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Verfahren zur Verarbeitung von oxydischen . Rohstoffen des Eisens
und ähnlicher Metalle im Drehrohrofen auf Luppen Es ist bekannt, oxydische Rohstoffe
des Eisens, die gegebenenfalls auch Oxyde ähnlicher Metalle, z. B. Ni, Co, W, Mo,
enthalten, unter Zusatz von festen Reduktionsstoffen im Drehrohrofen auf Luppen
zu verarbeiten, wobei am Austragende des Ofens zur Verlängerung der Verweilzeit
der Beschickung in der Luppzone üblicherweise ein Staurand vorhanden ist. Die Beschickung
des Drehrohrofens, in dem Luft oder Verbrennungsgas im Gegenstrom zur Beschikkung
geführt werden, besteht dabei aus den oxydischen Rohstoffen, den festen Reduktionsstoffen
sowie gegebenenfalls Zuschlägen, die zur Bildung einer geeigneten viskosen Schlacke
erforderlich sind. Dabei werden alle vorgenannten Stoffe mit ihrer natürlichen Feuchtigkeit
aufgegeben, so daß der Feuchtigkeitsgehalt der Mischung üblicherweise 10 bis
1501o, zum Teil aber auch über 2011/o, beträgt.
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Bei der Durchführung dieses Prozesses kann man 4 getrennte Zonen im
Ofen unterscheiden, nämlich: 1. Eine Trockenzone, in der die anhaftende Feuchtigkeit
entfernt wird und das Gut auf 100 bis 200'J C erwärmt wird, 2. eine Vorwärmzone,
in der die getrocknete Mischung auf etwa 600J C erwärmt wird, 3. eine Reduktionszone,
in der die Reduktion der Metalloxyde durch den zugesetzten Reduktionsstoff unter
Bildung von Metallschwamm erfolgt und die Temperatur der Beschickung auf etwa 1100°
C ansteigt, 4. eine Luppzone, in der bei 1200 bis 1400° C die Verschweißung des
Eisens, gegebenenfalls unter Einschluß der ebenfalls reduzierten sonstigen Metalle,
und die. Bildung der viskosen Schlacke erfolgt.
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Für die Durchführung dieser einzelnen Prozesse muß die jeweils benötigte
Wärmemenge aus den Ofengasen in die Beschickung übertragen werden, wobei die Übertragung
durch die rotierende Ofenwand eine wesentliche Rolle spielt. Naturgemäß richtet
sich der Durchsatz des Gesamtprozesses dabei nach dem langsamsten Teilvorgang.
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Betriebsuntersuchungen haben ergeben, daß bei der bisher üblichen
Durchführung des Prozesses die ungünstigsten Voraussetzungen für einen hohen Durchsatz
in der Trockenzone des Ofens vorliegen. Die Trocknung erfolgt mit den Abgasen der
Vorwärmzone, die nur eine Temperatur von etwa 400 bis 600° C aufweisen, so daß die
Wärmeübertragung bei der verhältnismäßig geringen Temperaturdifferenz zum Material
in dieser Zone schlecht ist. Man muß daher nur für die Trocknung des Gutes mit einer
künstlich erhöhten Gasmenge, d. h. mit zusätzlich verbranntem Brennstoff, arbeiten
und erreicht trotzdem die Wärmeübertragung nur in einem unverhältnimäßig langen
Teil des Ofens.
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Nun ist es bereits bekannt, beim Erschmelzen von Eisen und Eisenlegierungen
aus Eisenerzen und Reduktionsstoffen im kippbaren Drehrohrofen die Einsatzstoffe
mit den Abgasen des Reduktions- und Schmelzofens vorzuwärmen. Da die Abgase der
Schmelzöfen eine hohe Temperatur und einen großen Wärmeinhalt haben, genügt die
in ihnen enthaltene Wärme völlig zum Trocknen und Vorwärmen der Einsatzstoffe und
gegebenenfalls auch noch zur Vorwärmung der Verbrennungsluft des Reduktions-und
Schmelzofens. Bei der Erzeugung von Eisenluppen im Drehrohrofen ist dagegen der
Wärmeinhalt der Abgase für das Trocknen der Einsatzstoffe nicht ausreichend, so
daß das bisher übliche Trocknen der Einsatzstoffe im Reduktionsofen selbst, wie
bereits erwähnt, einen zusätzlichen Brennstoffaufwand im Reduktionsofen und eine
große Ofenlänge erfordert.
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Gemäß der Erfindung soll daher bei der Verarbeitung von oxydischen
Rohstoffen des Eisens und ähnlicher Metalle, z. B. Nickel, Kobalt, Wolfram, Molyldän,
unter Zusatz von festen Reduktionsstoffen im kontinuierlich arbeitenden Drehrohrofen
auf Luppen die Beschickung vor der Aufgabe in den Drehrohrofen unter Anwendung einer
zusätzlichen Beheizung vorgetrocknet oder auf einige 100° C, z. B. 300 bis 400°
C, vorgewärmt werden. Durch die Aufgabe der getrockneten bzw. etwas vorgewärmten
Beschickung in den Drshrohrofen wird die in diesem Ofen benötigte Gasmenge auf etwa
die Hälfte verringert, so daß der Ofen bei annähernd gleicher Gasgeschwindigkeit
den
doppelten Durchsatz erreicht. Entsprechend der verringerten Luftzufuhr zum Ofen
kann eine Senkung des Brennstoffverbrauchs - auch unter Berücksichtigung des Brennstoffbedarfes
der getrennten Vortrocknung - beispielsweise auf etwa 70'"/o der bisher üblichen
Menge erzielt werden. Die Verhältnisse ergeben sich im einzelnen aus folgender Aufstellung:
a) Arbeitsweise |
mit nicht vorgetrockneter Beschickung |
1°/o der benötigten o/o des Wärme- |
Ofenlänge umsattes |
1. Luppzone ...... 21 14,7 |
2. Reduktionszone 33 4,9 |
3. Vorwärmzone .. 13 16,8 |
4. Trockenzone ... 33 26,6 |
5. Abgase ........ - 37,0 |
b) Bei vorgetrockneter Beschickung |
und doppeltem Erzdurchsatz |
% der benötigten % des Wärme- |
Ofenlänge umsattes |
1. Luppzone ...... 26 19,3 |
2. Reduktionszone 68 11,3 |
3. Vorwärmzone .. 16 28,4 |
4. Trockenzone ... - - |
5. Abgase ........ - - |
Der Vergleich zeigt, daß im Falle a) nicht weniger als 330io des gesamten Ofens
für die Trocknung in Anspruch genommen wird und daher die Länge der Reduktionszone
nur halb so groß ist wie im Falle b), bei dem die Abgase der Reduktionszone nur
zur Vorwärmung der Beschickung auf 600° C dienen, wofür sie völlig ausreichend sind.
Die Aufenthaltszeit des Gutes in der Reduktionszone ist daher doppelt so lang wie
bei nicht vorgetrockneter Beschickung und ermöglicht die Steigerung des Durchsatzes
auf das Doppelte.
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Bei vorgetrockneter Beschickung haben die Abgase der Reduktionszone,
die eine Temperatur von etwa 1000 bis 1200° C aufweisen, nur die Vorwärmung der
Beschickung auf 600° C vorzunehmen, wofür die Wärmeübertragungsverhältnisse günstig
sind und der Wärmeinhalt der Gase ausreicht. Die dafür benötigte Ofenlänge beträgt
etwa 15% der Gesamtlänge. Dabei kann es wirtschaftlich zweckmäßig sein, auch diese
Länge noch zu verringern, indem mit einer Abgastemperatur über 500° C, vorzugsweise
zwischen 600 und 900° C, gearbeitet wird, besonders wenn die Beschickung nicht nur
vorgetrocknet, sondern z. B. auf 300 bis 400° C vorgewärmt dem Drehrohrofen aufgegeben
wird. Dadurch wird die Vorwärmzone weiter verringert, und die Temperatur der Abgase
steigt über 500° C, vorzugsweise auf 600 bis 900° C. Der Wärmeinhalt der Abgase
kann dann für die Vorwärmung der Verbrennungsluft oder für die Erzeugung von Dampf
verwandt werden. Das letztere kommt vor allen Dingen in Frage, wenn als Reduktionsstoff
kohlenwasserstoffhaltiger Brennstoff, z. B. Steinkohle, verwendet wird, wobei die
flüchtigen Bestandteile in die Abgase gelangen und ihr Wärmeinhalt nach erfolgter
Nachverbrennung ausgenutzt werden kann.