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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung verhüttungsfähiger Briketts
aus Erzen und schwelfähigen Brennstoffen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung verhüttungsfähiger Briketts aus Erzen, Brennstoffen sowie gegebenenfalls
Bindemitteln und Zuschlägen und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Werden diese Briketts einem Schachtofen zur Verhüttung aufgegeben,
so tritt unter dem Druck der auflagernden Briketts in die mittleren Zonen des Schachtofens
bei manchen Bindemitteln ein teilweiser Zerfall der Briketts ein. Die zerfallenen
Briketts verstopfen die Gasdurchgangsquerschnitte zwischen den übrigen Briketts,
so daß eine ungleichmäßige Windbeaufschlagung die Folge ist.
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Es ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem Briketts aus Kohle,
Zinkerz und Sulfidablauge in einem schachtförmigen Schwelofen bei Temperaturen von
800° C verkokt und anschließend in einem Schachtofen verhüttet werden. Dieses Verfahren
hat den Nachteil, daß diese Briketts bereits eine verhältnismäßig hohe Festigkeit
besitzen müssen, bevor sie dem schachtförmigen Schwelofen aufgegeben werden, da
sie andernfalls infolge der Druckbelastungen in diesem Ofen zerfallen würden. In
dem Schachtofen kann ferner die Durchlaufgeschwindigkeit der Briketts nicht derart
geregelt und konstant gehalten werden, daß keine Schwankungen der erzielten Brikettfestigkeiten
auftreten.
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Ferner ist ein Verfahren zur Verkokung von Kohle bekannt, bei dem
die Kohle dem Fördermittel eines aus mehreren Kammern bestehenden Durchlaufofens
aufgegeben wird. Auf diesem Fördermittel wird die Kohle gepreßt und anschließend
im Ofen verkokt. Die Beheizung des Ofens erfolgt durch Verbrennung der über das
Fördermittel geführten, abgetriebenen Schwelgase mit Hilfe von Luft, die dem Fördermittel
von unten zugeführt wird. Die Heizgase bestreichen also das zu verkokende Gut im
wesentlichen von oben, so daß die Verkokung im oberen Teil der Brikettschicht weiter
fortgeschritten ist als in den unteren Lagen und die Erzeugung eines Schwelproduktes
gleichmäßiger Festigkeit daher schwer zu erreichen ist. Ferner ist es unvermeidlich,
daß auch ein Teil des festen Kohlenstoffes mit Hilfe der zugeführten Luft verbrannt
wird. Auch dieses wirkt sich nachteilig auf die gleichmäßige Beschaffenheit der
Briketts aus.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
verhüttungsfähiger Briketts aus Erzen, Brennstoffen sowie gegebenenfalls Bindemitteln
und Zuschlägen, bei dem diese Stoffe durch einen Schwelofen hindurchgeführt werden,
welcher je eine nach außen abgedichtete Vor-, Haupt- und Kühlkammer besitzt, so
zu gestalten, daß ein Schwelprodukt gleichmäßiger Festigkeit erzielt wird. Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Briketts in reduzierender Atmosphäre kontinuierlich
derart durch den Schwelofen bewegt werden, daß sie nahezu allseitig der Ofenatmosphäre
ausgesetzt sind und dabei vollständig oder teilweise abgeschwelt werden, und daß
die in dem Schwelofen erzeugten Schweldämpfe abgesaugt und neben einem Hauptbrennstoff,
z. B. Öl, den Brennern zugeführt werden, welche den Schwelofen beheizen.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung werden die Briketts zunächst
durch eine Vorkammer geführt, in der sie vorgewärmt werden. In der Hauptkammer erfolgt
dann eine Schwelung in reduzierender Atmosphäre. Dadurch, daß die Briketts allseitig
der Ofenatmosphäre ausgesetzt sind und kontinuierlich durch den Schwelofen transportiert
werden, erhalten sie eine gleichmäßige Festigkeit. Durch die Rückführung der Schweldämpfe
zu den Brennern läßt sich in der Hauptkammer leicht eine reduzierende Atmosphäre
aufrechterhalten. Außerdem kann eine Brennstoffersparnis erreicht werden. In vielen
Fällen genügt es, die Schwelung nur so weit durchzuführen, daß die Briketts an der
Oberfläche mit einer harten Kruste, die einige Millimeter stark ist, versehen sind.
Bei schwer zu behandelndem Gut ist es dagegen angebracht, den
Brennstoff
in den Briketts vollständig abzuschwelen. Man erhält dann die größte Sicherheit
dafür, daß der Kern der Briketts nicht beim Durchgang durch den Verhüttungsofen
einen vorzeitigen Zerfall der Briketts bewirkt. In der Kühlkammer, die der Hauptkammer
nachgeschaltet ist, werden die Briketts so weit abgekühlt, daß sie beim Austritt
aus dem Ofen nicht mehr verbrennen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Schwelung unter einem
gegenüber der Atmosphäre erhöhten Druck durchgeführt werden. Hierdurch wird verhindert,
daß atmosphärische, d. h. Sauerstoff enthaltende Luft von außen in den Ofen eindringt.
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Das Verfahren ist gemäß der Erfindung an Hand der Zeichnungen, in
denen Teile von Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens als Beispiel dargestellt
sind, näher erläutert, und zwar zeigt Fig.1 einen Schwelofen mit Fördermittel im
Längsschnitt, Fig.2 einen Schnitt durch den Schwelofen gemäß der Linie 11-II, Fig.
3 einen Schnitt durch den Schwelofen gemäß der Linie 111-1I1, Fig.4 einen anderen
Schwelofen mit Fördermittel im Grundriß, Fig. 5 das Fördermittel des Schwelofens
gemäß Fig. 4 im Querschnitt, Fig. 6 das Fördermittel des Schwelofens gemäß Fig.
4 im Längsschnitt.
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Wie aus Fig. 1 bis 3 hervorgeht, ist der Schwelofen vorteilhaft als
Durchlaufofen ausgebildet. Er dient zur Abschwelung von Briketts, die in einer nicht
gezeichneten Presse, z. B. einer Walzenbrikettpresse, aus Eisenerz und einem schwelfähigen
Brennstoff unter Zusatz von Bindemitteln und Zuschlagstoffen geformt wurden. Der
Durchlaufofen ist mit einer Auskleidung 27 aus feuerfesten Steinen, z. B. Schamottesteinen,
versehen. Er weist drei Kammern 1, 2 und 3 auf, durch welche die zu schwelenden
Briketts mit Hilfe eines Fördermittels 4 in Richtung des Pfeiles transportiert werden.
Die Vorkammer 1 ist verhältnismäßig niedrig ausgebildet. An der Seite, an der das
Fördermittel 4 in die Vorkammer eintritt, ist diese durch eine Wand 6, welche von
oben und unten bis an das Fördermittel heranreicht, soweit wie möglich abgedichtet.
Zu der Hauptkammer 2 hin ist die Vorkammer 1 über ihrem ganzen Querschnitt offen.
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Die Hauptkammer 2 besteht aus einem oberen Teil ? und einem unteren
Teil B. Beide Teile weisen ein Gewölbe mit etwa parabelförmigem Querschnitt auf,
welches sich aus mehreren Kreisbögen mit unterschiedlichem Radius zusammensetzt.
Das Gewölbe des Oberteiles 7 ist nach oben, das des unteren Teiles 8 dagegen nach
unten gekrümmt. Die Achsen der Gewölbe verlaufen parallel zur Richtung des Fördermittels
4. In der Stirnwand der Hauptkammer, welche an dem der Vorkammer entgegengesetzten
Ende der Hauptkammer liegt, ist über und unter dem Fördermittel 4 je ein Brenner
9 und 10 vorgesehen, welcher parallel zu den Gewölbeachsen gerichtet ist. Diese
Anordnung der Brenner bietet den Vorteil, daß die auf das Gewölbe abgestrahlte Wärme
von diesem auf das Fördermittel mit den zu verschwelenden Briketts zurückgestrahlt
wird. Vorteilhaft sind die Brenner so angeordnet, daß die Summe von direkt auf das
Fördermittel gestrahlter und indirekt über das Gewölbe aufgestrahlter Wärme über
die ganze Breite des Fördermittels konstant ist. Dazu ist die Anordnung der Brenner
so getroffen, daß die indirekt auf das Fördermittel aufgestrahlte Wärme nach außen,
d. h. nach den beiden Seiten des Fördermittels zunimmt.
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Die Brenner 9 und 10 werden durch die Leitungen 11 mit Öl oder einem
anderen Hauptbrennstoff und durch die Leitungen 12 mit Luft oder Sauerstoff beschickt,
und zwar derart, daß die Verbrennung vor den Brennern unter Sauerstoffmangel erfolgt.
Außerdem sind die Brenner mit Hilfe der Rohrleitung 13 mit der Vorkammer 1 verbunden.
Die Mündungen dieser Rohrleitung in die Hauptkammer 2 sind vorteilhaft derart ausgebildet,
daß sie die Brenner 9 und 10 ringförmig umgeben. Die Rohrleitung 13 kann aber auch
durch die Brenner selbst in die Hauptkammer münden. In der Rohrleitung 13 ist ein
Ventilator 14 eingebaut. Außerdem zweigt von dieser Leitung eine weitere Leitung
15 ab, die mit einer Drosselklappe 16 versehen ist und zu einer nicht gezeichneten
Reinigungsanlage für Gas führt. Mit Hilfe des Ventilators 14 werden über die Leitung
13 aus der Vorkammer 1 die in dem Durchlaufofen entstandenen brennbaren Schweldämpfe
zusammen mit dem Abgas der Brenner 9 und 10 abgesaugt. Ein Teil dieses Gemisches
wird durch die Zweigleitung 15 abgeführt. Die übrigen Gase bzw. Dämpfe werden über
die Leitung 13 den Brennern 9 und 10 zugeführt. Die Rückführung eines Teiles der
in dem Schwelofen erzeugten Schweldämpfe zu den Brennern erfolgt einmal aus Gründen
der Brennstoffersparnis, zum anderen kann durch einen Überschuß dieser Schweldämpfe
gegenüber dem durch die Leitungen 11 und 12 den Brennern zugeführten Sauerstoff
in dem Schwelofen leicht eine reduzierende Atmosphäre gehalten werden. Dem Brenner
wird also weniger Sauerstoff zugeführt, als für die Verbrennung der rückgeführten
Schweldämpfe und des Hauptbrennstoffes erforderlich ist. Die dadurch in dem Ofen
herrschende reduzierende Atmosphäre wird benötigt, damit in dem Ofen selbst keine
unkontrollierbare Verbrennung der durch die Abschwelung der Briketts frisch entstandenen
Schweldämpfe oder gar des in den Briketts enthaltenen Brennstoffes selbst erfolgt.
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Zweckmäßig werden die Förderleistung des Ventilators 14 und die Stellung
der Drosselklappe 16 so geregelt, daß in dem Schwelofen stets ein geringer überdruck
gegenüber der freien Atmosphäre herrscht. Dadurch wird verhindert, daß Falschluft,
d. h. Außenluft, unter den Abschlußwänden 6 und 17 in den Ofen eintritt.
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An die Hauptkammer 2 schließt sich eine Kühlkammer 3 an, diese Kammer
wird nicht beheizt und dient zur Abkühlung der Briketts, damit diese vor ihrem Austritt
eine Temperatur erhalten, welche unter dem Zündpunkt des in den Briketts noch enthaltenen
Brennstoffes liegt. Werden die Briketts, nachdem sie den Durchlaufofen verlassen
haben, sofort einem Schachtofen zur Verhüttung zugeführt, so werden die Briketts
in der Kühlkammer vorteilhaft nur so weit abgekühlt, daß die Zündtemperatur gerade
unterschritten ist. Die Restwärme braucht dann im Schachtofen nicht erneut zugeführt
zu werden.
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Die Kühlkammer 3 ist in gleicher Weise ausgebildet wie die Vorkammer
1. Sie ist also an ihrer der Hauptkammer 2 zugewandten Seite über ihren ganzen Querschnitt
offen und weist an der Seite, an der das Fördermittel 4 mit den Briketts aus dem
Ofen austritt, eine Abschlußwand 17 auf, die bis an das Fördermittel heranreicht
und für eine weitgehende Dichtung der Kühlkammer 3 gegen eindringende Außenluft
sorgt.
Wie oben schon gesagt wurde, werden die von einer Brikettpresse
hergestellten Briketts mit Hilfe eines Fördermittels durch den Schwelofen geführt.
Zur Führung d, -s Fördermittels sind im Schwelofen auf einer Anzahl von Querträgern
28 zwei Führungsschienen 18, 19 mit winkelförmigem Querschnitt verlegt, auf
denen das Fördermittel o. gleitet. Das Fördermittel selbst besteht aus einzelnen
oben offenen Kästen 20, welche aus gelochten Platten aus feuerbeständigem Gußeisen,
Stahlguß oder keramischem Material hergestellt sind, um den Durchtritt von Gasen
und Dämpfen zu ermöglichen. An den schmalen Seitenwänden jedes Kastens sind Laschen
21 befestigt, die an ihren beiden Enden über die Seitenwände hinausragen und dort
mit einer Bohrung versehen sind. Jede Lasche ist mit Hilfe eines Bolzens 23 mit
der benachbarten Lasche des folgenden Kastens verbunden. Auf diese Weise sind sämtliche
Kästen zu einer endlosen Kette zusammengesetzt. Die Kette wird geführt von den oben
schon beschriebenen Führungsschienen 18 und 19 und durch einen Antriebsstern 24
sowie einen Umlenkstern 25. Beide Sterne weisen einen sechseckigen Querschnitt auf,
wobei die Länge jeder Sechseckseite geringer ist als die Länge der Laschen 21, von
der Mitte einer Bohrung zu der Mitte der benachbarten Bohrung gerechnet. Die Kette
wird über den Antriebsstern mit Hilfe einer nicht gezeichneten Antriebsvorrichtung
in Bewegung gesetzt und läuft in einer vertikalen Ebene um.
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Das Fördermittel für den Transport der Briketts durch den Ofen kann
auch aus seinem gasdurchlässigen endlosen Band, z. B. einem Plattenband mit gelochten
Platten, oder einem Rostwagen mit Umführung bestehen.
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Die Arbeitsweise der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ist
folgende: Die in einer Brikettpresse erzeugten Briketts werden dem Fördermittel
an der Stelle 26 aufgegeben, und zwar vorteilhaft in einer derartigen Menge, daß
die einzelnen Kästen des Fördermittels bis an ihre Oberkanten gefüllt sind. Mit
Hilfe des Fördermittels werden die Briketts dann dem Schwelofen zugeführt, und zwar
treten sie zuerst in die Vorkammer 1 ein, wobei die Abschlußwand 6 bis an die Kästen
20 des Fördermittels heranreicht und auf diese Weise verhindert, daß größere Mengen
an Außenluft in den Schwelofen eintreten. In der Vorkammer 1 findet eine Vorwärmung
der Briketts durch die in der Hauptkammer entstehenden Schweldämpfe und Abgase der
Brenner 9 und 10, die durch die Leitung 13 abgesaugt werden, statt. Die Briketts
werden dann mit dem Fördermittel durch die Hauptkammer 2 geführt. Hier findet eine
Abschwelung des in den Briketts enthaltenen Brennstoffes statt. Die dazu erforderliche
Wärme wird teilweise direkt von den Brennern 9 und 10, zum Teil indirekt von dem
parabelförmigen Gewölbe aufgestrahlt und schließlich durch die Abgase der Brenner
9 und 10 geliefert.
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Nach dem Verlassen des Durchlaufofens weisen die Briketts
eine sehr große Festigkeit auf, welche sie zur Nerhnttungin einem Schachtofen
geeignet macht. Die fertigen Briketts fallen an dem Umlenkstern 25 von dem Förderband
ab und werden einem Lagerplatz zugeführt, von wo sie zur Verhüttung gelangen.
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Man kann die Geschwindigkeit des Bandes so einstellen, daß in der
Zeit, in der die Briketts durch die Hauptkammer 2 geführt werden, nur ein Teil des
in den Briketts enthaltenen Brennstoffes abgeschwelt wird. Die Briketts weisen dann
nach dem Verlassen des Durchlaufofens eine harte, einige Millimeter starke Kruste
auf, die in vielen Fällen schon zur Erzielung der erforderlichen Festigkeit der
Briketts ausreicht. Durch die langsamere Geschwindigkeit des Förderbandes kann man
aber auch erreichen, daß die gesamte Brennstoffmenge der Briketts abgeschwelt wird.
Man erhält dann auch bei schwer zu behandelndem Gut die Sicherheit, daß die Briketts
im Schachtofen nicht vorzeitig zerfallen.
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In den Fig. 4 bis 6 ist eine andere Ausführungsform eines Durchlaufofens
dargestellt, bei dem das Fördermittel 29 sich in einer horizontalen Ebene bewegt
und bis auf die Be- und Entladestelle allseitig vom Ofen umbaut ist. Der Ofen besitzt,
im Grundriß gesehen, eine ovale Form, und er ist nahezu, d. h. bis auf ein kurzes
Stück, an dem sich die Beladung und Entladung des Fördermittels vollzieht, in sich
geschlossen. Grundsätzlich ist der Aufbau des Ofens mit den drei Kammern 1 bis 3
der gleiche, wie das in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist. Das endlose Fördermittel
29 bewegt sich in der Richtung der Pfeile 30 und gelangt zunächst in die Vorkammer
1 des Ofens, aus der die Schwelgase durch die Rohrleitung 13 in der Nähe der Eintrittsöffnung
des Fördermittels abgesaugt werden. Die Vorkammer besitzt in ihrem hinteren Teil
eine gekrümmte Form und geht nach einer Krümmung von 180° in die Hauptkammer 2 über.
Die Hauptkammer besitzt eine gerade Achse, weil die Flammen der Brenner 9 und 10
aus Gründen einer gleichmäßigen Wärmeabstrahlung vorteilhaft parallel zu dieser
Achse verlaufen. An die Hauptkammer schließt sich die Kühlkammer 3 an, die ebenfalls
eine Krümmung von 180' aufweist. Das Ende der Kühlkammer liegt dem Anfang der Vorkammer
1 in einem gewissen Abstand gegenüber. Dieser Abstand ist so groß, daß zwischen
der Vorkammer und der Kühlkammer Raum für die Anordnung eines Beladebandes 31 über
dem Fördermittel 29 und eines Entladebandes 32 unter dem Fördermittel vorhanden
ist. Die Entladung des Fördermittels erfolgt durch einen Abstreifer 33, der hinter
der Kühlkammer 3 dicht über dem Fördermittel angeordnet ist und die auf dem Fördermittel
befindlichen Briketts auf das Entladeband 32 gleiten läßt.
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Wie schon aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist das Fördermittel 29 als
kurvengängiges Plattenband ausgebildet. Es besteht aus einzelnen gelochten Platten
34 aus Gußeisen, Stahl und keramischem Material, die an ihren Enden schuppenartig
übereinanderliegen. Die Platten werden verbunden durch eine Haltekette mit Rundgliedern
35, die in bestimmten Abständen senkrechte, offene Halteglieder 36 aufweist. Jedes
Halteglied besitzt zwei nach oben weisende bolzenartige Enden, die in entsprechende
Bohrungen der Platten 34 des Fördermittels greifen und an diesen Platten befestigt
sind. Das Plattenband wird an seinen beiden Seiten durch je eine Führungsschiene
37, die einen liegenden, U-förmigen Querschnitt besitzt, gehalten.
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Angetrieben wird das Förderband vorteilhaft durch eine in einer vertikalen
Ebene unter dem Förderband umlaufende, nicht gezeichnete Kette mit einer Anzahl
von nach außen weisenden Mitnehmern, die in die waagerecht liegenden Glieder der
Haltekette des Förderbandes greifen und auf diese Art das Band vorwärts schieben.
Der Antrieb ist zweckmäßig außerhalb des Ofens zwischen der Kühlkammer 3 und der
Vorkammer 1 angebracht. In den Kurven schieben sich die an den Seiten gegeneinander
verschiebbaren Platten
unter dem Zwang der Führungsschienen 37
an der Innenseite des Bandes aufeinander, an der Außenseite jedoch auseinander,
so daß das Förderband die Krümmung durchfahren kann. Gelangt das Förderband danach
in ein gerades Stück, so ordnen sich die Platten wieder parallel zueinander.
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Statt des dargestellten Plattenbandes 29 kann aber auch ein anderes
kurvengängiges Fördermittel verwendet werden. Die Arbeitweise des in den Fig. 4
bis 6 dargestellten Durchlaufofens ist die gleiche wie die des Ofens, der in den
Fig. 1 bis 3 dargestellt ist.
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Vorteilhaft werden die mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung
erzeugten Briketts in einem Niederschachtofen verhüttet, der zweckmäßig eine Höhe
von 2,5 bis 5 m, gemessen von der Düsenebene bis zur oberen Grenze der Ofenfüllung,
aufweist.
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Die Gichtgase des Schachtofens enthalten bei Briketts, die vorher
nicht vollständig verschwelt sind, eine erhebliche Menge an Schweldämpfen. Sie werden,
nachdem sie den Schachtofen verlassen haben, zunächst von dem mitgeführten Staub
in geeigneten Staubabscheidern befreit und danach in mindestens zwei Stufen gekühlt,
so daß die Schweldämpfe als Teer anfallen. Das so vorgereinigte Schwelgas wird erforderlichenfalls
noch einer weiteren restlichen Reinigung von Staub unterworfen und ist dann fertig
für den Verbrauch.