Verfahren zur Verhüttung in Schachtöfen mit offener Gicht. Es ist bekannt, Eisenerz im offenen elek trischen Ofen zu verhütten. Bei den meisten herrolegierungen wird, sofern sie im elektri- se.hen Ofen erzeugt werden, heute noch so gearbeitet. Diese Arbeitsweise hat aber zwei Nachteile.
Einerseits behindern die an der Beschickungsoberfläche verbrennenden CTase das Arbeiten auf der Gi.chtbühne, ander- -#cits bringt das Arbeiten, mit offenem Schachtofen einen erheblichen wirtschaft- lichen Nachteil mit sich, der in dem Gasver- lnst besteht. Mehr als die Hälfte des Heiz wertes der Reduktionskohle geht auf diesem Weg verloren.
Zur Vermeidung der erwähnten Nachteile und vor allen Dingen zur Steigerung der Wirschaftlichkeit, d. h. zum Auffangen und zur Nutzbarmachung des Ofengases, wurden die Verhüttungsöfen gedeckt. Auf diese Weise kamen Öfen zustande, die sehr gut arbeiten. Sie haben aber die mit der An bringung eines Gewölbes verbundenen wirt schaftlichen und metallurgischen Nachteile.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und Abt :damit die Möglich keit, dass Arbeiten mit einem offenen Ofen -wesentlich günstiger zu gestalten.
Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Verhüttung in Schachtöfen mit offener Gicht besteht darin, dass unterhalb der Beschi.k- kungsoberfläche dass Ofengas abgesaugt wird. In dem Mass, wie das Gas abgesaugt wird, verkleinert sich die Flamme an der Beschik- kungSöberfläche, Sobald die Flamme völlig verschwindet, bedeutet dies, d'ass Luft ange saugt wird.
Im allgemeinen ist es vorteil haft, das Ansaugen von Luft zu vermeiden und nur soviel Gas abzusaugen, dass an der Beschickungsoberfläche noch eine kleine Flamme verbleibt. Diese Flamme ist der An zeiger dafür, dass keine Luft in die Be schickung hineingesaugt wird.
Wenn man .das Gas in der beschriebenen Weise unterhalb der Beschickungsoberfläche absaugt, wird .das Arbeiten auf der Licht bühne nicht mehr durch die Hitze gestört; denn die Wärmeentwicklung entsteht in der Hauptsache durch die verbrennenden Gase. Wenn die Flamme nur klein ist, bleibt die Beschickungsoberfläche verhältnismässig kalt.
Das abgesaugte Ofengas kann in geeigne ter Weise weiter verwendet werden. Es ist bereits früher vorgeschlagen worden, die Be schickung für den Schachtofen in einem Drehof en vorzubereiten. Das aus dem Schacht ofen abgesaugte Ofengas kann nun zur Be- heizung des Drehofens benutzt werden. Dabei wird z. B. wie folgt verfahren: Das Ofengaä wird mit Luftsauerstoff verbrannt, und die Verbrennungsgase führt man im Gegenstrom zu der Beschickung des Drehofens. Auf diese Weise wird sowohl die fühlbare Wärme des abgesaugten Ofengases, als auch sein Heiz wert ausgenützt.
Das vorbereitete, getrock nete, geröstete und vorreduzierte Erz gelangt mit einer Temperatur von rund 1000 in den Schachtofen. in dem e5' fertigreduziert wird und in welchem das anfallendeEisen schmilzt. Je nach der Arbeitsweise und der Beschik- kunb art kann die Temperatur beim Austritt aus dem Drehofen etwas höher oder niedriger sein.
Es ist vorteilhaft, die Flammengaze aus dem Drehofen abzusaugen. Ein weiterer. Vor teil ergibt sich, wenn man den Drehofen mit der Gasabsaugung aus denn Schachtofen der art verbindet, dass .das ganze ,System unter vermindertem Druck steht. Das System braucht dann nicht vollkommen dicht zu sein, da man zur Verbrennung des Ofengases ohne hin Wind dem Drehofen zuführen muss.
Eine besonders. günstige Ausführungsform des. Verfahrens ergibt sich, wenn das Gas aus der Beschickung mit einer solchen Tempera tur abgezogen wird, dass die Niederschlagung des Siliziumsulfids noch nicht erfolgt. Be kanntlich bildet sich in den Schachtöfen in der heissen Zone aus dem Schwefel der Be schickung und der vorhandenen Kieselsäure Siliziumsulfid. Diese Verbindung sublimiert, ohne zu schmelzen. Der Sublimationspunkt liegt aber verhältnismässig hoch, etwa bei 12,00 C.
Wenn man das Gas, in welchem das Siliziumsulfid dampfförmig enthalten ist, ab kühlt, scheidet sich bei Unterschreitung der angegebenen Temperaturgrenze noch kein festes Siliziumoulfid in Form eines Nieder schlages ab. Das Siliziumsulfid wird zwar fest,
ist aber im Gas in feinster Form verteilt und bildet mit ihm einen Kolloidnebel.. Erst bei erheblicher Unterschreitung zier Subli- mationstemperatur tritt die feste Abschei- dung an den kälteren Stellen der Beschik- kung ein. Wenn man daher .das Ofengas bei einer Temperatur abzieht, bei welcher das Siliziumsulfid noch im Gas enthalten ist, gelingt es, die Entschwefelung im Schacht ofen über die Gasphase durchzuführen.
Man muss zu diesem Zweck die Absaugung genü gend tief unter die Beschickungsoberfläche verlegen und das Gas aus einer Zone abneh men, in welcher es noch genügende TemTe- ratur aufweist. Diese Temperatur liegt je nach der Arbeitsweise und -der Zusammen setzung der Besohiekung etwas höher oder niedriger, im allgemeinen aber zwischen 500 und 700 C.
Im Vorstehenden wurde darauf hingewie sen, dass es zweckmässig ist, die Gasabsau- gung nur so weit zu treiben, dass an der Ober fläche der Beschickung noch eine kleine Flamme' übrig bleibt, dass also in die Be- schiekung keine Luft eingesaugt wird. Es gibt aber Fälle, in welchen es vorteilhaft ist, die Absaugung weiter zu treiben und auch Luft in die Beschickung einzusaugen.
Wenn man beispielsweise mit einem .Schachtofen arbeitet, der ausschliesslich mit Kohle be schickt wird und keine zusätzliche Erhitzung durch elektrische Energie erfährt, ist es manchmal wünschenswert, schon nahe an der Oberfläche der Gicht einen. Teil des einge führten Brennstoffes zu verbrennen, um die Beschickung kräftig zu erhitzen. In einen solchen Fall fördert das Ansaugen der Luft die Verbrennung und lässt das gewünscht Ziel leicht erreichen.
Es muss hervorgehoben werden, dass das Verfahren gemäss der Erfindung nicht nur beim Elektroofen mit offener Gicht, sondern auch bei andern offenen Schachtöfen vorteil haft Anwendung finden ::ann. Beispielsweise bewährt sich das Verfahren beim Sauerstoff- Nie@derschachtofen. Es ist bereits früher vor geschlagen worden, den Sauerstoff-Nieder- schachtofen zu schliessen und ein Zweistufen verfahren durchzuführen, dessen erste Stufe in der Erhitzung der Beschickung in einem Drehofen besteht, während die Fertigreduk tion und das Schmelzen im Schachtofen er folgt.
Bei diesem Zweistufenverfahren ist der Schachtofen abgeschlossen und der Drehrohr ofen seitlich an .den Schachtofen angesetzt. Der Drehrohrofen mündet also unmittelbar in den obern Ofenabschluss.
Das Zweistufenverfahren lässt sich aber auch unter Anwendung der vorliegenden Er findung bei offenen Schachtöfen ausführen. Durch das seitliche Absaugen der Ofengase bedarf es zum Abfangen des Gases nicht mehr des oben geschlossenen Ofens, der an der Be schickungsoberfläche mit einemkleinen Über druck arbeitet. Die seitlich abgesaugten Gase können vielmehr nach dem Austragsende des Drehofens übergeleitet werden und das im Drehofen, vorbereitete Gut kann aus dem Austrabsende auf die Oberfläche der Ofen beschickung gebracht werden.
Das: Austra.gs- ende des Drehofens ist dabei geschlossen. In dieses Ende münden die Leitungen für das abgesaugte Ofengas und für den zur Ver brennung erforderlichenWind ein, und ausser dem ist dort der Kanal angebracht, durch den die Beschickung den Drehofen nach dem Schachtofen verlässt.
Um im Drehofen Unterdruck zu erzeugen, kann man in einfachster Weise mit Kamin-
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Zug <SEP> arbeiten. <SEP> Auch <SEP> künstlicher <SEP> Zug <SEP> ist <SEP> vor teilha.ft. <SEP> Auf <SEP> diese <SEP> -Weise <SEP> wird <SEP> das <SEP> Gas <SEP> un .nit.telbar <SEP> aus <SEP> dem <SEP> Schachtofen <SEP> abgesaugt,
<tb> -obei <SEP> die <SEP> verhältnismässig <SEP> hohen <SEP> Tempera- tunen des abgesaugten Gases, welches das Si- liziumsulfid enthält, überhaupt nicht stören.
Der Luftzutritt am Austragsende des Dreh ofens rnuss nicht durch eine besondere Leitung erfol;@en. Es kann auch genügen, dass durch die Undichtheiten bei denAnschlüssen an den Drehofen genügend Luft eintritt. Zweck mässig ist es, diese Luftmenge niedriger zu halten, als der Bedarf zur Verbrennung des Ofengases es verlangt. Man kann dann leicht durch Regelung von Schlitzen und andern Zutrittsöffnungen die richtige Gasluftmi- schungeinstellen.
Wenn man das vorliegende Verfahren bei Elektroöfen anwendet, ergibt ,sich ein Vor teil, der an sich überraschend ist. Man arbei tet im allgemeinen mit Einphasenöfen, die den Nachteil erheblicher Induktionsverluste haben.
Die Zuleitungen beim Einphasenofen kann man zwar bis an den Ofen heran ver- @chachteln. Am Ofen entsteht aber durch die Weiterführung der Leitungen einerseits zur Oberelektrode und anderseits zur Bo,den- elektrode eine -,rosse Schleife und daher auch ehn erheblicher Induktionsverlust.
Nenn man nun nach der Lehre der Er- findixn", arbeitet und das Gas unterhalb der Besehicl@ungsoberfläche absaugt, lässt sieh die Ofenhöhe vermindern. Wenn man aber .die Ofenhöhe vermindert:, wird auch die Strom- schleife kleiner, und der Induktionsverlust geht merklich zurück. Dadurch steigert sich die Ofenleistung, und trotz des niedrigen Ofens wird eine günstigere Leistung erzielt.
Beispielsweise .sei erwähnt, dass ein Elektro ofen normaler Bauart für die Erzeugung von einer Tonne Eisen stündlich etwa. 30100 kWh(t verbraucht. Beim Zweistufenverfahren und unter Vermeidung der hohen Induktionever- luste kann man im gleichen. Ofen jedoch mit niedrigerer Bauart je Tonne Eisen mit etwa 1000 kWh/t auskommen. Wenn man die gleiche Energie aufwendet, kann man statt eine Tonne Roheisen bis zu drei Tonnen pro Stunde herstellen.
Der Induktionsverlust hängt im wesent lichen von der Grösse der Stromschleife ab. Daneben spielt aber im Elektrofeld jedes Metallstück, insbesondere auch der geschlos sene Ofenzylinder eine Rolle. Genau wie im Induktionsofen, wird in diesen Metallteilen Strom induziert, der sich in Wärme umsetzt und damit verloren ist. Je niedriger der Ofen gebaut werden kann, um so weniger benötigt man den Blechzylinder, um den Ofen zu sammenzuhalten. Wird daher bei Absaugung des Ofengases der Ofen nunmehr halb so hoch wie bisher gebaut, so kann man ihn ohne Benutzung des Blechzylinders verankern. Da mit werden die Induktionsverluste weiter her untergedrückt.
Das beschriebene. Verfahren in Verbin- .dung mit dem zweistufigen Arbeiten ermög licht die Verwendung von Feinmaterial. Für den einfachen Hochofen ist Feinmaterial äusserst nachteilig und stückiges Gut Bedin gung für ein gutes Arbeiten.
Beim Zwei stufenverfahren ist es für den Drehofen ge rade umgekehrt. Hat man etückiges und fei nes Material zur Verfügung, so ist es vorteil haft, das Feinmaterial in den Drehofen, zu geben, während man bezüglich des stückigen Materials die Möglichkeit hat, es in den Schachtofen durch die offene Gicht einzu bringen. Stückiger Koks oder stückige Kohle kann man zusammen mit Feinkohle in den Drehofen geben. Mail kann sie aber auch unmittelbar in den Schachtofen bringen. Die Art der Arbeit hängt von den örtlichen Be dingungen ab.
Der Drehofen eignet sich vor zugeweise für feinstückigesMaterial. Stückige Beschickung schadet .dem Drehofen nicht, wird aber nicht so gründlich durchgearbeitet wie feinstückiges Material. Bei feinstücki- gem Material lassen sich die .miteinander reagierenden Stoffe besser mischen, und die Reaktionsoberfläche ist grösser. Im Hochofen ist eine solche Arbeitsweise aus mechanischen Gründen nicht anwendbar.
Wirtschaftlich kommt hinzu, da-ss sehr häufig feinstückiges Material vorliegt, das im Hochofen nicht unmittelbar verarbeitet werden kann, während der Drehofen gerade ein solches Material verlangt. Die Vorberei tung des Möllers im Drehofen wird nur bis zu einer Temperatur von etwa 10i00 C durch geführt, während die Schlussarbeit, die Fer tigreduktion und insbesondre dass Schmelzen im Schachtofen erfolgt.
Wenn sehr feines Material vorliegt, ist es häufig vorteilhaf t, die Temperatur des Möllers im Drehofen so weit zu steigern, dass Sinterung eintritt. Das vJeichwerdende, vorreduzierte Feinerz ver klumpt und schliesst den nicht verbrannten Brennstoff in diesen Klumpen ein. Die ge bildeten Stücke fallen dann in den Schacht ofen, wo sie die fertige Reduktion, erfahren.
Process for smelting in shaft furnaces with open furnace. It is known to smelt iron ore in an open electric furnace. Most of the hero's alloys are still worked in this way today, provided they are produced in an electric furnace. This way of working has two disadvantages.
On the one hand, the CTases that burn on the charging surface prevent work on the platform, on the other hand, working with an open shaft furnace entails a considerable economic disadvantage, which consists in the loss of gas. More than half of the calorific value of the reducing coal is lost in this way.
To avoid the disadvantages mentioned and above all to increase economic efficiency, i. H. The smelting furnaces were covered to collect and make use of the furnace gas. This is how ovens came about that work very well. But they have the economic and metallurgical disadvantages associated with the installation of a vault.
The present invention avoids these disadvantages and abbot: thus the possibility of working with an open furnace -much cheaper.
The method according to the invention for smelting in shaft furnaces with an open furnace consists in that the furnace gas is sucked off below the charging surface. As the gas is sucked off, the flame on the loading surface becomes smaller. As soon as the flame disappears completely, this means that air is sucked in.
In general, it is advantageous to avoid sucking in air and only suck in enough gas that a small flame still remains on the loading surface. This flame is the indicator that no air is being sucked into the loading.
If you .das sucked off the gas in the manner described below the loading surface, working on the light stage is no longer disturbed by the heat; because the heat development is mainly caused by the burning gases. If the flame is only small, the loading surface will remain relatively cold.
The extracted furnace gas can be used further in a suitable manner. It has been proposed earlier to prepare the loading for the shaft furnace in a rotary kiln. The furnace gas extracted from the shaft furnace can now be used to heat the rotary kiln. It is z. B. proceed as follows: The furnace gas is burned with atmospheric oxygen, and the combustion gases are fed in countercurrent to the charging of the rotary kiln. In this way, both the sensible heat of the extracted furnace gas and its calorific value are used.
The prepared, dried, roasted and pre-reduced ore enters the shaft furnace at a temperature of around 1000. in which e5 'is completely reduced and in which the resulting iron melts. Depending on the mode of operation and the type of loading, the temperature at the exit from the rotary kiln can be slightly higher or lower.
It is advantageous to suck the flame gauze out of the rotary kiln. Another. There is an advantage if you connect the rotary furnace with the gas extraction from the shaft furnace in such a way that the whole system is under reduced pressure. The system does not then need to be completely leak-proof, since wind must be fed to the rotary kiln to burn the furnace gas.
One special. A favorable embodiment of the process is obtained when the gas is withdrawn from the charge at such a temperature that the silicon sulfide is not yet precipitated. It is known that silicon sulphide is formed in the shaft furnaces in the hot zone from the sulfur in the charge and the existing silica. This connection sublimes without melting. The sublimation point is, however, relatively high, around 12.00 C.
If the gas in which the silicon sulfide is contained in vapor form is cooled, no solid silicon sulfide is deposited in the form of a precipitate if the temperature falls below the specified limit. The silicon sulfide becomes solid,
However, it is distributed in the finest form in the gas and forms a colloid mist with it. Only when the sublimation temperature is significantly below the sublimation temperature does the solid separation occur at the colder points of the charge. If, therefore, the furnace gas is withdrawn at a temperature at which the silicon sulfide is still contained in the gas, it is possible to carry out the desulfurization in the shaft furnace via the gas phase.
For this purpose, the suction system must be placed deep enough under the loading surface and the gas must be removed from a zone in which it is still at a sufficient temperature. This temperature is a little higher or lower, depending on the working method and the composition of the boiler, but generally between 500 and 700 C.
In the foregoing it was pointed out that it is advisable to drive the gas suction only so far that a small flame remains on the surface of the feed, so that no air is sucked into the feed. However, there are cases in which it is advantageous to continue the suction and also to suck air into the charge.
For example, if you are working with a shaft furnace that is only charged with coal and does not experience any additional heating from electrical energy, it is sometimes desirable to have one close to the surface of the gout. Burn part of the imported fuel in order to vigorously heat the charge. In such a case, sucking in the air promotes combustion and makes it easy to achieve the desired goal.
It must be emphasized that the method according to the invention is advantageously used not only in the electric furnace with an open furnace, but also in other open shaft furnaces. For example, the process has proven itself in the oxygen low-shaft furnace. It has already been proposed earlier to close the low-shaft oxygen furnace and to carry out a two-stage process, the first stage of which consists of heating the charge in a rotary furnace, while the final reduction and melting takes place in the shaft furnace.
In this two-stage process, the shaft furnace is closed and the rotary kiln is attached to the side of the shaft furnace. The rotary kiln therefore opens directly into the upper furnace closure.
The two-stage process can also be carried out using the present invention in open shaft furnaces. As the furnace gases are sucked off from the side, the furnace, which is closed at the top and works with a small excess pressure on the loading surface, is no longer required to intercept the gas. The gases extracted from the side can rather be transferred to the discharge end of the rotary kiln and the goods prepared in the rotary kiln can be brought from the discharge end onto the surface of the furnace.
The: Austra.gs- end of the rotary kiln is closed. The lines for the extracted furnace gas and for the wind required for combustion open into this end, and the duct through which the feed leaves the rotary furnace after the shaft furnace is also installed there.
In order to generate negative pressure in the rotary kiln, it is very easy to use chimney
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Train <SEP> work. <SEP> Also <SEP> artificial <SEP> train <SEP> is <SEP> before partha.ft. <SEP> <SEP> this <SEP> way <SEP> is <SEP> the <SEP> gas <SEP> un .nit.telbar <SEP> extracted from <SEP> the <SEP> shaft furnace <SEP>,
<tb> - with <SEP> the <SEP> relatively <SEP> high <SEP> temperatures of the extracted gas, which contains the silicon sulfide, do not interfere at all.
The air inlet at the discharge end of the rotary kiln does not have to be through a special pipe. It can also be sufficient that sufficient air enters through the leaks in the connections to the rotary kiln. It is useful to keep this amount of air lower than what is required to burn the furnace gas. You can then easily set the correct gas-air mixture by regulating the slots and other access openings.
If you apply the present method to electric furnaces, there is a part before that is surprising in itself. One generally works with single-phase ovens, which have the disadvantage of considerable induction losses.
The supply lines in the single-phase furnace can be nested right up to the furnace. In the furnace, however, the continuation of the lines on the one hand to the top electrode and on the other hand to the bottom electrode creates a pink loop and therefore also a considerable induction loss.
According to the doctrine of the invention, if one calls it ", works and sucks the gas below the viewing surface, the height of the furnace can be reduced. If, however, the height of the furnace is reduced, the current loop becomes smaller and the induction loss goes away This increases the furnace output and, despite the low furnace, a lower output is achieved.
For example, it should be mentioned that an electric furnace of normal design can produce about one ton of iron per hour. 30100 kWh (t consumed. With the two-stage process and avoiding the high induction losses, one can get by in the same furnace with a lower design per ton of iron with around 1000 kWh / t. If the same energy is used, one ton of pig iron can be used instead of one ton produce up to three tons per hour.
The induction loss depends essentially on the size of the current loop. In addition, however, every piece of metal plays a role in the electrical field, especially the closed furnace cylinder. Just like in an induction furnace, electricity is induced in these metal parts, which is converted into heat and thus lost. The lower the furnace can be built, the less the sheet metal cylinder is needed to hold the furnace together. If the furnace is now half as high as before when the furnace gas is extracted, it can be anchored without using the sheet metal cylinder. Since the induction losses are further suppressed.
The described. Process in connection with the two-stage work enables the use of fine material. For the simple blast furnace, fine material is extremely disadvantageous and lumpy goods are a prerequisite for good work.
With the two-stage process, it is exactly the opposite for the rotary kiln. If you have single and fine material available, it is advantageous to put the fine material in the rotary kiln, while with regard to the lumpy material you have the option of bringing it into the shaft furnace through the open furnace. Lumpy coke or lumpy coal can be put in the rotary kiln together with fine coal. Mail can also bring them directly into the shaft furnace. The type of work depends on the local conditions.
The rotary kiln is particularly suitable for fine-piece material. Lumpy loading does not damage the rotary kiln, but is not worked through as thoroughly as fine-lump material. In the case of fine-particle material, the substances that react with one another can be mixed better and the reaction surface is larger. For mechanical reasons, this type of procedure cannot be used in blast furnaces.
In economic terms, there is also the fact that very often there is fine-piece material that cannot be processed directly in the blast furnace, while the rotary kiln requires just such a material. The preparation of the Möller in the rotary kiln is only carried out up to a temperature of around 10 ° C, while the final work, the final reduction and, in particular, the melting takes place in the shaft furnace.
If the material is very fine, it is often advantageous to increase the temperature of the Möllers in the rotary kiln to such an extent that sintering occurs. The aging, pre-reduced fine ore clumps and traps the unburned fuel in these lumps. The formed pieces then fall into the shaft furnace, where they experience the finished reduction.