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Verfahren zur Verhüttung von staubförmigen oder feinkörnigen Erzen
Es ist bekannt, staubförmige oder feinkörnige Erze mit staubförmigen oder feinkörnigen
Brennstoffen zu verhütten. Hierbei werden aus den Brennstoffen mittels Vergasungsmitteln,
wie sauerstoffgashaltige Gase, Wasserdampf, Kohlensäure, reduzierende Gase erzeugt,
in denen die Erze und gegebenenfalls auch die festen Brennstoffe aufgeschwebt und
die Erze zu Metall reduziert werden.
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Hierbei hat sich gezeigt, daß der Brennstoffverbrauch relativ hoch
ist, da nur hohe Konzentrationen an reduzierenden Gasen eine ausreichende Reduktionswirkung
auf die Erze haben. Bei diesen Verfahren werden jedoch meist große Mengen von Gasen,
z. B. Schwachgas, erzeugt, welche nur eine geringe Reduktionswirkung haben, wobei
diese wegen der Lage des Reaktionsgleichgewichtes zwischen Erzen und reduzierenden
Gasen nur zum Teil ausgenutzt werden kann.
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Es ist weiter bekannt, die Verhüttung von Erzen in der Weise durchzuführen,
daß die Erze in ein Bad aus flüssiger Schlacke eingeführt werden, wo sie durch in
der Schlacke fein verteilte Brennstoffe reduziert werden, welche in der Schlacke
entgast und vergast werden.
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Der Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem von geschmolzenen
Erzen ausgegangen wird. Sie werden dadurch geschmolzen, daß die Erze mit heißen
Verbrennungsgasen oder heißen inerten Gasen vermischt und dadurch über ihren Schmelzpunkt
erhitzt werden. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß die Erze mit festen, flüssigen
oder gasförmigen Brennstoffen und einer zur Erzielung einer nicht reduzierenden
Flammenatmosphäre ausreichenden Menge an sauerstoffhaltigen Gasen in einer geeigneten
Vorrichtung, z. B. einer Düse, gemischt, gezündet und dadurch erhitzt werden.
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Durch Mitführung von Erzen mit den Aschebes.tandteilen des Brennstoffes
kann eine Verminderung der Metallausbeute eintreten, insbesondere für den Fall der
Anwendung aschereicher Brennstoffe. In diesem Fall .ist es zweckmäßig, die Verbrennung
des Brennstoffes nicht in dem Brennstoff-Erz-Gemisch erfolgen zu lassen, sondern
den Brennstoff getrennt zu verbrennen und das Erz mit dem heißen Verbrennungsgasstrom
zu erhitzen.
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Erfindungsgemäß wird der Erhitzungsgaserzstrom durch eine geeignete
Vorrichtung, z. B. eine Düse, welche Transport und Mischung besorgt, in einen in
geeigneter Weise ausgekleideten, z. B. mit feuerfesten Steinen und/oder Kühlrohren
versebenen Reaktionsraum eingeführt und derart gegen dessen rotationssymmetrische
vorwiegend vertikale Fläche gerichtet, daß auf dieser eine Erzschicht bzw. ein Erzfilm
entsteht, welche bzw. welcher in stetiger Bewegung seine Oberfläche erneuert und
sich mit einer der Gasströmung entsprechenden Geschwindigkeit an der Reaktionsraumwand
nach abwärts bewegt.
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Im Reaktionsraum werden nun unterhalb der Einführung des geschmolzenen
Erzes, wo dieses an der Wand herabfließt, feste oder flüssige Brennstoffe als Reduktionsmittel
auf die Wand aufgeschleudert, so daß diese auf der Erzschicht haften bzw. durch
deren Bewegung in diese eingemischt werden.
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Die Einführung der Reduktionsmittel geschieht z. B. durch Düsen mit
einem erhitzten Traggasstrom oder durch mechanische Verteiler und hat nicht den
Zweck, eine Schwebevergasung des Brennstoffes durchzuführen. Sie kann auch durch
einen nicht reduzierenden Verbrennungsgasstrom oder einen Inertgasstrom erfolgen.
Es ist hierbei wohl unvermeidlich, daß durch die Einwirkung des erhitzten Traggasstromes
eine gewisse Entgasung des Brennstoffes bewirkt wird, wenn dieser flüchtige Bestandteile
enthält. Auch ist bei einem erhitzten Verbrennungsgasstrom eine anteilige Reduktionswirkung
auf das Gas des Brennstoffes möglich.
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Erfindungsgemäß ist aber diese Wirkung untergeordnet, wenn der Brennstoff
in einer Verteilung (Tropfengröße oder Korngröße) aufgegeben wird, welche ein Aufschweben
verhindert. Die obere Korngröße ist dadurch begrenzt, daß der Brennstoff während
des Herabfließens zum Boden dies Reaktionsgefäßes und bis zum Aus,fluß der aus den
Erzen nunmehr gebildeten Schlacke aufgezehrt sein muß ; sie hängt damit auch von
der Höhe der Wand ab. an der das Erz herabfließt. Durch das Aufbringen des Brennstoffes
.auf die Wand wird. der Brennstoff von der darüber hinwegfließenden Erzschmelze
ganz oder teilweise überdeckt und gelangt mit der sich lebhaft bewegenden Erzschmelze
zur Reaktion. Hierbei wurde
gefunden, daß neben einer etwaigen Entgasung
bzw. Zersetzung des Brennstoffes und der Reaktion des Erzes mit dem lokal entstehenden
Gas unter Reduktion zu Metall auch ein Aufzehren des Entgasungsrückstandes in und
unter dem Erzfilm unter weiterer Reduktion zu Metall stattfindet.
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Dies geht daraus hervor, daß auch die erfindungsgemäße Einführung
von mit Inertgasen, wie Stickstoff, oder Verbrennungsgasen erhitzten, bereits entgasten
Brennstoffen in die bewegte Erzschicht ebenfalls eine nur der Menge nach geringere
Reduktion zu Metall ergibt.
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Durch das beschriebene Verfahren wird also. die Reduktion von Erzen
mit Hilfe des aus dem Brennstoff lokal in dem dünnen umgebenden Erzfilm entstehenden
Entgasungsgases bzw. Zersetzungsgases mit einer Reduktionswirkung des von dem lebhaft
bewegten Erzfilm ganz oder teilweise bedeckten Entgasungsrückstandes gekoppelt,
wobei die dem Gleichgewicht entsprechenden Mengen brennbarer Gase entweichen. Ein
Anteil von durch Vergasung des Brennstoffes in der Schwebe erzeugten Gases ist dabei
unter Umständen unvermeidlich, aber nicht entscheidend.
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Die entstehenden Mengen brennbarer Gase werden aber auch dadurch zum
Teil oxydiert, daß sie den Strom schmelzender Erzteilchen passieren müssen. Da dessen
Einführung mit sauerstoffhaltigen Gasen geschehen kann, ist es leicht, durch einen
geeigneten Sauerstoffüberschuß dafür zu sorgen, daß keine: brennbaren Gase die Erzschmelzzone
verlassen. Bei Verwendung von Brennstoffen mit einem größeren Gehalt an flüchtigen
Bestandteilen treten durch die Entgasung während der Verteilung auf bzw. in der
Erzschicht unter Umständen größere Mengen brennbarer Gase auf als zur Reduktion
an der Erzoberfläche verbraucht werden können. Diese Gasmengen werden zweckmäßig
dadurch zum Schmelzen des Erzes verwendet, daß sie aus dem Reaktionsraum herausgeführt
und den Vorrichtungen zugeführt werden, welche die Verteilung des schmelzenden Erzes
auf die Reaktionsraumwand besorgen oder in bekannter Weise zur Trocknung, Vorerhitzung,
Vorentgasung von Erz und/oder Brennstoff dienen. Die Einführung von zur Verhüttung
etwa notwendigen Zuschlägen geschieht nach betriebsmäßiger Zweckmäßigkeit mit der
Aufgabe des Erzes und/oder mit der Aufgabe des Brennstoffes.