DE116849C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Verwerthung der bei Hochofen-Prozessen durch Reduction der Eisenerze ausgefällten Abfallproducte ist in. der Praxis verhältnifsmäfsig gering. Diese Verwerthung ist aber um so Wünschenswerther geworden, je mehr die Hochofen-Industrie in ihrer Vervollkommnung fortschreitet.

Den Gegenstand vorliegender Erfindung bildet ein Verfahren zur Umwandlung dieser Abfallproducte in für verschiedene chemische Prozesse verwendbare Handelsartikel, die ihrer eigenartigen chemischen . Zusammensetzung wegen besonders bei der Gasgewinnung eine wichtige Rolle spielen, indem Acetylengas aus den gebildeten Calciumcarbidverbindungen durch Behandeln der letzteren mit Wasser entwickelt wird.

Das vorliegende Verfahren besteht wesentlich darin, die schlackenartigen Abfallproducte mit kohlenstoffhaltigen Substanzen zu mischen und diese Gemische nunmehr der Einwirkung des elektrischen Stromes zu unterwerfen.

Dieser so im Allgemeinen gekennzeichnete Vorgang umfafst selbstverständlich die verschiedensten Ausführungsverfahren. Es soll hauptsächlich dasjenige beschrieben werden, in weichend die Schlacke entweder, direct in geschmolzenem Zustande oder als solche, wie sie bei Hochofen-Prozessen ausgeschieden wird, dem Verfahren unterworfen wird; ferner die Behandlung der geschmolzenen Schlacke, nachdem sie durch Abkühlen wieder fest geworden ist und die Verwendung eines entsprechenden reducirenden Gases zur Behandlung der Schlacke in jeglicher Form. Der zur Durchführung dieses Verfahrens bestimmte Apparat ist in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und zeigt

Fig. ι einen Querschnitt des Apparates (theilweise abgebrochen),

Fig. 2 eine Ansicht des Apparates im Längsschnitt,

Fig. 3 einen Grundrifs des Converters mit der für die Gaszuführung und Kohlenspeisung vorgesehenen Röhrenanlage,

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Detail der Kohlenzuführungsvorrichtung,

Fig. 5, 5a, 5 b und 5 c verschiedene Stellungen des Converters während seines Gebrauches (im Schnitt). >

A ist die Converterkammer, deren Seiten-, wände r r, Ober- und Rückenwand r¹ r¹ sind, welch letztere mit der gewölbten Wandung r² den Abschlufs bilden. An die Wandungen r¹ r¹ schliefsen sich die zu einander abgedachten Wände r^s r* und r⁵ an, wobei zwischen den letzteren und der oberen Abschlufswänd r¹ die. Ein- bezw. AusgufsÖffnung q verbleibt. ■— Die. Converterumhüllung kann metallisch sein, die, Fütterung besteht aus feuerbeständigem Ma-. terial, wodurch sowohl ein enormer Hitzegrad als. auch elektrische Isolation erzielt wird.

Um einen passenden Zugang in die Converterkammer zwecks Reparaturen u. s. w. zu ermöglichen, sind die Wandungen r⁸ und r⁴ von r¹ und r⁵ abnehmbar angeordnet. Dies ist durch die flantschenartigen Ansätze ihrer

äufseren Umhüllung erreicht, welche durch Schrauben u. s. w. von den Ansätzen der Wände r¹ und r⁵ leicht gelöst werden können. Die in Fig. 5 gezeichnete Lage des Converters ist seine Anfangsstellung, in der er gefüllt wird.

Die Converterkammer A selbst ist infolge der Anordnung ihrer Innenwandung in drei Abtheilungen pp¹ und p² getheilt. ρ ist die Schlackenkammer, p^l die Mischungskammer und p² die Kammer, in der die elektrische Behandlung der Masse erfolgt. Letztere (p²) enthält die Elektroden 0 o¹, die vorzugsweise aus Kohlenplatten bestehen. Sie sind in Nuthen im Converterfutter eingebettet und im unteren Theile mittels der Drähte w und w¹ mit. den Polen einer Elektricitätsquelle (Dynamomaschine) D verbunden.

Der Converter wird von den hohlen Zapfen η und n¹ getragen, die in auf Tragsäulen m und m¹ des Apparates vorgesehenen Lagern drehbar gelagert sind. Sie tragen an ihren freien Enden aufgekeilte Zahnräder / und /', mittels welcher der Converter (durch ein wie üblich angeordnetes Vorgelege) in Bewegung versetzt werden kann.

Der Boden der Mischungskammer p¹ ist behufs Aufnahme der Rohre h durchbrochen, die gleichfalls aus feuerbeständigem Material bestehen und zwecks besserer Vertheilung des zugeführten Materiales je ein nicht bis an den Boden reichendes Diaphragmenpaar h¹ enthalten. Hierdurch werden die Rohre h in mehrere Kanäle getheilt, um- auf diese Weise das eingeblasene Gas bezw. Luftkohlegemisch besser in der Kammer p¹ zu vertheilen. Auf diese Art ist eine Düsenanordnung geschaffen. B und C sind Rohre, welche durch die Hohlzapfen η und ή¹ hindurchgehen und zur Zuführung des unter Druck stehenden Gases oder des Gases und der Luft bestimmt sind. Im letzteren Falle steht eins der Rohre mit einem Gasometer, das andere mit einer Luftgebläsevorrichtung in Verbindung. In ihrem in den Hohlzapfen η und n^l liegenden Theile (Fig. 1) sind die Rohre B und C getheilt, um eine Drehung zu ermöglichen, während ihre unteren Theile durch eine Reihe von Rohrarmen i mit den Düsen h in Verbindung stehen. Dieser Theil der Rohranordnung ist mit einer abnehmbaren Hülse F bedeckt, zum Zwecke, die Rohre vor Verunreinigungen und sonstigen äufseren Einflüssen zu schützen. Wie aus Fig. ι ersichtlich sind in den aus den Zapfen η und n¹ herausragenden horizontalen Rohrtheilen seitliche Schlitze vorgesehen, welche von den Seitenwänden trichterförmiger Gefäfse H umschlossen werden. Die Gefäfse H sind mit dem für die Zuführung bestimmten Kohlenmaterial (Koks) E gefüllt, das durch die in den Rohren B und C vorgesehenen Schlitze g (Fig. 4) in die Rohre gelangt. Zwecks fortlaufender Zuführung des Kohlenstaubes ist in jedem Trichter H ein geriefter Cylinder H¹ angebracht, welcher mittels Schnurscheibe f und Welle/¹ in Drehung versetzt wird. Diese Cylinder H¹ decken die Schlitze g so dicht, als es nöthig ist, um etwaiges Entweichen von Gas zu verhindern.

Um nun den Apparat für den Beginn des Prozesses vorzubereiten, ist es erforderlich, den Converter vorzuwärmen. Dies geschieht einfach dadurch, dafs man die Gaszuführung öffnet, so dafs das Gas in den Converter strömt, während man in diesen eine Hand voll brennendes Holz einführt. Ist nun der Converter genügend vorgewärmt, so wird das Gas abgestellt und der Converter in die zur Füllung geeignete Stellung gebracht (Fig. 5). Durch die Eingufsöfihung q wird nun die flüssige Schlacke entweder direct aus dem Hochofen oder aber mittels eines ' durch hydraulischen Aufzug bethätigten Schöpfgefäfses eingeführt. Ist die Kammer^ genügend mit Schlacke gefüllt, so läfst man Gas langsam zuströmen und führt in gleichem Mafse Koks zu. Der ganze Prozefs wird unter Vermehrung der Gaseinströmung his zu vollem Druck und gröfster Speisung mit Kohle allmählich eingeleitet bis die Schlacke ungefähr im Verhältnisse 3 : ι (3 Theile Schlacke, 1 Theil Kohle) gespeist ist, wozu ein Zeitraum von etwa 5 Minuten erforderlich ist, worauf der Converter in die in Fig. 5 a gezeichnete Lage gedreht wird, um dann wieder in die Anfangsstellung zurückgedreht zu werden. Dadurch gelangt die Schlacke in die Mischkammer p¹, wo sie sich innig mit den Kohlentheilchen mischt. Diese Mischung kann nach Beobachtung der Converterflamme mittels eines Spektroskops geregelt werden.

Die Anwendung des Luftgebläses ist nur dann erforderlich, wenn die Zufuhr an reducirendem Gase ungenügend ist. In diesem Falle wird mit Kokspulver gemischte Luft eingeblasen, wobei die Verbrennung des letzteren gefördert wird, so dafs der geschmolzene Zustand der Schlacke erhalten und der Wärmeverlust ersetzt wird.

Das verwendete Gas selbst kann zum neuerlichen Gebrauche wieder in einem Behälter aufgefangen werden.

Ist die wünschenswerthe Mischung, der Schlacke mit der Kohle (3:1) erreicht, so wird das Gemenge der Einwirkung des elektrischen Stromes unterworfen, wobei die Gaszuführung abgedreht und der Converter in die in Fig. 5 b gezeichnete Lage gedreht wird, so dafs das Material nunmehr nach der Kammer p² gelangt. . .

Die Hochofenschlacke ist ein Material, das einen hohen elektrischen Widerstand besitzt und nach den beim Bessemerprozefs angestellten Versuchen durchschnittlich aus 50 bis 55 pCt.

Kalk, 25 bis 28 pCt. Kieselerde, 16 bis i8pCt. Thonerde und einigen Beimengungen, welche den zur Bearbeitung verwendeten Erzen und den als Flufsmittel verwendeten Kalksteinen entsprechende Zusammensetzung haben, besteht. Durch das Hinzutreten und innige Mischen der Kohlentheilchen, welche die Elektricität gut leiten, entstehen bei Behandlung mit dem elektrischen Strom infolge der zwischen den Kohlentheilchen gelagerten widerstandsfähigen Schlackentheilchen unzählige Lichtbogen, durch welche die aufserordentliche Hitze erzielt wird, die zur Umwandlung des Gemenges in das Endproduct erforderlich ist. Die so reducirte Schlacke besteht aus kohlenstoffhaltigem Calcium, Aluminium und Silicium.

Die Reduction der Schlacke ist nach Verlauf von 20 Minuten nach Aufhören der elektrischen Stromwirkung und Drehen des Converters in die in Fig. 5c gezeichnete Lage beendet, worauf dann das Product dem Converter entnommen wird, um in Ingots oder in andere Formen abgegossen zu werden.

Der Converter wird dann in seine Anfangslage (Fig. 5) zur neuerlichen Füllung zurückgedreht.

Durch das Verfahren, bei dem man die Schlacke dem Hochofen direct entnimmt und nicht erst zu einer Schlackenbank abfliefsen läfst, ist für die Hochofen-Prozesse ein wesentlicher Fortschritt erreicht. Selbstverständlich beschränkt sich das Verfahren, sowie der Apparat zu seiner Durchführung nicht besonders auf das im Vorstehenden beschriebene, sondern läfst sich mit Rücksicht auf das Princip der Erfindung mannigfach verändern.

Es war bereits bekannt, eine krystallinische Siliciumkohlenstoffverbindung durch Vermischen von Koks mit Kieselsäure oder einem Silicat (von Thonerde, Kalk) unter Zusatz eines Flufsmittels und durch Erhitzen dieses Gemisches mittels eines hindurchgeleiteten Stromes darzustellen (s. die Patentschrift 76629), wobei, je nach Bedarf ein Graphitkern zwischen die in das Gemisch eingebetteten Kohlenspitzen eingeführt wird. Ferner wird in der Patentschrift 77168 ein Verfahren zur Darstellung von Kohlenstoffverbindungen der Erdalkalimetalle beschrieben, nach dem Oxyde oder Carbonate der Erdalkalien mit Kohle gemischt in einem elektrischen Ofen erhitzt werden.

Die dabei erhältlichen Producte unterscheiden sich jedoch wesentlich von den nach dem im Vorstehenden beschriebenen Verfahren dargestellten Erzeugnissen.

Den Gegenstand vorliegender Erfindung bildet ein Verfahren und Apparat zur Umwandlung der bei Hochofen-Prozessen durch Reduction der Eisenerze ausgefällten Abfallproducte und besteht dieses Verfahren im Wesentlichen darin, die schlackenartigen Abfallproducte mit kohlenstoffhaltigen Substanzen zu mischen und dann, der Einwirkung des elektrischen Stromes zu unterwerfen.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   Verfahren zur Herstellung von Silicium-, Calcium- und Aluminiumcarbid, darin bestehend, dafs man Hochofenschlacke in einem Converter mit von einem reducirenden Gase zugeführtem Kohlenstaub mischt und der Wirkung eines elektrischen Stromes aussetzt.

   Zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch ι ein drehbarer Converter mit drei durch Innenwandungen gebildeten Abtheilungen ρ, ρ ',j?², in welch letzterer die Hochofenschlacke, nachdem sie in der Abtheilung ρ mit dem durch Düsenrohre h h von einem reducirenden Gase zugeführten Kohlenstoff gemischt worden ist, durch Einwirkung eines elektrischen Stromes desoxydirt und carburirt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.