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Verfahren zum Erzeugen von Eisenkoks Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zum Erzeugen von Eisenkoks mit hohem Eisengehalt aus Mischungen von
feinkörnigen oxydischen Eisenträgern, wie Feinerzen, Gichtstaub, Abbränden usw.,
mit feinkörnigen Brennstoffen oder den festen bzw. schwerflüssigen Rückständen von
flüssigen Brennstoffen und besteht darin, die feinkörnigen Eisenträger vor ihrer
Zumischung zu den festen Brennstoffen durch Reaktion mit festen, flüssigen oder
gasförmigen Reduktionsmitteln bis zu etwa 50 v. H. zu metallischem Eisen zu reduzieren,
dann mit dem feinkörnigen Brennstoff zu vermischen und dieses Gemisch unter gleichzeitiger
Steigerung des Reduktionsgrades des Erzanteiles zu verkoken.
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Die Erzeugung von Eisenkoks ist anscheinend 1856 erstmals in der britischen
Patentliteratur vorgeschlagen worden und wurde seitdem oftmals versucht, ohne daß
jedoch bisher eine allgemein gültige Lösung gefunden worden ist. - Von Anfang an
sollten mit der Eisenkokserzeugung zwei Aufgaben gleichzeitig gelöst werden, und
zwar a) die Stückigmachung von feinkörnigen Eisenerzen ohne einen besonderen Aufwand
für Brikettieren, Sintern, Pelletisieren od. dgl., um sie im Hochofen verhütten
zu können, und b) die Magerung von zu gasreichen backenden Kohlen, die ohne den
Zusatz von Magerungsmitteln, in der Regel von teer- und gasarmen Brennstoffen, wie
Anthrazit, Koksgrus usw., keinen ausreichend stückfesten Hochtemperaturkoks ergeben.
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Durch das Einbinden der Feinerze in derartige Kohlensorten soll auf
einfachstem Wege sowohl die Stückigmachung von Feinerzen als auch die Magerung zu
gasreicher Kokskohlen erreicht werden.
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Zu diesem seit etwa hundert Jahren bestehenden Bestreben ist in den
letzten Jahren eine weitere Zielsetzung getreten, nämlich: nicht nur aus backenden,
sondern auch aus schlecht- oder nichtbackenden Brennstoffen sowie aus den festen
bzw. schwerflüssigen Rückständen von flüssigen Brennstoffen einen brauchbaren Eisenkoks
zu erzeugen.
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Eisenkoks ist für die Eisen- und Stahlerzeugung um so wertvoller,
je höher sein Erzgehalt und dessen Reduktionsgrad ist. Das Ziel sollte daher annähernd
ein kokshaltiger Eisenschwamm von einer möglichst gleichmäßigen und dabei ausreichend
wärmebeständigen Stückform sein, dessen Brennstoffgehalt etwa derjenigen Menge entspricht,
die bei der Verhüttung eines derartigen Eisenkokses zur Fertigreduktion des darin
enthaltenen Erzes, zur Deckung der erforderlichen Erhitzungs- und Schmelzwärme sowie
gegebenenfalls zur Aufkohlung des daraus erschmolzenen Eisens zu Roheisen notwendig
ist. - Während ballastreiche Eisenkokse, also vorzugsweise aus aschenreichen Brennstoffen
und/oder eisenarmen Feinerzen hergestellte Eisenkokse, zweckmäßigerweise zu Roheisen
verschmolzen werden als dem wirksamsten Weg zur Trennung des Eisens von den Ballaststoffen,
können ballastarme Eisenkokse für die direkte Stahlerzeugung z. B. im Konverter
oder im Siemens-Martin-Ofen, im Elektroofen usw. benutzt werden, falls es nicht
vorgezogen wird, den Eisenkoks z. B. im Heißwindkupolofen unter Ausnutzung- seines
Koksgehaltes zu schmelzen, um mit flüssigem Einsatz in einen geeigneten Stahlerzeugungsofen
zu gehen.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen derartigen Eisenkoks
auch unter Verwendung von schlecht- oder nichtbackenden Brennstoffen und/oder den
festen oder schwerflüssigen Rückständen der Teer- oder Erdölaufarbeitung usw. zu
erzeugen. Neben der weitgehenden Freiheit in der Auswahl der zur neuartigen Eisenkokserzeugung
heranziehbaren Brennstoffe bzw. sonstiger Kohlenstoffträger gestattet das neue Verfahren
gleichzeitig eine weitgehende Freiheit in der Auswahl von feinkörnigen oxydischen
Eisenerzen oder sonstigen feinkörnigen Eisenträgern, wie Gichtstaub, Abbränden usw.,
insbesondere sind sowohl sauere als auch basische Feinerze verwendbar.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen in der Kombination folgender
Maßnahmen: 1. Die feinkörnigen oxydischen Eisenträger werden unter Erhaltung ihrer
feinkörnigen Form und unter Verwendung fester, flüssiger oder gasförmiger Reduktionsmittel
bis zu etwa 50 v. H. zu metallischem Eisen reduziert.
2. Diese teilreduzierten
feinkörnigen Eisenträger werden entweder mit geeigneten backenden Kohlen lose vermischt
oder aber mit bisher als ungeeignet erscheinenden backenden Kohlen bzw. mit praktisch
beliebigen schlecht- oder nichtbackenden Brennstoffen unter Zusatz geeigneter organischer
oder anorganischer Bindemittel vermischt und brikettiert. - An Stelle oder neben
den genannten fossilen Brennstoffen können auch die festen oder schwerflüssigen
Rückstände der Teer- oder Erdölaufarbeitung od. dgl. verwendet werden.
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3. Verkoken dieses losen oder brikettierten Erz-Kohle-Gemisches, wobei
durch eine geeignete Wärmeführung gleichzeitig mit der Verkokung des Kohle- und/oder
Bindemittelanteiles der Reduktionsgrad des Erzanteiles bis auf etwa 80 v. H. oder
darüber erhöht werden kann.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, eisen- bzw. eisenerzhaltigen
Koks durch Verkoken von losen Gemischen aus gasreichen backenden Kohlen und oxydischem
Eisenerz in im Schüttbetrieb arbeitenden Koksofenkammern dadurch herzustellen, daß
als feinverteiltes Eisenerz ein vor der Zumischung zu der feingemahlenen Kohle durch
Wärmebehandlung zu Eisenoxyduloxyd umgewandeltes Eisenoxyderz verwendet wird. -
Der Vorteil dieses Vorschlages wird darin gesehen, daß bei vergleichsweise gleich
guter Festigkeit des zu erzeugenden Eisenkokses der gasreichen Kohle erheblich größere
Mengen von Eisenerz dann zugesetzt werden könne, wenn es als Eisenoxyduloxyd und
nicht in Form von Eisenoxyd zugesetzt wird; es wird daher vorgeschlagen, Eisenoxyde
durch eine thermische Behandlung in Eisenoxyduloxyd umzuwandeln, bevor sie der Kohle
zugemischt werden. - Diese Feststellung ist zwar interessant, aber sie berührt die
Neuheit der Erfindung nicht, weil auch Eisenoxyduloxyd eine vollständige Eisen-Sauerstoff-Verbindung
ist, wogegen nach dem Vorschlag der Erfindung bereits zu etwa 50 v. H. zu metallischem
Eisen reduzierte Eisenerze dem Brennstoff zugesetzt werden sollen. Dabei ist nach
der Erfindung gleichgültig, ob es sich bei dem Ausgangserz um ein Eisenoxyd oder
ein Eisenoxyduloxyd handelt und ob der Brennstoff eine gasreiche backende Kohle
ist oder nicht. Zu der Freiheit in der Auswahl der Ausgangsstoffe kommt noch der
Vorteil, daß dem Brennstoff von dem erfindungsgemäß teilreduzierten Feinerz ganz
erheblich größere Mengen als nach dem älteren Vorschlag zugesetzt werden können
und daß somit ein Eisenkoks mit ungewöhnlich hohem Eisengehalt erzeugt wird.
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Die Reduktion oxydischer Eisenerze in festem Zustand ist bekannt;
sie wird zur Erzeugung von Eisenschwamm, d. h. bis zur nahezu vollständigen Reduktion
geeigneter Eisenerze seit einigen Jahrzehnten in einigen Auslandsstaaten in industriellem
Umfange ausgeübt. - Die Erfahrung hat dabei gezeigt, daß das Ansteigen des Reduktionsgrades
nicht proportional mit dem Zeit- und Energieaufwand verläuft, sondern nach lebhaftem
Beginn und einem verhältnismäßig schnellen Anstieg bis zu etwa 40 bis 50 v. H. sich
anschließend bis zu etwa 80 v. H. stark progressiv verlangsamt und daß die letzten
etwa 20 v. H., insbesondere wegen der engen Begrenzung der zulässigen Höchsttemperatur
und dem damit verursachten relativ geringen Wärmegefälle, einen derart unverhältnismäßig
großen Zeit- und Energieaufwand erfordern, daß daran oftmals die Wirtschaftlichkeit
einer praktisch vollständigen Umwandlung des Eisenoxydes, d. h. die Erzeugung von
Eisenschwamm, scheitert. - Dagegen verläuft in der ersten Reduktionsstufe, d. h.
bis zu einem Reduktionsgrad bis zu etwa 40 bis 50 v. H., die Reduktion um so schneller,
je konzentrierter der dazu erforderliche Wärmebedarf auf das zu reduzierende Feinerz
übertragen wird. -Die Erfindung schlägt daher vor, diese erste Stufe der Erzreduktion
für sich, d. h. ohne eine vorhergehende Vermischung des Feinerzes mit dem Brennstoff
durchzuführen, damit die gesamte zugeführte Wärme nach Menge und Temperaturhöhe
ausschließlich der Beschleunigung des Reduktionsablaufes zugute kommt.
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Diese Teilreduktion der oxydischen Feinerze usw. bis zu einem Reduktionsgrad
von etwa 50 v. H. kann grundsätzlich mit allen bekannten Verfahren geschehen, jedoch
haben sich zwei derselben als besonders vorteilhaft erwiesen, nämlich: a) Die Anwendung
von in Umlauf gehaltenen erhitzten körnigen Wärmeträgern sowohl zur Deckung des
zur Erhitzung des Gemisches aus Feinerz und Reduktionsmittel erforderlichen Wärmebedarfes
als auch des Bedarfes an Reduktionswärme selbst, wobei wahlweise feste, flüssige
oder gasförmige Reduktionsmittel verwendbar sind und die Erhitzung der in Umlauf
gehaltenen Wärmeträger grundsätzlich mit jeder Art von festen, flüssigen oder gasförmigen
Brennstoffen, beispielsweise mit den bereits als Reduktionsmittel gebrauchten Stoffen
oder mit sonstigen niederwertigen Brennstoffen erfolgen kann.
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Bisher werden in der Regel Kugeln aus Hartporzellan od. dgl. mit einem
Durchmesser zwischen 10 und 25 mm als Wärmeträger verwendet. - Überraschenderweise
hat sich gezeigt, daß zur Reduktion von Feinerzen im Sinne der Erfindung die Verwendung
von Koksbriketts mit einem Stückgewicht zwischen 10 und 25 g als Wärmeträger besonders
vorteilhaft ist.
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b) Die Durchführung der Teilreduktion im sogenannten Fließbett, wobei
entsprechende Mengen hocherhitzter gasförmiger Reduktionsmittel durch eine Schüttung
von weitgehend zerkleinertem Feinerz derart hindurchgedrückt werden, daß die gesamte
Schüttung in Wallung gerät und das gasförmige Reduktionsmittel bei diesem Durchfließen
jedes einzelne Erzstückchen umspült, dabei einen Teil seines Gehaltes an fühlbarer
Wärme auf dieses Teilchen überträgt und gleichzeitig eine reduzierende Wirkung ausübt.
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Das teilreduzierte Feinerz wird nach geeigneter Kühlung unter Verhinderung
seiner Rückoxydation mit einem feinkörnigen Brennstoff vermischt. Dabei führt die
erforderliche Anpassung an die Eigenart des betreffenden Brennstoffes erfindungsgemäß
zu verschiedenartigen Maßnahmen, um zu einem stückfesten Eisenkoks mit hohem Eisengehalt
zu kommen, und zwar: a) Bei bestimmten Sorten gasreicher backender Steinkohlen das
Zumischen des teilreduzierten Feinerzes zu derartigen Kohlen und Verkoken dieses
losen Gemisches bei ruhender Beschickung in außenbeheizten Koksöfen. Die Erfindung
wirkt
sich dabei so aus, daß das Band der für diesen Weg der Eisenkokserzeugung geeigneten
backenden Kohlen breiter als bisher und/oder der Eisengehalt in einem derartigen
Gemisch erheblich höher als bisher ist.
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b) Bei allen zur Behandlung nach a) ungeeigneten backenden Kohlen
sowie bei den schlecht- oder nichtbackenden Brennstoffen ebenfalls Zumischung des
teilreduzierten Eisenträgers sowie Zugabe eines den Eigenschaften dieser Mischung
angepaßten organischen oder anorganischen Bindemittels und schließlich Verpressen
dieses Brikettiergutes mit den an sich bekannten Vorrichtungen, vorzugsweise mit
Eiformpressen. Die Preßlinge werden sodann in geeigneten Innen-oder außenbeheizten
Verkokungseinrichtungen bei bewegter oder bei ruhender Beschickung verkokt.
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Sowohl die Verkokung des losen Gemisches als auch der Preßlinge kann
durch eine entsprechende Bemessung der Höhe der Verkokungstemperatur sowie der Dauer
der Verkokungszeit derart geführt werden, daß gleichzeitig mit dem Verkokungsvorgang
eine Steigerung des Reduktionsgrades des teilreduzierten Feinerzes eintritt.
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Eine Abwandlung der vorstehend beschriebenen Maßnahmen ist dann vorteilhaft,
wenn Brennstoffe zur Erzeugung von Eisenkoks nutzbar gemacht werden sollen, deren
Koksausbringen weniger als etwa 70 v. H. ihrer Trockensubstanz ausmacht, wie dies
bei geologisch jungen Brennstoffen der Fall ist. Die Abwandlung besteht darin, die
Verkokung eines derartigen Brennstoffes gemeinsam mit der Teilreduktion des Feinerzes
vorzunehmen und anschließend das lose Gemisch aus dem erzeugten Feinkoks und dem
teilreduzierten Feinerz unter Zusatz eines geeigneten Bindemittels zu brikettieren.
Diese Mischbriketts werden gegebenenfalls einer thermischen Nachbehandlung zur Verkokung
des Bindemittels und/oder zur Steigerung des darin enthaltenen Feinerzes unterworfen.
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Die gemeinsame thermische Behandlung des losen Gemisches aus rohem
Brennstoff und rohem Feinerz kann an sich in allen dafür geeigneten bekannten Vorrichtungen
erfolgen, doch haben sich die für die Reduktion der Feinerze bereits beschriebenen
Vorrichtungen, d. h. entweder unter Verwendung von erhitzten körnigen Wärmeträgern
oder im Fließbett, als besonders vorteilhaft erwiesen. - Neben oder an die Stelle
der zur Reduktion der Feinerze erforderlichen besonderen Reduktionsmittel in fester,
flüssiger bzw. dampfförmiger oder in gasförmiger Form können auch die bei der thermischen
Zerlegung des Brennstoffes in seine festen, flüssigen bzw. dampfförmigen sowie gasförmigen
Bestandteile entstehenden Stoffe eine sehr intensive reduzierende Wirkung ausüben.
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Eine besondere Ausführungsform kann derart gestaltet sein, daß die
entstehenden dampf- und gasförmigen Kohlenwertstoffe zuerst nach außen abgezogen
und dort in der üblichen Weise kondensiert und gereinigt werden, worauf das Entgasungsgas
als gasförmiges Reduktionsmittel wieder in den Reduktionsofen eingeführt wird, wogegen
der Teer oder dessen Aufarbeitungsrückstände dem Gemisch aus Feinkoks und teilreduziertem
Feinerz als Bindemittel zugemischt und bei der anschließenden thermischen Behandlung
der Briketts verkokt werden. - Durch Emulgierung dieser teerigen Stoffe mit Kalkhydrat,
Tonmilch usw. kann ihre Bindemittelwirkung erheblich verstärkt werden.
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Die Herstellung von Kohle-Erz-Briketts mit anschließender Verhüttung
im Hoch- oder Niederschachtofen usw. ist bekannt. Weil derartige Mischbriketts aus
rohen, d. h. unreduzierten Feinerzen und aus rohen, d. h. unverkokten Brennstoffen
hergestellt sind, muß die gesamte Reduktionsarbeit ebenso wie die Verkokung des
Brennstoffanteiles innerhalb des Briketts erfolgen. Wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit
dieser verhältnismäßig grobstückigen Briketts sowie des in seiner zulässigen Höhe
eng begrenzten Wärmegefälles kann nur eine wenig wirkungsvolle Wärmeübertragung
auf das im Mischbrikett enthaltene Feinerz und den Brennstoff erfolgen, was deshalb
besonders nachteilig ist, weil die Erzreduktion innerhalb des Mischbriketts in der
Hauptachse nach der stark endotherm verlaufenden direkten Reduktion erfolgt. Daher
muß in der Regel eine Reduktionsdauer von mehr als 2 Stunden in Kauf genommen werden,
wogegen die Dauer der Reduktion derselben Feinerze für sich bis zu dem gleichen
Reduktionsgrad nur wenige Minuten beansprucht, ganz abgesehen davon, daß in letzterem
Falle wegen der Möglichkeit der Anwendung gasförmiger Reduktionsmittel die Reduktion
nach der nur wenig oder überhaupt keine Wärme verbrauchenden indirekten Reduktion
erfolgen kann und daß ferner die Wärmeführung sich genau an die Eigenart des jeweils
zu reduzierenden Feinerzes, z. B. an sehr schwer reduzierbare Erze, anpassen läßt,
wodurch ein Optimum im Wirkungsgrad des Reduktionsablaufes erzielt wird.
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Zwar ist, wie bereits erwähnt, grundsätzlich jedes feste, flüssige
oder gasförmige Reduktionsmittel für die erfolgreiche Durchführung der Teilreduktion
der Feinerze verwendbar. In der Regel sind jedoch die gasförmigen Reduktionsmittel
den festen oder flüssigen insofern überlegen, als sie die einfachste Betriebsführung
gestatten und sich am leichtesten mit dem zu reduzierenden Feinerz allseitig und
gleichmäßig vermischen und ebenso leicht und vollständig wieder davon abtrennen
lassen. - Dazu kommt, daß sowohl die bei der Erzeugung als auch die bei der Verhüttung
von Eisenkoks entstehenden Gase, also einerseits die bei der Verkokung des Brennstoffanteiles
entstehenden Entgasungsgase wie andererseits die bei der Verhüttung des Eisenkokses,
insbesondere wenn diese in sauerstoffbetriebenen oder elektrobeheizten Niederschachtöfen
od. dgl. erfolgt, entstehenden Gichtgase, entweder allein oder neben anderen Reduktionsmitteln
am leichtesten zur Verfügung stehen.
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Ferner ist es bei der Verwendung von gasförmigen Reduktionsmitteln
am einfachsten möglich, die zur Reduktion schon gebrauchten und vom teilreduzierten
Feinerz abgetrennten heißen Gase zwecks Ausnutzung ihres Gehaltes an fühlbarer Wärme
sowie des Restgehaltes an chemisch gebundener Wärme durch ihre Verbrennung beispielsweise
zur unmittelbaren Erhitzung der in Umlauf gehaltenen körnigen Wärmeträger oder zur
mittelbaren Aufheizung der im Fließbett zu verwendenden Reduktionsgase usw. zu verwenden.
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Als Reduktionsmittel können auch die festen oder schwerflüssigen Rückstände
der Teer- oder Erdölaufarbeitung od. dgl. verwendet werden, und zwar etwa in der
Weise, daß die rohen Feinerze - gegebenenfalls
nach mäßiger Erwärmung
- mit diesen Stoffen so innig vermischt werden, daß eine Art von Imprägnierung der
Erze durch diese Stoffe eintritt. Bei der anschließenden Erhitzung dieser imprägnierten
Feinerze auf die Reduktionstemperatur oberhalb von 800' C werden die Imprägnierstoffe
unter Abspaltung von stark reduzierend wirkenden Gasen thermisch zerlegt; auch der
auf der Oberfläche und im Porenraum der erhitzten Feinerze niedergeschlagene Teer-
usw. Koks reagiert energisch mit dem Erzsauerstoff, so daß die angestrebte, sehr
kurze Reduktionszeit auch bei der Verwendung derartiger Abfallkohlenwasserstoffe
erhalten bleibt.
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Es kann ferner vorteilhaft sein, das auf irgendeine Weise teilreduzierte
und bis unter etwa 100° C gekühlte Feinerz mit geeigneten Abfallkohlenwasserstoffen,
wie den Rückständen der Teer- oder Erdölaufarbeitung usw., zu imprägnieren, wobei
der restliche Wärmeinhalt der Feinerze die gleichmäßige Verteilung des Imprägnierungsmittels
wesentlich zu unterstützen vermag. Der gleichzeitig auf der Oberfläche des Feinerzes
entstandene Film schützt das Feinerz vor einer Rückoxydation und erhöht die Bildsamkeit
und die Brikettierwilligkeit des Feinerzes.
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Ein weitere wichtiger Vorteil tritt dann ein, wenn das teilreduzierte
und imprägnierte Feinerz anschließend einer backenden Kohle zugemischt wird. Bei
der Verkokung eines derartigen Gemisches wird nämlich der restliche Sauerstoffgehalt
des teilreduzierten Feinerzes gezwungen, vorweg mit dem auf seiner Oberfläche haftenden
Imprägnierungsmittel und dessen Bestandteilen zu reagieren, so daß er dadurch verhindert
wird, auf die Backbitumina der backenden Kohlen oxydierend einzuwirken und damit
zu zerstören. Die vor einer derartigen Zerstörung bewahrten Backbitumina können
nunmehr in vollem Umfange die Stückbildung und die Stückfestigkeit des erzeugten
Eisenkokses sicherstellen.
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In F-Ilen, in denen feste oder schwerflüssige Rückstände der Teer-
oder Erdölaufarbeitung zur Verfügung stehen, kann es schließlich zweckmäßig sein,
derartige Stoffe entweder allein oder zusätzlich zu festen Brennstoffen dem teilreduzierten
Feinerz zuzumischen und alsdann dieses Gemisch, ohne oder nach einer Brikettierung,
durch Verkoken in einen stückfesten Eisenkoks zu verarbeiten.
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Es kann in Betracht gezogen werden, einen feinkörnigen Kalkstein dem
rohen Feinerz lose beizumischen, damit gleichzeitig mit der Teilreduktion des Erzes
eine Abspaltung des C O; Gehaltes des Kalksteines eintritt und eine spätere Phase
des Verfahrensganges zur Herstellung des Eisenkokses nicht mit einem derartigen
stark endothermen Prozeß belastet wird. Der gebrannte Feinkalk wird zusammen mit
dem teilreduzierten Feinerz einem Brennstoff zugemischt und das Gemisch sodann nach
einer der beschriebenen Verfahrensweisen auf Eisenkoks verarbeitet. Ausführungsbeispiel
Das zu reduzierende Feinerz in einer Körnung von etwa 0 bis 2 mm wird in einer geeigneten
Vorrichtung, z. B. einem Schachtofen, mit etwa der vierfachen Gewichtsmenge von
auf etwa 1000 bis 1100° C erhitzten Wärmeträgern, z. B. keramische Kugeln von 20
bis 30 mm Durchmesser oder Koksbriketts mit 10 bis 20 g Stückgewicht, so innig vermischt,
daß das Feinerz sich in dem von den gröberkörnigen Wärmeträgern gebildeten Lückenvolumen
ziemlich gleichmäßig verteilt. Dieses Gemisch wandert durch sein eignes Schwergewicht
nach dem Unterteil des Ofens, wo es durch Siebvorrichtungen od. dgl. wieder in seine
beiden Bestandteile zerlegt wird. - Ein gasförmiges Reduktionsmittel, wie Entgasungsgas,
Wassergas, geeignetes Gichtgas usw., wird in kaltem Zustand zuerst mit dem von den
Wärmeträgern abgetrennten heißen teilreduzierten Feinerz zusammengeführt, um dieses
unter Wärmerückgewinnung und zugleich unter Verhinderung seiner Rückoxydation ausreichend
zu kühlen. - Das vorerhitzte Gas strömt sodann durch das zwischen den Wärmeträgern
befindliche Lückenvolumen nach oben, erhitzt sich dabei infolge der unmittelbaren
Berührung mit den hocherhitzten Wärmeträgern auf die erforderliche Reduktionstemperatur
und wirkt sodann auf das in demselben Lückenvolumen befindliche Feinerz reduzierend
ein. Die Dauer dieser reduzierenden Einwirkung läßt sich mit den bekannten Mitteln
zuverlässig regeln, so daß der angestrebte-Reduktionsgrad des Feinerzes mit Sicherheit
erreicht wird.
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Das als Reduktionsmittel gebrauchte und durch den Erz-Sauerstoff teilweise
oxydierte heiße Gas wird nach seinem Austritt aus dem Reduktionsofen beispielsweise
zwecks Ausnutzung seines Gehaltes an fühlbarer Wärme in einen unmittelbaren Wärmeaustausch
mit dem rohen und kalten Feinerz gebracht oder aber es wird verbrannt, damit durch
die dabei entstehenden heißen Verbrennungsgase die rohen Feinerze vorerhitzt werden.
- Es kann auch vorteilhaft sein, die heißen Verbrennungsgase zur ständigen Aufheizung
der in Umlauf gehaltenen Wärmeträger zu benutzen.
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Neben oder an Stelle der erwähnten gasförmigen Reduktionsmittel können
auch feste und/oder flüssige Stoffe benutzt werden; sie werden dann zweckmäßigerweise
dem Feinerz bereits vor seinem Eintrag in den Reduktionsofen beigemischt, damit
sie gemeinsam mit demselben den mit hocherhitzten Wärmeträgern gefüllten Schachtofen
und unter reduzierender Einwirkung auf das Feinerz von oben nach unten durchwandern.
- Das teilreduzierte und ausreichend gekühlte Feinerz wird dann mit einem feinkörnigen
Brennstoff vermischt.
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Bei gasreichen backenden Kohlen wird dieses Feinerz in Gewichtsverhältnissen,
die je nach der Kohlenbeschaffenheit zwischen 30 bis 60 v. H. im fertigen Erz-Kohlen-Gemisch
schwanken, der kalten feinkörnigen Kohle zugemischt und dieses Gemisch in außenbeheizten
Koksöfen bei ruhender Beschickung verkokt, wobei zugleich eine Steigerung des Reduktionsgrades
des Feinerzes eintritt. - Nach dem Verlassen des Koksofens ist der erzeugte Eisenkoks
verhüttungsbereit.
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Eine Abwandlung tritt ein, wenn an Stelle von gasreichen backenden
Kohlen die feinkörnigen Sortimente von schlecht- oder nichtbackenden Brennstoffen,
z. B. von Gasflammsteinkohlen, dem teilreduzierten Feinerz zugemischt werden. Der
Anteil des Feinerzes in einem derartigen Gemisch beträgt je nach der Eigenart des
zugemischten Brennstoffes zwischen 40 und 70 Gewichtsprozent. Nach Zusatz von einigen
Gewichtsprozenten eines geeigneten Bindemittels, z. B. Steinkohlenteerpech mit einem
E. P. von 70° C oder mehr, wird das Gemisch brikettiert. Die Mischbriketts werden
in außen- oder innenbeheizten Verkokungseinrichtungen
bei bewegter
oder ruhender Beschickung verkokt, wobei der Reduktionsgrad des Erzanteiles eine
Steigerung erfährt. - Der in Brikettform anfallende Eisenkoks ist von hervorragender
Stückfestigkeit und besonders Lager- und transportfähig.
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Wenn jedoch geologisch junge Brennstoffe, wie Braunkohlen, Ligniete
od. dgl., zur Verfügung stehen, so werden diese zweckmäßigerweise in einem Anteilverhältnis,
das der Zusammensetzung des fertigen Eisenkokses angepaßt ist, dem rohen Feinerz
lose zugemischt und in eine geeignete Schwel- und Reduktionsanlage, z. B. den vorerwähnten,
mit Wärmeträgern betriebenen Schachtofen, eingetragen, um gleichzeitig mit der Teilreduktion
des Erzes entteert und entgast zu werden. - Nach Abtrennen der gröberkörnigen Wärmeträger
von dem derart thermisch behandelten Gemisch, bestehend aus dem teilreduzierten
Feinerz und einem feinkörnigen Schwelkoks, und nach dessen Kühlung erfolgt nach
Zugabe von Bindemitteln, z. B. 6 v. H. Zellpechlauge von 31 bis 33° B6 und 1 v.
H. Tonmehl, seine Brikettierung. Die Mischbriketts können entweder unmittelbar in
einen geeigneten Verhüttungsofen, wie Niederschachtofen, Abstichgaserzeuger, Heißwindkupolofen
usw., eingebracht oder zuvor einer thermischen Behandlung zur Verkokung des Bindemittels
und/oder zur Steigerung des Reduktionsgrades des darin enthaltenen teilreduzierten
Feinerzes unterworfen werden.
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Die bei einem derartigen Vorgang anfallenden Schwelerzeugnisse, d.
h. die dampf- und gasförmigen Kohlenwertstoffe einerseits und der hochreaktionsfähige
feinkörnige Schwelkoks andererseits sind sehr wirksame Reduktionsmittel, die sogleich
nach ihrem Entstehen stark reduzierend auf das mit ihnen vermischte Feinerz einwirken,
so daß unter Umständen die Verwendung eines besonderen Reduktionsmittels erspart
werden kann.
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Das vorstehende Ausführungsbeispiel gilt vor allem für die zahlreichen
Feinerze von leichter oder nur mittelschwerer Reduzierbarkeit. - Wenn dagegen schwer
reduzierbare Feinerze zu verarbeiten sind oder wenn aus besonderen Gründen die Teilreduktion
besonders genau geführt oder beherrscht werden soll, so ist es vorteilhaft, den
Wärmeaustausch zwischen den Wärmeträgern und dem Feinerz sowie dem Reduktionsmittel
in mehreren Stufen durchzuführen. In jeder einzelnen Stufe werden alsdann das Feinerz
und das Reduktionsmittel mit jeweils einer anderen Menge von Wärmeträgern von anderer
Temperaturhöhe in unmittelbare Wärmeübertragung gebracht und sodann wieder davon
abgetrennt, wobei in jeder einzelnen Stufe noch besondere Maßnahmen oder Vorrichtungen
vorhanden sein können, um diesen Wärmeaustausch möglichts intensiv zu gestalten.
- Dies kann beispielsweise in der Art geschehen, daß ein Schachtofen durch den Einbau
von zwei von außen bewegten Siebvorrichtungen der Höhe nach in drei Wärmestufen
unterteilt wird und in jeder dieser Wärmestufen mehrere untereinander angeordnete,
sich abwechselnd gegenläufig drehende und ineinanderfördernde Becher-oder Schaufelwalzen
eingebaut sind. Während das feinkörnige Erz den Schachtofen seiner ganzen Höhe nach
durchwandert, weil es wegen seiner geringen Korngröße ungehinderten Durchtritt durch
die Spalten der beiden Siebvorrichtungen hat, wird im Oberteil jeder einzelnen Stufe
ein Strom von gröberkörnigen Wärmeträgern mit dem Feinerz vermischt und dann von
der am unteren Ende derselben Stufe befindlichen Siebvorrichtung zurückgehalten
und nach außen abgeschoben.
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Wenn gasförmige Reduktionsmittel verwendet werden, so können sie im
Gegenstrom zu dem nach abwärts sinkenden Feinerz den ganzen Schachtofen, d. h. nacheinander
die drei Wärmestufen, nach oben durchströmen und dabei ihre reduzierende Wirkung
auf dasselbe ausüben. Werden dagegen feste Reduktionsmittel verwendet, so werden
sie zweckmäßigerweise in feinkörniger Form dem Feinerz vor seinem Eintrag in die
oberste Stufe des Schachtofens beigemischt, damit sie im Gleichstrom und in innigem
Gemisch mit dem Erz den Schachtofen bis zum Austragende durchwandern und von der
dort befindlichen untersten Siebvorrichtung gemeinsam mit dem Feinerz von den Wärmeträgern
abgetrennt werden. - Innerhalb der einzelnen Becher- oder Schaufelwalzen können
Umlenkleisten, Spiralen od. dgl. angebracht sein, um die innige Vermischung von
Wärmeträgern mit dem Feinerz und dem festen Reduktionsmittel noch zusätzlich zu
fördern.