eine so weitgehende Erhitzung der gesamten Beschik- kung bewirken, dass .die Kohle vollständig entgast wird. Diese Erhitzung kann auch 'bewirken, dass die Kohle und das Erz im Drehofen bereits miteinander reagieren.
So bald Kohle und Erz durch die über sie hin- wegstreichendenFlammengase genügend hoch erhitzt sind, beginnen sie aufeinander einzu wirken, und das dabei entstehen@d'elZeä#ktions- ga,s, welches aus Kohlenoxyd und Kohlen säure besteht, steigt aus der festen Beschik- kung hoch und geht in :die Abgase über. Die Gasphase kann nun so viel freien .Sauerstoff erhalten, dass das in die Gasphase aus der Beschickung übertretende Kohlenoxyd prak tisch vollkommen zu KoMendioxyd verbrannt wird.
Die Zuführung des Sauerstoffes kann durch den. Wind erfolgen, der am untern Ende des Drehofens eingeführt -wird und des sen Menge leicht geregelt werden kann. Dieser Wind kann entweder aus Luft oder aus einem sauerstoffreicheren Gas bestehen. Es ist aber im allgemeinen völlig überflüssig, eine An reicherung an Sauerstoff vorzunehmen, weil das Gas, welches den Drehofen verlässt, kaum einen technischen Wert besitzt und auch in seiner fühlbaren: Wärme weitgehend ausge nutzt wurde.
Wenn man daher den Gehalt an Stickstoff durch Erhöhung des Sauerstoff- gehaltes heruntersetzt, wird im allgemeinen kein Vorteil erreicht, E' ist.
zweckmässig, die vom Sauerstoff- Niedcrschaehtofen ummittelbar in den Dreh ofen übertretenden Reduktionsgase derart mit Luft zu vermischen, da.ss eine restlose Ver brennung der Gase sowie des aus der Be- schichung aufsteigenden Kohlenoxydes ge- ist. Der Heizwert des Reduktions gases wird alsdann vollkommen ausgenutzt. Kann die fühlbare Wärme praktisch voll- tä:
n dig auf die Beschickung übertragen wer den, so sind die Verbrennungsgase, die am obern Ende des Ofens austreten, wertlos. Man kann in diesem Falle mit offenem Drehofen arbeiten, was gleichzeitig bedeutet, dass auch derSauerstoff-Niedersthachtofen offen arbei tet, weil der Drehofen die Fortsetzung des Niederscha.chtofens darstellt.
Es kann vorkommen, dass bei besonders ;iinstigen Betriebsverhältnissen im Sauer- -#toff-Niederschaclitofen mehr Gas erzeugt @s ird, als für die beschriebene Erhitzung der Beschickung bis zum Zusammenbacken not- @,-endig ist. In diesem Falle kann man den Uberschuss leicht a.us dem Sauerstoff-Nieder- schachtofen abzapfen, bevor das Gas in den Drehofen eintritt.
Bei der beachriebenen Ausführungsart des Verfahrens kann das Erz im Drehofen nicht nur getrocknet, geglüh-i., erhitzt und gegebe nenfalls geröstet, sondern auch weitgehend vormduziert werden. Beim Eintritt in den Sauerstoff-Niederschachtofen kann es im we sentlichen in Eisenschwamm und Eisenoxyd (F e0) übergeführt sein, während die höheren Eisenoxyde praktisch vollständig reduziert sind.
Die feste Beschickung aus Feinerz und Feinkohle kann in Sinter übergegangen sein, der keinen festen, zusammenhängenden Ku chen bildet, sondern bei Zumischuneiner -;
-eniigenden Menge Kohle sehr locker ist und be_m Abrutschen aus dem Drehofen in den Sauerstoff-Niederscha.chtofen zerbricht. Die Verhältnisse liegen bei denn vorliegenden Ver fahren ganz anders als beim normalen Sin tern, bei zvelehem bloss etwa 6 bis 7 % Fein kohle dem Erz zugegeben wird. Diese Kohle reicht: gerade hin, um die für die Sinterung notwf@ii.d:ge Wärm < : und Temperatur zu lie- fern. Beim vorliegenden Verfahren ist jedoch die gesamte Beschickungskohle dem Erz bei gemischt, z.
B. rund 500 kg Kohle pro Tonne erzeugten Eisens. Man rechnet für ein Erz, das etwa 50% Eisen enthält., mit einer Zu gabe von 25% des Erzgewichtes. an Kohle. Wenn man also ein Erz verwendet, von dem zwei Tonnen zur Erzeugung von einer Tonne Eisen benötigt werden, beträgt der Zusschlag 500 kg Feinkohle. Im Drehofen kann bei .dem vorliegenden Verfahren eine ;sehr grosse Vor arbeit geleistet werden, und zwar kann un gefähr die Hälfte des gesamten Wärmebedar fes, im Drehofen aufgebracht werden.
Der Sauerstoff-Nieders,chachtofen hat alsdann im Verhältnis dazu wenig Arbeit zu leisten, d. h. nur noch rund die Hälfte des gesamten Wärmbedarfes aufzubringen. Beim Sauer- stoff-Niedersthaohtofen handelt es sich aber um Wärme hoher Qualität, um Kalorien, die nicht, wie z.
B. im Drehofen, zur Erzeugung einer Temperatur von etwas mehr als 1000 C erforderlich sind, sondern um Kalorien, die auf einem solchen Temperaturniveau zurVer- fügung stehen, dass sie in der Lage sind, Eisen und -Schlacken zu schmelzen.
Die Ar beitsteilung, welche sich aus dem erfindungs gemässen Verfahren ergeben kann, ist daher sehr sinnvoll, -denn das Arbeiten mit hoch- haltigem Sauerstoff ergibt eine sehr wert volle Wärme, und bei dieser Arbeitsweise wird gerade der wertvollste Teil dort verwen det, wo er notwendig ist, während die nicht so wertvolle Wärme zu den vorbereitenden Arbeiten im Drehofen verbraucht wird. Die aus dem Drehofen in den Sauerstoff-Nieder- sch:
aohtofen fallende Beschickung russ in die sem le-digl--ch noch fertig reduziert werden, und dann erfolgt das Schmelzen.
Insgesamt ist zur Erzeugung einer Tonne flüss'_gen Roheisens eine Wärmemenge von rund 3 X 10s kcal erforderlich. Wird der Be- s.chi.ckungskohlenstoff praktisch vollkommen zu Kohlendioxyd verbrannt, so sind rund 450 kg Kohle zur Erzeugung dieser Wärme menge notwendig. Dazu kommen noch etwa 50 kg Kohle zur Aufkohlung des Roheisens auf einen Kohlenstoffgehalt von 3- bis 4/'#,9', Von den 450 kg Kohle wird normalerweise nur ein kleiner Teil im Drehofen direkt ver brannt, der grössere Teil dient zur Reduktion des Erzes.
Das neue Verfahren ermöglicht es, den Sauerstoffgehalt .des Primärwindes, also des Windes, der unten im Sauerstoff-Nieder- schachtofen eingeblasen wird, herabzusetzen. Die Temperaturverhältnisse liegen bei der beschriebenen Arbeitsweise im Sauerstoff N:ederschachtofen so hoch, dass man in den meisten Fällen nicht mit 80 bis <B>9:0%</B> Sauer stoffgehalt im Wind arbeiten muss. Man kann unter diese Grenze heruntergehen und da durch wirtschaftlich optimale Arbeitsverhält nisse schaffen.
Die bei Herabsetzung des Sauerstoffgehaltes im Primärwind entstehen den Reduktionsgase sind zwar nicht mehr so hochwertig, wie bei sauerstoffmeichem Wind; aber sie genügen für die Verbrennung im Drehofen mit Hilfe des Sekundärwindes. Man kann auf diese Weise den Heizwert der im Drehrohrofen zu verbrennenden Gase so regeln, dass eine Abzapfung des Überschuss- gases aus dem Schachtofen überflüssig wird.
Arbeitet man im Niederschachtofen mit Wind von sehr hohem Sauerstoffgehalt, so kann man in den meisten Fällen ein hochwer tiges überschüssiges Gas. aus dem Schacht ofen abziehen. In diesem Fall kann es aber vorkommen, dass die Temperatur im Nieder schachtofen sehr hoch ansteigt. Ein Mittel, .diese Temperatur herabzudrücken, besteht darin, dass man dem Primärwind mit hohem. Sauerstoffgehalt Wasser oder Wasserdampf beimischt.
Wenn man mit dem Primärwind Wasser einführt, tsteigt der Kohlebedarf ; gleichzeitig aber liefert der Ofen ein sehr hochwertiges Reduktionsgas.
Unter den beschilderten Arbeitsbedingun- gen kann praktisch aller Schwefel der Be schickung im Sauerstoff-Niederschachtofen in Siliziuimsulfid übergehen. Das SiS steigt dann im Ofen hoch und tritt in den Dreh ofen ein.
Im Drehofen verbrennt das Si:S mit dem eingeführten Sekundärwind zu Kiesel säure und Schwefeldioxyd. Der Schwefel wird als(> als sphwefelipe S4ure mit, den Flam- mengasen durch den Drehofen ins Freie ge führt und damit entfernt.
Die gebildete Kie selsäure, die in Flocken anfällt, wird teil weise mit den Flammengasen weggetragen, teilweise fällt sie in die feste Beschickung und wird damit im gewissen Umfange in, den Sauerstoff-Niederschachtofen zurückgeführt, wo sie in die .Schlacke übergeht. Um die Ver brennung .des SiS zu fördern, empfiehlt es sieh m_tunter, am Ende des Drehofens noch mals Wind einzuführen. Dieser Tertiärwind sichert die vollständige Umsetzung des S:S.
Bisher ist nur von der Verhüttung von Essenerzen gesprochen worden. In derselben Weise, wie dies für Eisenerze allein beschrie ben wurde, lässt sich auch die Verhüttung von andern oxydischen Erzen gleichzeitig mit .der Reduktion von Eisenerzen durchführen. Insbesondere ist nach dem geschilderten Ver fahren die Gewinnung von Ferrolegierungen, wie Ferro-Wolfram und Ferro-Molybdäu möglich.