Verfahren zum Beschicken elektrischer Schmelzöfen mit feinen Materialien. Die letzten Jahre haben grosse Verbesse rungen im elektrischen' Schmelzen von Karbid, Ferrolegierungen, Roheisen usw. herbeige führt.
Früher wurden für derartige Verhüttung offene Öfen verwendet und das während des Reaktionsvorganges entwickelte wertvolle aus CO bzw. einer Mischung von CO und C'02 bestehende Gas ging verloren. Zusammen mit dem Gas wurden auch grosse Mengen Staub abgeführt, der teils mechanisch mitgerissen wurde, aber teils auch vom Verdampfen im Schmelzkrater des elektrischen Ofens her rührte. Dieser Staub ergab einen sehr lästigen Rauch, der für die Umgebung der Schmelz werke von grösstem Nachteil war.
Allmählich hat man in den meisten Län dern strenge Verordnungen erlassen, um zu verhindern, da.ss solcher Rauch ins Freie ge lassen wird. Dies hat die Schmelzwerke dazu gezwungen, geschlossene Schmelzöfen zu ver wenden, in welchen das Gas in konzentrierter Form aufgefangen wird, so dass es gereinigt und ausgenutzt werden kann.
Es gilt jedoch als Voraussetzung für einen zufriedenstellenden Arbeitsverlauf im ge schlossenen Ofen, dass der ,Schmelzvorgang ruhig, ohne Sieden der Schlacke und ohne Eruptionen in der Beschickung verläuft. Es hat sich erwiesen, dass die Anwendung sol cher geschlossener Öfen bei den meisten Reduktionsverfahren durchgeführt werden konnte.
Die Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass die angewandte Beschickung porös genug ist, um die Grase entweichen zu lassen, ohne dass grosse Gasansammlungen entstehen, die zur Folge haben, dass das Gas zuletzt unter. hohem Druck und unter Eruptionen ent weicht.
Die verschiedenen Schmelzverfahren erfor dern eine etwas verschiedenartige Ausfor mung der elektrischen Schmelzöfen. In eini gen. Fällen hat man eine halbgeschlossene Form des Ofens vorgesehen, in andern Fällen aber ist der Ofen ganz geschlossen worden. Gewöhnlich sind die Öfen dreiphasig mit drei Elektroden im Dreieck. Eine Reihe von Öfen sind so konstruiert, dass jede Elektrode von einem oder mehreren niedrigen Schächten umgeben ist, wodurch die Beschickung in den Schmelzofen aufgegeben wird.
Um die Reduk tionsgase unterhalb des Ofengewölbes aufsam meln zu können, müssen diese durch die jede Elektrode umgebende Beschickungssäule pas sieren. Damit dies gelingen soll, ist es oft not wendig, die feineren Korngrössen. der B,e- schickung abzusieben, wodurch man eine grössere Porosität der Beschickung erzielt.
Diese Verfahrungsweise wird heute zum Bei spiel beim garbidsehmelzen im geschlossenen Ofen verwendet. Im allgemeinen muss man zwischen:
5 und 25 % der Beschickung ab- sieben, die nicht direkt in der Ofenbeschik- kung verwendet. werden können. In einigen Fällen kann man diese feinkörnige Beschik- kung in offenen Karbidöfen verhütten.
Hat man aber keine offenenKarbidöfen, muss diese feinkörnige Beschickung für andere Zwecke verwendet werden. Einige Karbidwerke ver kaufen dieses Gut als Düngerkalk. Man kann 'sich auch in der Weise behelfen, dass man die feinen abgeschiedenen Materialien briket tiert oder sintert. Dies alles kostet aber viel Geld und die abgesiebten feinkörnigen Ma terialien bilden in der Regel in diesen An lagen ein Problem.
In den, sogenannten ELKEM-Öfen hat man versucht, die Gasabweichung aus der Be- schickungdadurch zu erleichtern, dass man die Beschickung in einigem Abstand von den Elektroden aufgibt, so dass ein Gasraum zwi schen der Elektrode und der Beschickung unterhalb des Gewölbes entsteht.
Dies verbes- sert ohne Zweifel die Gasabgabe in wesentli chem Grade, aber man muss trotzdem in der Praxis der Menge feiner Materialien, welche die Beschickung enthalten kann, ohne Erup tionen hervorzurufen, eine Grenze setzen. Es ist deshalb ein Vorteil, auch in diesen Öfen ein Teil der feinkörnigen Materialien abzu- sieben. Im allgemeinen siebt man zwischen 5 und 15-0/9 des Feingutgehaltes der Be- schickung ab.
Durch das Verfahren gemäss vorliegender Erfindung wird bezweckt, diese feinkörnigen Bestandteile der Beschickung in den Schmelz ofen in solcher Weise einzuführen, dass keine Eruptionen entstehen. Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass aus der Be schickung feinkörnige Teile ausgesiebt und dem Ofen für sich in einem grösseren Abstand von den Ofenkratern zugeführt werden, als die gröberen 'Teile.
Bei Öfen mit den, Elektroden in Dreieck schaltung kann man die feinkörnigen Teile in den zentralen Teil des Ofens einführen. Dieser zentrale Teil umfasst nicht die Schmelz- krater, die je eine Elektrode umgeben, aber die Temperatur ist trotzdem hier so hoch, dass die Beschickung, obwohl verhältnismässig langsam, doch in zufriedenstellender Weise einschmilzt. Die Schmelzgeschwindigkeit kann hier durch geeignete Wahl des Elektroden abstandes reguliert werden.
Es ist selbstverständlich, dass eine fein körnige Beschickung langsam erhitzt werden muss, um ohne Eruptionen geschmolzen wer den zu können, so dass die Gasabgabe im ge eigneten Verhältnis zur Porosität der Beschik- kung steht. Es wurde nun gefunden, dass die Schmelzgeschwindigkeit in den zentralen Tei len des Ofens im allgemeinen sehr gut zur Porosität in der feinkörnigen Beschickung passt, Man hat gefunden, dass man die ab gesiebten etwa 5 bis 15 % Beschickungsmen gen in diese 'Teile des Ofens aufgeben kann, ohne dass der Schmelzvorgang irgendwie ge stört wird.
Man wird im Gegenteil durch Einführung der feinkörnigen Beschickung in die zentralen Teile des Ofens diese besser für Schmelzzwecke verwerten und dadurch die Schmelzkapazität und Effektivität des Ofens erhöhen.
Es ist einleuchtend, dass eine ähnliche Ver- fahrungsweise, wie die hier angedeutete, auch bei andern Elektrodenanordnungen als die reine Dreieckstellung verwendet werden kann. Zweckmässig wird die Beschickung in so grossem Abstand von den Elektroden aufge geben, dass die Schmelzgeschwindigkeit in ge eignetem Verhältnis zu der Gasentwicklung steht, die sich bei Durchführung von Reduk tion in der feinkörnigen Beschickung ergibt..
Die feinkörnige Beschickung wird bei ver schiedenartigen Verfahren unterschiedliche Korngrössen haben. Bei dem Karbidschmelzen zum Beispiel kann man damit rechnen, dass ein grösserer oder geringerer Teil aller Ma terialien, die unter etwa 4 mm sind, abge- siebt werden. Es sind also diese Materialien die, wie oben beschrieben, in die zentralen Teile des Ofens aufgegeben werden.
Es ist klar, dass man an Stelle des Fein stoffes, das man aus den Beschickungsmate rialien absiebt, mit demselben Resultat in anderer Weise entstandene Feinstoffe ver wenden kann, zum Beispiel Flugstaub, der sich aus dem im Schmelzofen entwickelten Gas ausscheidet.
Bei Wiedereinführung von Flugstaub in den Schmelzofen wird man gmosse Vorteile erzielen können, indem zum Beispiel bei der Karbiderzeugung sowohl 'Kalk- als Koksaus beute ansteigen werden.
Einige Werke scheiden den. Staub aus und brikettieren denselben mit Koksgriess, ehe derselbe in den -Schmelzofen zurückgegeben wird. Dies ist jedoch ein verhältnismässig teures Verfahren.
Falls man die Zyklonanlage auf einem verhältnismässig hohen Bodenniveau im Ver hältnis zum Ofen anbringt, kann man den Staub direkt und kontinuierlich aus der Staub kammer an eine zentrale Beschickungsstelle am Ofengewölbe transportieren. Der Trans port kann. zum Beispiel mit Hilfe einer Schneckenschraube vor sich gehen. Durch An wendung eines zentralen Gasabzuges am Ofen wird der Abzug als Staubkammer wirken.
Method for charging electric melting furnaces with fine materials. The last few years have brought about great improvements in the electrical melting of carbide, ferro-alloys, pig iron, etc.
In the past, open furnaces were used for smelting of this kind and the valuable gas that had developed during the reaction process, consisting of CO or a mixture of CO and CO 2, was lost. Along with the gas, large amounts of dust were also carried away, some of which was carried away mechanically, but also came from evaporation in the melting crater of the electric furnace. This dust produced a very annoying smoke, which was a major disadvantage for the area around the smelting works.
Gradually, strict regulations have been enacted in most countries to prevent such smoke from being released outside. This has forced the smelters to use closed furnaces in which the gas is collected in concentrated form so that it can be cleaned and used.
However, a prerequisite for a satisfactory work process in the closed furnace is that the melting process proceeds smoothly, without boiling the slag and without eruptions in the charge. It was found that such closed ovens could be used in most reduction processes.
The prerequisite for this, however, is that the feed used is porous enough to allow the grass to escape without causing large accumulations of gas, which have the result that the gas is ultimately under. under high pressure and eruptions.
The various melting processes require the electrical melting furnaces to be designed somewhat differently. In some cases a semi-closed form of the oven has been provided, but in other cases the oven has been completely closed. Usually the ovens are three-phase with three electrodes in a triangle. A number of furnaces are designed so that each electrode is surrounded by one or more low shafts, thereby releasing the charge into the furnace.
In order to be able to collect the reducing gases below the furnace vault, they must pass through the charging column surrounding each electrode. In order for this to be successful, it is often necessary to use the finer grain sizes. of the B, e- feed to be sieved, whereby a greater porosity of the feed is achieved.
This process is used today, for example, for garbidsehmelzen in a closed oven. In general you have to choose between:
Sieve 5 and 25% of the charge that is not used directly in the furnace charge. can be. In some cases this fine-grain charge can be smelted in open carbide furnaces.
But if you don't have open carbide furnaces, this fine-grained charge has to be used for other purposes. Some carbide factories sell this product as fertilizer lime. One can also do this by briquetting or sintering the fine deposited materials. All of this costs a lot of money, however, and the fine-grained materials that are screened off are usually a problem in these systems.
In the so-called ELKEM ovens, attempts have been made to alleviate the gas deviation from the charge by releasing the charge at some distance from the electrodes, so that a gas space is created between the electrode and the charge below the vault.
This undoubtedly improves the gas delivery to a substantial degree, but in practice one must nevertheless set a limit on the amount of fine materials which the charge can contain without causing eruptions. It is therefore an advantage to screen some of the fine-grained materials in these ovens as well. In general, between 5 and 15-0 / 9 of the fines content of the feed is sieved.
The purpose of the method according to the present invention is to introduce these fine-grained components of the charge into the melting furnace in such a way that no eruptions occur. According to the invention, this is achieved in that fine-grained parts are sieved out of the loading and fed to the furnace at a greater distance from the furnace craters than the coarser parts.
In ovens with the electrodes in a triangle connection, the fine-grained parts can be introduced into the central part of the oven. This central part does not include the melt craters, which each surround an electrode, but the temperature is nevertheless so high here that the charge, although relatively slowly, melts down in a satisfactory manner. The melting speed can be regulated here by a suitable choice of the electrode distance.
It goes without saying that a fine-grained charge must be heated slowly so that it can be melted without eruptions, so that the gas release is in a suitable proportion to the porosity of the charge. It has now been found that the melting speed in the central parts of the furnace generally matches the porosity in the fine-grained charge very well. It has been found that the approximately 5 to 15% charge quantities that have been screened off are fed into these parts of the furnace without disrupting the melting process in any way.
On the contrary, by introducing the fine-grained charge into the central parts of the furnace, it will be better utilized for melting purposes, thereby increasing the melting capacity and effectiveness of the furnace.
It is evident that a procedure similar to that indicated here can also be used with other electrode arrangements than the pure triangle position. The charging is expediently placed at such a large distance from the electrodes that the melting rate is in a suitable ratio to the gas development that results when the fine-grain charging is reduced.
The fine-grained feed will have different grain sizes in different processes. In the case of carbide melting, for example, one can expect that a greater or lesser proportion of all materials that are less than about 4 mm will be screened off. It is these materials that, as described above, are fed into the central parts of the furnace.
It is clear that, instead of the fines that are sieved out of the feed materials, fines that have arisen in other ways can be used with the same result, for example flue dust that separates from the gas evolved in the melting furnace.
If fly dust is reintroduced into the smelting furnace, great advantages will be achieved, for example, in that both lime and coke yield will increase in the production of carbide.
Some works divide the. Dust out and briquette it with coke grits before it is returned to the melting furnace. However, this is a relatively expensive process.
If the cyclone system is installed on a relatively high floor level in relation to the furnace, the dust can be transported directly and continuously from the dust chamber to a central loading point on the furnace vault. The transport can. for example with the help of a worm screw. By using a central gas exhaust on the furnace, the exhaust will act as a dust chamber.