DE1154238B - Verfahren zum Schmelzen von Metallen, Verhuetten von Erzen od. dgl. und Schachtofen zur Durchfuehrung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zum Schmelzen von Metallen, Verhütten von Erzen od. dgl.
• und Schachtofen zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie einen Schachtofen zum Schmelzen von Metallen, Verhütten von Erzen od. dgl. Die Erfindung bezweckt, das Schmelzen bzw. Verhütten unter besserer Ausnutzung der zugeführten Wärmemengen auszuführen, als dies bisher der Fall war, wobei ein aus mindestens zwei gleichartigen Schächten bestehender Ofen zur Verwendung gelangt, in dem das Schmelz- oder Verhüttungsprodukt in einer gemeinsamen Schmelzwanne gesammelt wird und bei dem vorzuwärmende, den Schächten von oben zuzuführende Verbrennungsluft jeweils einen Schacht von oben nach unten durchsetzt. Die Verbrennungsgase, die das von oben in die Schächte aufzugebende Metall, Erz od. dgl. vorwärmen, strömen in einem anderen Schacht bei zyklischer Vertauschung der Funktion der Schächte von unten nach oben.
• Nach einem bekannten Verfahren dieser Art zur Ausnutzung der Abgaswärme in Kupolöfen wird jedesmal nach Beendigung der Beschickung die Richtung des Luftstromes umgekehrt. Hierdurch kann zwar ein Teil der sonst verlorenen Abgaswärme wiedergewonnen werden, ein erheblicher Teil an nutzbarer Wärme verläßt aber den Ofen durch den Kamin, insbesondere dann, wenn die Schächte nur in geringer Höhe beschickt werden und die Beschikkung erst während des Durchganges des heißen Windes beendet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht demgegenüber die Rückgewinnung praktisch der gesamten Abgaswärme, indem jeweils in einem der nur mit Schmelz- oder Verhüttungsgut weitgehend gefüllten Schächte im Unterteil in an sich bekannter Weise staubförmiger, flüssiger oder gasförmiger Brennstoff derart eingedüst wird, daß er mit nahezu auf Schmelztemperatur erhitzter Luft zusammentrifft, wobei der gesamte Schachtinhalt oberhalb der Düsen als luftaufheizender Regeneratorteil wirkt. Hierbei erfolgt die zyklische Umschaltung in kurzen Intervallen, sobald die Temperatur der aus einem Schacht mit aufzuheizender Füllung bei abgeschalteter Brennstoffzufuhr oben ausströmenden Abgase einer. bestimmten Wert überschreitet.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird durch Zufuhr von flüssigem gas- oder staubförmigem Brennstoff an bestimmten Stellen eine Trennung der Vorwär:nzone von der Schmelzzone erreicht, so daß das gesamte in der Vorwärmzone befindliche Gut als Speicher für die Verbrennungsluft dient.
• Das Verfahren ist nicht an eine bestimmte Anzahl von Schächten gebunden. Beispielsweise können drei Schächte vorgesehen sein, denen vorzugsweise eine gemeinsame Schmelzwanne zugeordnet ist. Für diesen Fall wird während einer ersten Betriebsperiode der erste Schacht von Luft und der zweite Schacht von einem brennbaren Gas von oben nach unten durchsetzt, wobei gleichzeitig die entstandenen Abgase den Ofen durch den dritten Schacht von unten nach oben verlassen. In den darauffolgenden Perioden werden die von Luft bzw. Brenngas oder Abgas durchsetzten Schächte im Zyklus vertauscht. Dieses spezielle Verfahren nach der Erfindung eignet sich insbesondere für die Verwendung von minderwertigem Brenngas, z. B. von Gichtgas.
• In der nachstehenden Beschreibung soll nun die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. In Fig. 1 ist ein Doppel-Schachtschmelzofen für hochwertige Brennstoffe schematisch dargestellt; Fig.2 zeigt dagegen einen Schmelzofen mit drei Schächten für minderwertige, gasförmige Brennstoffe mit geringem Heizwert, z. B. Gichtgas.
• Der Ofen gemäß Fig. 1 besteht aus nebeneinander angeordneten Schächten I und II, die über eine gemeinsame Schmelzwanne W miteinander verbunden sind. Es ist aber ohne weiteres denkbar, daß jeder Schacht auf einer ihm zugehörigen Schmelzwanne ruht und zwischen den Schächten ein Verbindungskanal angeordnet ist. Beide Schächte I, II haben oben einen Einlaß bi bzw. b2 für die Zufuhr von Luft und Material bzw. für die Abführung der Abgase und etwa in ihrem unteren Drittel einen Einlaß cl bzw. c:" für den Brennstoff, der staubförmig, flüssig oder auch gasförmig sein kann. Demnach kann die Zone zwischen den Einlässen für Luft und Material b1, b2 und den Brennstoffeinlässen cl, c2 als Vorwärmzone V und die Zone unterhalb der Brennstoffeinlässe cl, c2 als Schmelzzone S bezeichnet werden.
• Die Funktion des erfindungsgemäßen, bereits in Betrieb befindlichen Ofens ist die folgende: Während einer ersten Betriebsperiode strömt Frischluft durch den Einlaß b1 in den ersten Ofenschacht I und erwärmt sich an dem vorhandenen Schmelzgut angenähert bis zur Schmelztemperatur. Auf der Strecke zwischen den Stellen cl und c2, also noch in den Schächten oder auch erst in der Schmelzwanne W, können Brenner an beliebigen Stellen angeordnet sein, die das Schmelzen des eingesetzten Gutes unter Verwendung der vorerhitzten Luft herbeiführen. Die Abgase kühlen sich im Schacht II bis auf die Schmelztemperatur des Schmelzgutes ab und wärmen im Bereich zwischen den Stellen e2 und bz das dort eingesetzte Gut vor. Damit wird im Material der Vorwärmzone 1I so viel Wärme gespeichert, daß das auf nahezu Schmelztemperatur gebrachte Gut die in der folgenden zweiten Brennperiode eingeführte Frischluft vorwärmt, die dann am Einlaß b2 in, den Schacht II eindringt. In dieser zweiten Brennperiode verläuft der Schmelzprozeß in gleicher Weise, nur daß die Abgase den Schacht 1 über die Öffnung bi verlassen.
• Das geschmolzene Gut wird bei a abgezogen. Das Umschalten von der einen Periode auf die andere erfolgt, sobald die austretenden Abgase eine gewisse Temperatur zu überschreiten beginnen. Es ist zweckmäßig, in möglichst kurzen Zeitintervallen umzuschalten, soweit dies der Schmelzprozeß ermöglicht. Wie leicht zu erkennen ist, führt die Aufspeicherung der Wärme in der Vorwärmzone und das darauffolgende Nutzbarmachen durch das Vorwärmen der Frischluft zu einer wärmetechnisch günstigen Ausnutzung der zugeführten Wärmemenge.
• In Fig. 2 ist ein dreiteiliger Schachtofen schematisch dargestellt, der die Verwertung eines minderwertigen, gasförmigen Brennstoffes, z. B. Gichtgas, ermöglicht. Bei solchen Öfen ist es zur Erzielung der erforderlichen hohen Schmelztemperatur notwendig, sowohl die zugeführte. Luft als auch das Brenngas vorzuwärmen. Grundsätzlich wird Luft und Brenngas im Zyklus in die einzelnen Schächte I bis III zugeführt, die auf einer gemeinsamen Schmelzwanne ruhen. Während also die kalte Laft bei b1 in den Schacht 1 und das ebenfalls kalte Brenngas bei b.., in den Schacht 11 eintritt, verlassen die Abgase in dieser Periode den Ofen durch den Schacht III bei b;3. Während der nächsten Periode dringt die Luft durch den Schacht 11, das Brenngas durch den Schacht III ein, wobei beide sich beim Durchsetzen des Schachtinhaltes erhitzen. Das Brennen erfolgt also im Bereich der Schmelzwanze und im unteren Bereich des dritten Schachtes, im vorliegenden Beispiel im Schacht I, dessen frisch eingesetzter Inhalt durch die nach oben streichenden heißen Abgase bis nahezu auf die Schmelztemperatur vorgewärmt wird. Es ist ersichtlich, daß prinzipiell auch mehr als drei Schächte gegebenenfalls auf einer gemeinsamen Schmelzwanne angeordnet werden können.
• In der dritten Betriebsperiode setzt sich der Schmelzprozeß fort, nur daß nunmehr der Schacht II es ist, durch den die Abgase den Ofen verlassen, wobei auch frisches Gut zugeführt wird.
• Bei Anordnung von drei Schächten auf einer gemeinsamen Wanne werden die Schächte zweckmäßig symmetrisch im Dreieck angeordnet, so daß die Bedingungen des Brennens während aller Brennperioden angenähert gleich sind.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Schmelzen von Metallen, Verhütten von Erzen od. dgl. in einem aus mindestens zwei gleichartigen Schächten bestehenden Ofen, in dein das Schmelz- oder Verhüttungsprodukt in einer gemeinsamen Schmelzwanne gesammelt wird und bei dem vorzuwärmende, den Schächten von oben zuzuführende Verbrennungsluft jeweils einen Schacht von oben nach unten durchströmt und die Verbrennungsgase, das von oben in die Schächte aufzugebende Metall, Erz od. dgl, vorwärmend, in einem anderen Schacht von unten nach oben durchströmen, bei zyklischer Vertauschung der Funktion der Schächte, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils in einem der nur mit Schmelz- oder Verhüttungsgut weitgehend gefüllten Schächte im Unterteil in an sich bekannter Weise staubförmiger, flüssiger oder gasförmiger Brennstoff derart eingedüst wird, daß er mit nahezu auf Schmelztemperatur erhitzter Luft zusammentrifft, wobei der gesamte Schachtinhalt oberhalb der Düsen als luftaufheizender Regeneratorteil wirkt, und daß die zyklische Umschaltung in kurzen Intervallen erfolgt, sobald die Temperatur der aus einem Schacht mit aufzuheizender Füllung bei abgeschalteter Brennstoffzufuhr oben ausströmenden Abgase einen bestimmten Wert überschreitet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung eines Ofens aus mindestens drei Schächten, denen vorzugsweise eine gemeinsame Schmelzwanne zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß während der ersten Periode der erste Schacht von Luft und der zweite Schacht von einem brennbaren Gas von oben nach unten durchsetzt werden, wobei gleichzeitig die Abgase den Ofen durch den dritten Schacht von unten nach oben verlassen, worauf in den folgenden Perioden die von Luft, Brenngas und Abgas durchsetzten Schächte im Zyklus vertauscht werden.
3. 3. Schachtofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Schächte (I, 1I, 11I) vorzugsweise symmetrisch über einer Schmelzwanne angeordnet sind, die, wie an sich bekannt, oben eine Öffnung (bl, b2, b3) für die Zufuhr von Luft, Gas oder Schmelzgut bzw. für den Austritt der Abgase aufweisen (Fug. 2). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 320 439, 601795, 202433.