DE1458785C - Drehrohrofenanlage zur Reduktion schwer reduzierbarer Metalloxyde und Ver fahren zu ihrem Betrieb - Google Patents
Drehrohrofenanlage zur Reduktion schwer reduzierbarer Metalloxyde und Ver fahren zu ihrem BetriebInfo
- Publication number
- DE1458785C DE1458785C DE1458785C DE 1458785 C DE1458785 C DE 1458785C DE 1458785 C DE1458785 C DE 1458785C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rotary kiln
- furnace
- converter
- oxygen
- natural gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000001603 reducing Effects 0.000 title claims description 14
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 title claims description 12
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 title claims description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 title claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 22
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 241001088417 Ammodytes americanus Species 0.000 claims description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000011068 load Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 5
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 4
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000015450 Tilia cordata Nutrition 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229960003563 Calcium Carbonate Drugs 0.000 description 1
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710006849 bath-45 Proteins 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 1
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehrohrofen-. anlage zur Reduktion schwer reduzierbarer Metalloxydc
mit einem schräg nach oben gerichteten Brenner an dem einen und einem Abzug an dem anderen
Ende des Ofens. Mit dieser Anlage können gegebencnl'alls auch teilweise reduzierte Erze von Metallen,
die bei der Strahlerzeugung verwendet werden, verarbeitet werden.
Bisher wurden verschiedene Verfahren zur direkten Reduktion von Erzen angewandt:
So winde beispielsweise die Reduktion von Chromerzen bislang in Lichtbogenofen ausgeführt, die auch
zur Darstellung anderer, bei der Strahlerzeugung notwendiger Metalle benutzt wurden, deren freie Oxyd-Bildungsenergie
in Absolutwerten wenigstens gleich derjenigen ties Eisens ist. Mit diesen Öfen können
Temperaturen, die 18000C übersteigen, die für die
meisten dieser Reduktionen notwendig sind, bequem erreicht werden. Die Behandlung im Elektroofen
bringt jedoch zahlreiche Nachteile, und sie ist nicht bei allen Metallen anwendbar. Außerdem sorgt der
zwischen Kohlenelcktroden brennende elektrische Bogen in einem Teil des Ofens für eine kohlenstoffhaltige
Atmosphäre, die zwar für die Reduktion der Metalloxyde nützlich, aber für die Erzeugung von Legierungen
oder Metallen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt schädlich ist. Bei Anwendung eines Elektroofens
ist daher im allgemeinen eine zweite Behandlung zur Erniedrigung des im Verlauf der anfänglichen
Reduktion der Erze erhaltenen Kohlenstoffgehaltes erforderlich. Dieser zweite Arbeitsgang erhöht
die Kosten des Verfahrens, zumal er noch zusätzlich einen teilweisen Verlust an ursprünglich
/ reduziertem Metall bedingt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage und ein Verfahren zu ihrem Betrieb zu schaffen,
womit die Reduktion solcher schwer reduzierbarer Oxyde vereinfacht und wirtschaftlicher als
bisher ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß ist die Drehrohrofenanlage durch einen dem Brennerende vorgeschalteten Konverter
zur Spaltung von Erdgas, eine mit der Drchrohrofenachse gleichachsige Verbindungsleitung vom Konverter
zum Drehrohrofen und eine gleichachsige Gaseintrittsöffnung im Drehrohrofen mit einer zugeordneten,
schräg nach oben gerichteten Leitung für die Zufuhr von Sauerstoff und eine am Abzugsende des
Drehrohrofens horizontal in diesen gerichtete Sauerstofflanze gekennzeichnet.
Mit dieser Anlage ist die Erzeugung einer oxydierenden
Flamme möglich, deren 'heißester Teil wenigstens 1900° C aufweist und die im oberen Teil
des Ofens erzeugt wird.
Im nachfolgenden wird die Erfindung an Hand der F i g. I bis 3 beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anlage,
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II der
Fig. 1,
Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch eine nur teilweise gezeigte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen
Reduktionsanlage.
Die in den Fig. I und 2 gezeigte Anlage umfaßt
einen Drehrohrofen 1 mit horizontaler Achse, der mit ringförmigen Führungen 2 fest verbunden ist, die
auf Rollen 3 ruhen. Die Rotation des Ofens kann entweder durch Betätigung einer oder mehrerer dieser
;■·., polleni3:oder durch einen um den Ofen laufenden
Zahnkranz erreicht werden, der von einem Antriebszahnrad mitgenommen wird. Der Ofen enthält eine
Beschickungstür oder -Öffnung 4, die normalerweise durch ein Verschlußorgan 5 verschlossen ist und
durch die der Abstich bzw. der Gießvorgang erfolgt.
Der'Ofen ist an seinen beiden kegelstumpfartigen Enden j6;und 7 offen und mit feuerfesten Steinen, beispielsweise
aus Magnesiumoxyd, ausgekleidet.
An seinem Ende 6 tritt in den Ofen ein brennbares Gas von einem autothermischen Konverter 8
für Erdgas oder von einem mit flüssigem Brennstoff betriebenen Gaserzeuger ein, deren Charakteristiken
und Betriebsweise weiter unten erläutert werden.
Das Gas wird an dem Ofenende 6 des Ofens durch einen Sauerstoffstrahl aus einer Leitung 9 entzündet.
Der Sauerstoftstrahl tritt in den Ofen mit einer Neigung ein, die in Abhängigkeit von der auszuführenden
metallurgischen Operation geregelt werden kann; der Strahl ist vorzugsweise aufwärts gerichtet und kann
mit der Horizontalen einen Winkel von 20° bilden. Die Geschwindigkeit dieses Sauerstoffstrahls ist bei
Eintritt in den Ofen bedeutend größer als derjenige des brennbaren Gasstromes, der vom Konverter 8
kommt, und die Flamme 10 ist auf diese Weise im Ofen nach oben gerichtet.
Eine Dichtung 11 wird durch den Ofen 1 getragen und beispielsweise durch einen aus einem Rohr 12
kommenden Wasserstrom gekühlt, der in eine am Umfang der Dichtung angebrachte Rinne oder Nut
herabfließt. Diese Dichtung steht mit einem ringförmigen Teil der Stirnseite 13 des Konverters 8 weich
reibend in Berührung.
Der Konverter 8 ist auf einem fahrbaren Untergestell 14 montiert, das in bezug auf den Ofen verschiebbar
ist, wodurch die Öffnung des Ofenendes 6 freigegeben werden kann. Die Verschiebung des Konverters
8 erfolgt parallel zu einer die Symmetrieachse in Längsrichtung des Ofens 1 passierenden vertikalen
Ebene auf Rädern 15 mit zugehörigen Schienen.
Der Rumpf des Konverters 8 wird durch zwei Schwingen 16 gehalten, die an ihren unteren Enden
auf dem Untergestell 14 und an ihren oberen Enden an jeder Seite des Konverters in Höhe einer im
wesentlichen durch den Schwerpunkt des Konverters gehenden horizontalen Achse gelenkig gelagert sind.
Die Schwingen 16 sind gegen den Ofen geneigt, gegen dessen Ende sich der Konverter mit einem in
Abhängigkeit von der Neigung der Schwingen veränderlichen Druck abstützt. Die Einstellung dieser
Neigung durch Änderung der Position des fahrbaren Untergestells 14 ermöglicht auf diese Weise eine Regulierung
des auf die Dichtung 11 ausgeübten Druckes. Diese Anordung sichert gleichermaßen die
automatische Ausrichtung der Konverterachse senkrecht zur abdichtenden Ebene der Dichtung Il während
der Rotation des Ofens. Eine vollständige Abdichtung wird daher durch Ausübung eines
schwachen Anpreßdruckes auf die Fläche der Dichtung 11 erreicht.
Das Ende 7 des Ofens grenzt mit geringfügigem Spiel an die Öffnungsfläche einer Rauch- bzw. Abgaskammer
17 an, durch die die Verbrennungsgase zum Abzugskanal 18 eines Kamins geleitet werden. ,
Diese Abgaskammer könnte selbstverständlich genau;
wie der'Konverter 8 auf einem fahrbaren Untergestell montiert sein, wodurch das Ende 7- des Ofens
bei Stillegung des Betriebes freigegeben werden kann.;
3 4
19, der mit Erdgas, das im wesentlichen aus Methan deren heißester Teil wenigstens 19000C aufweist,
besteht, gespeist wird. Dieser Brenner 19 ist in der Diese hohe Temperatur kann mit einer oxydierenden
Konverterachse angeordnet und kann beispielsweise Flamme erzeugt werden, denn es wird eine Tren-
(in Volumen gerechnet) ein Viertel des zur Heizung nung zwischen der oberen oxydierenden Zone und
des Ofens notwendigen Gases sowie einen Sauerstoff- 5 der unteren reduzierenden Zone erreicht, und die
strom von wenigstens 2 Volumen pro Volumen Gas feuerfeste Auskleidung des Ofens wird gegen die
aufnehmen. Die Flamme 20 des Brenners 19 durch- Wirkung hoher Temperaturen dadurch geschützt, daß
quert eine ringförmige Kammer 21, die z. B. die den Wänden vermittelten Wärmemengen durch
näherungsweise die Form eines Kreisringes hat und die Beschickung des Ofens auf Grund der Rota-
durch eine tangential am Umfang der Kammer 21 io tionsbewegung desselben aufgenommen werden,
einmündende Leitung 22 mit Erdgas gespeist wird. bevor sie eine genügende Zeit haben, in tiefere
Die Flamme 20 mündet in ein Venturirohr 23. Schichten der feuerfesten Auskleidung einzudringen.
Nach Umwirbelung am Fuß der Flamme des Bren- An der Oberfläche der Auskleidung kann daher am
ners 19 durchquert das durch die Leitung 22 gelieferte Auftreffpunkt der Flamme selbst eine Temperatur,
Erdgas, das, in Volumen gerechnet, etwa das drei- 15 die in der Nähe des Schmelzpunktes der Auskleidung
fache des in den Brenner 19 eingespeisten Gases aus- hegt, erreicht werden, ohne daß sich daraus Un-
macht, das Venturirohr 23 und mischt sich so mit annehmlichkeiten ergeben, und dadurch wird ein aus-
der Flamme 20, wobei es aufgeheizt und damit seine gezeichneter Heizeffekt erzielt.
Zerlegung in Gang gebracht wird, die in der eigent- Außerdem wurde festgestellt, daß man mit der
liehen Zerlegungskammer 24 praktisch vervollstän- 20 erfindungsgemäße Anlage eine besondere interes-
digt wird. Der brennbare Gasstrom trifft nun auf den sante und günstige Erscheinung ausnutzen kann:
aus der Leitung 9 austretenden Sauerstoffstrahl. Die Verbrennung von Methan durch Sauerstoff
Durch die Leitung 9 wird dabei eine solche Sauer- führt theoretisch zu einer Flammentemperatur von
stoffmenge zugeführt, daß die Verbrennung des Gases 5000° C. Tatsächlich aber übersteigt die Temperatur
im Ofen 1, das durch die Öffnung 25 zugeführt oder 25 des heißesten Teils der Flamme, trotz Anwendung
im Ofen selbst, beispielsweise während der Reduk- eines vom Konverter 8 an der Öffnung 25 gelieferten,
tion des Erzes durch Kohlenstoff gebildet wird, auf 1250° C vorgeheizten brennbaren Gases, kaum
jederzeit sichergestellt werden kann. 2200 bis 2300° C. Darüber hinaus wurde festgestellt,
Die in den Ofen geschickten Gasmengen werden daß die Oberfläche des heißesten Teils der Flamme
mit Hilfe eines kontinuierlich arbeitenden Abgas- 30 sehr begrenzt ist und etwa ein Dreißigstel der Wand-
analysators für die am Ausgang des Ofens mittels oberfläche der Auskleidung nicht übersteigt, die bei
eines Rohres 26 entnommenen Abgase genau gemes- einer Flammentemperatur von 2200 bis 2300° C bei
sen. Es ist auf diese Weise ohne Schwierigkeit mög- einer Temperatur von etwa 1900° C bleibt, wenn der
lieh, jederzeit die gewünschte Zusammensetzung des Ofen in Betrieb ist.
Abgases einzustellen. 35 Trotz der geringen Temperaturdifferenz zwischen
Ein Einblasrohr 27 für Sauerstoff (Sauerstofflanze) der Flamme und den Wänden und dem Mißverhältnis
ist am Abgang der Abgase angeordnet, das zur Ein- der strahlenden Oberflächen tritt aber ein beacht-
führung eines Sauerstoffstrahls in den Ofen unterhalb licher Wärmefluß im Ofen auf. Nun kann die Strah-
der Brennerflamme dient. lung, selbst unterstützt durch Konvektion, das Aus-
Es wurde in der Tat festgestellt, daß die Zirkula- 40 maß dieses Wärmeflusses nicht ausmachen. Tatsächtions-
oder Strömungsverhältnisse der Gase bzw. lieh ist die Flammentemperatur in der erfindungsge-Abgase
im Ofen zu einer Strömung des vom Bad mäßen Anlage durch den Zerfall bzw. die Dissoziaherkommenden
Kohlenoxyds in Richtung des Bren- tion eines Teils der erzeugten Verbrennungsgase in
ners führen, das dabei unter der Flamme hinweg- Atome und instabile Radikale begrenzt, die sich
streicht. Diese Strömung des Kohlenoxyds wird durch 45 unter entsprechender Freisetzung von Wärme an
die Ansaugwirkung des eingeblasenen Gasstrahls er- anderen Stellen des Ofens, die von der Reaktionszeugt.
zone der Brennerflamme 10 entfernt sind, und insbe-
Man kann daraus durch Verbrennung des vom sondere beim Zusammentreffen mit den Wänden der
Bad herkommenden Kohlenoxyds durch Einführen Auskleidung zu Molekülen rückbilden. Ein bedeuten-
eines sekundären Sauerstoffstrahls im gleichen Sinne 50 der Teil der verfügbaren Wärme wird so durch Vor-
wie die Zirkulation dieses Kohlenoxyds Nutzen zie- gänge übertragen, die weder Strahlung noch gewöhn-
hen; dieser sekundäre Sauerstoffstrahl wird durch das liehe Konvektion sind, wie sie bei üblichen Öfen
Rohr 27 eingeführt. auftreten. Diese Vorgänge werden mit einer erfin-
F i g. 2 zeigt die noch nicht geschmolzene Be- dungsgemäßen Anlage erreicht, bei der die Flamme
Schickung; man sieht, wie der Sauerstoffstrahl in der 55 einen heißesten Teil von wenigstens 1900° C aufweist
Ofenflamme die Berührung der Flamme mit der Be- und bei der die Verbrennungsgase leicht dissoziierschickung
des Ofens verhindert und eine oxydierende bare Moleküle, vornehmlich Kohlendioxyd, Was-Atmosphäre
im oberen Teil oberhalb der redu- serstoff und Wasser enthalten. Dieser Umstand erzierenden
Atmosphäre sichergestellt, die im Verlauf möglicht die Verteilung von bedeutenden Wärmemender
Operation in der Nähe der Beschickung herrscht; 60 gen über die Auskleidung, ohne die Gefahr eines
dabei sichert die obere oxydierende Atmosphäre eine Schmelzens derselben in der Nachbarschaft der
praktisch vollständige Verbrennung des Gases, zu Flamme.
der die Verbrennung des vom Bad freigesetzten Der beschriebene autothermische Konverter 8 He-
Kohlenoxyds hinzukommt. fert ausgehend von Erdgas ein brennbares Gas, das
Es wurde festgestellt, daß die Reduktion von 65 im wesentlichen aus Kohlenoxyd und Wasserstoff
Metalloxyden, deren freie Oxyd-Bildungsenergie besteht. Das Erdgas kann näherungsweise als reines
wenigstens gleich derjenigen des Eisens ist, innerhalb Methan betrachtet werden, und die autothermische
der beschriebenen Anlage eine Flamme 10 erfordert, Konversion kann dann schematisch durch die fol-
5 6
gende chemische Gleichung wiedergegeben werden: Cr9O3 55,9%
2 CH4 + O2 ^= 2 CO + 4 H2
FeÖ 14,4%
SiO2 6,O°/o
Tatsächlich bilden sich natürlich auch einige Pro- 5 ^S^ ^2'^ °/α
zente Kohlendioxyd und Wasser, und gleichzeitig ^k®x 10>30/°
bleibt eine entsprechende Menge Methan unzerlegt. Rest unvermeidliche Verunreinigungen
Das hat jedoch wenig Bedeutung, da nahezu das gesamte Gas zerlegt wird, während die bei der Re- Dieses Erz wurde vorangehend mit einer 80 kg aktion freigesetzte Wärme die Produkte auf 1250° C io CaO entsprechenden Menge Calciumcarbonat oder aufheizt. Der Rumpf des Konverters 8 kann vollstän- gebranntem Kalk gemischt. 300 kg Kohlenstoff würdig wärmeisolierend sein, und die Umwandlung des den ebenfalls zugegeben. Das gesamte verwendete Rohgases kann auf diese Weise mit einem sehr nahe Material war gekörnt, wobei der Durchmesser der bei 1 liegenden kalorischen Wirkungsgrad stattfinden. gröbsten Körner Z$> mm und derjenige der kleinsten
Das hat jedoch wenig Bedeutung, da nahezu das gesamte Gas zerlegt wird, während die bei der Re- Dieses Erz wurde vorangehend mit einer 80 kg aktion freigesetzte Wärme die Produkte auf 1250° C io CaO entsprechenden Menge Calciumcarbonat oder aufheizt. Der Rumpf des Konverters 8 kann vollstän- gebranntem Kalk gemischt. 300 kg Kohlenstoff würdig wärmeisolierend sein, und die Umwandlung des den ebenfalls zugegeben. Das gesamte verwendete Rohgases kann auf diese Weise mit einem sehr nahe Material war gekörnt, wobei der Durchmesser der bei 1 liegenden kalorischen Wirkungsgrad stattfinden. gröbsten Körner Z$> mm und derjenige der kleinsten
Wenn statt dessen das Erdgas in der erfindungsge- 15 wenigstens 1 mm betrug.
mäßen Anlage kalt und unzerlegt verwendet würde, Der angebliche Kohlenstoff kann in Form von
wäre die Flamme selbst mit reinem Sauerstoff als Zechenkoksgrus bzw. -schlich oder von Graphit mit
Sauerstoff träger viel länger und viel weniger wirksam, einem Schwefelgehalt unter 0,2% eingebracht werda
die Verbrennung von Methan eine relativ lange den, wobei die Verwendung dieses Graphits den Vor-Zeit
in Anspruch nimmt und über die Länge des 20 teil bringt, daß man im Metall leicht einen sehr geOfens
nicht vollständig abgeschlossen werden könnte. ringen Schwefelgehalt, der im allgemeinen unter
In der erfindungsgemäßen Anlage findet die ge- 0,01% liegt, erhalten kann.
samte Verbrennung in kurzer Zeit und mit einer kur- Nach der Beschickung wurde der Ofen mit einer
zen Flamme statt, und die Regulierung kann in der konstanten Erdgaszufuhr von 125 Nm3/Std. in Gang
Weise erfolgen, daß eine sehr heiße Flamme erhalten 25 gesetzt. Der heißeste Teil der Flamme hatte eine
wird, wodurch ein guter thermischer Wirkungsgrad Temperatur von etwa 2200° C.
und eine hohe Temperatur im gesamten Ofen erreicht Der Sauerstoffverbrauch lag bei 295 Nm3 in der
werden können. ersten Stunde und anschließend bei 370 m3.
Die F i g. 3 zeigt einen Ofen, an dessen einem Ende Nach Ablauf von I1A Stunden einer Pendelbewe-
der Erdgaskonverter 8 angeordnet ist. Die Öffnung 25 30 gUng des Ofens erreichte die Temperatur der Be-
dieses Konverters mündet in den Ofen. Der Konver- schickung 1700° C, und es wurden 100 kg Kohlen-
ter enthält eine Sauerstoffleitung 9, die gegen den stoff zugefügt,
oberen Teil der Wand des Ofens 1 gerichtet ist. s/4 Stunden später wurden 100 kg Kohlenstoff zu-
Er weist ebenfalls eine Leitung 28 auf, durch die gegeben.
Sauerstoff auf das Bad zum Zeitpunkt der Reinigung 35 Die Beschickung hatte jetzt eine Temperatur von
eingeblasen werden kann. 1820° C erreicht, und es hatte sich unter der Schlacke
Eine dritte Sauerstoffleitung, durch die ein hori- ein beträchtliches Metallbad gebildet,
zontaler Sauerstoffstrahl in den Ofen 1 eingebracht Die Wärmezufuhr wurde über eine halbe Stunde
wird, ermöglicht es, nach Wunsch die Flamme in fortgesetzt, dann wurden 503 kg Metall mit folgender
Richtung eines Teils der Ofenauskleidung, der dem 40 gewichtsmäßiger Zusammensetzung abgelassen bzw.
Badniveau näherkommt, abzulenken. gegossen:
An dem dem Konverter gegenüberliegenden Ende
des Ofens enthält die Anlage eine Sauerstoffleitung c 10,30 %
27, durch die ein Sauerstoff strahl unter die Flamme „ ■.. ,0/
geschickt wird, der das vom Bad freigesetzte Kohlen- 45 r
'
oxyd verbrennt. Mn · 0,05 %
Schließlich kann am gleichen Ende des Ofens eine s und p weniger als o,O12%
Leitung 30 für die kontinuierliche Einbringung der bei Verwendung von Graphit
Beschickung in den Ofen angebracht sein. Diese Leitung 30 kann durch eine Fluidisierungsvorrichtung 31 50 Fe R-est
Leitung 30 für die kontinuierliche Einbringung der bei Verwendung von Graphit
Beschickung in den Ofen angebracht sein. Diese Leitung 30 kann durch eine Fluidisierungsvorrichtung 31 50 Fe R-est
für das gepulverte eingesetzte Material gespeist werden, wobei die Aufwirbelung ein leichtes Abfließen Die Schlacke (580 kg) hatte folgende gewichtsder
pulverförmigen Produkte in Richtung des Ofens mäßige Zusammensetzung:
ermöglicht. Die Leitung 30 kann durch Luftzirkula- r η 1S70/
tion gekühlt werden. 55 ·- 3 ,..i8,//o
ermöglicht. Die Leitung 30 kann durch Luftzirkula- r η 1S70/
tion gekühlt werden. 55 ·- 3 ,..i8,//o
Im nachfolgenden wird die Erfindung an Hand von FeO 4,0 %>
verschiedenen Beispielen für die Durchführung des §jq J3 qO/o
Verfahrens zum Betrieb der Drehrohrofenanlage be- 2 '
schrieben. CaO 14,0%.
60 MgO 24,7%
Al2O3 22,8%
Eine erfindungsgemäße Anlage mit einem Dreh- Rest unvermeidliche Verunreinigungen
rohrofen mit nutzbarem Durchmesser von 1,2 m und
rohrofen mit nutzbarem Durchmesser von 1,2 m und
mit einer Länge zwischen rotierender Dichtung und 65 Diese Schlacke war genügend flüssig, um gegossen
Eingang der Abgaskammer von 4 m wurde mit werden zu können; sie enthält einige Metalltröpfchen,
1200 kg Chromerz mit folgender gewichtsmäßiger die sich nicht befreien und mit dem Ferrochrombad
Zusammensetzung beschickt: vereinigen konnten.
Eine erfindungsgemäße Anlage wurde mit 400 kg Schrott von normalem Flußstahl bzw. Weichstahl, 800
kg Chromerz (57% Cr2O3) und 170 kg Graphit
beschickt. Die Einstellung des Brenners war die gleiche wie im Beispiel 1.
Der Ofen wurde in Rotation versetzt und dann nach Ablauf von I1A Stunden geöffnet. Es wurde das
Vorliegen eines geschmolzenen Bades mit einem Chromgehalt von 12% und einem Kohlenstoffgehalt
von 5,5% festgestellt. Oberhalb des Bades befand sich nicht geschmolzenes, gekörntes Chromerz. Die
Badtemperatur betrug 1720° C.
In den Ofen wurden dann 50 kg Graphit ergänzend in der Weise zugegeben, daß ein Anstieg der Temperatur
auf 1850° C erreicht wurde.
Die Reinigung des Bades wurde schließlich durch Übertragen von Sauerstoff zwischen Flamme und Bad
vorgenommen. Diese Reinigung kann ebenso durch Einblasen von Sauerstoff in das Bad ausgeführt
werden.
20 Minuten nach Beginn der Überführung von Sauerstoff zwischen Flamme und Bad hatte dieses
einen Kohlenstoffgehalt von etwa 0,1% und einen Chromgehalt von 6%.
Eine Zugabe von 350 kg Schrott von extra niedrig gekohltem Stahl oder von Eisenpulver ermöglichte
dann die Absenkung des Kohlenstoffgehaltes auf 0,04%, wobei die Aufheizung des Ofens durch die
Flamme und die Drehbewegung fortgesetzt wurden. Der Chromgehalt erreichte nun einen Wert von etwa
2,5%.
Die Wärmezufuhr wurde dann gestoppt, und es wurde rasch eine gekörnte Mischung Von Kalk und
98%igem Ferrosilicium mit 150 kg Kalk und 150 kg Silicium aufgegeben. Der Ofen wurde wieder geschlossen
und seine Pendelbewegung erneut aufgenommen, die er bis zum 40 Minuten später stattfindenden
Gießvorgang beibehielt. Zu diesem Zeitpunkt war die Temperatur wieder auf 1600° C abgesunken.
Das gegossene Metall hatte die folgende gewichtsmäßige Zusammensetzung:
C 0,04%
Si 0,40%
Cr 20,00%
Fe Rest
Die Schlacke, 1200 kg, hatte folgende gewichtsmäßige Zusammensetzung:
Cr2O3 8,02%
FeO 3,05%
CaO 20,98%
30
35
40
MgO 19,03%
SiO2 36,97%
Al2O3 11,95%
Die Schlacke war flüssig und rasch gießbar.
Die an Hand von F i g. 1 bis 3 beschriebenen Öfen können ebenso für die Verarbeitung von komplexen
lateritischen Gesteinen für die direkte Erzeugung von legierten Stählen, unter anderem von Konstruktionsund
nichtrostenden Stählen, verwendet werden.
Claims (6)
1. Drehrohrofenanlage zur Reduktion schwer reduzierbarer Metalloxyde mit einem schräg nach
oben gerichteten Brenner an dem einen und einem Abzug an dem anderen Ende des Ofens,
gekennzeichnet durch einen dem Brennerende vorgeschalteten Konverter (8) zur Spaltung
von Erdgas, eine mit der Drehrohrofenachse gleichachsige Verbindungsleitung (25) vom Konverter
zum Drehrohrofen und eine gleichachsige Gaseintrittsöffnung (6) im Drehrohrofen mit einer
zugeordneten, schräg nach oben gerichteten Leitung (9) für die Zufuhr von Sauerstoff und eine
am Abzugsende des Drehrohrofens horizontal in diesen gerichtete Sauerstofflanze (27).
2. Drehrohrofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Konverter ein in
Reihe geschalteter Erdgasbrenner (19), eine Zufuhrkammer (21) für weiteres Erdgas und eine
Zerlegungskammer (24) angeordnet ist.
3. Drehröhrofenanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine ringartige Form der Zufuhrkammer
(21), eine dieser zugeordnete tangentiale Erdgaseinführung (22) und einen von der
Zufuhrkammer (21) zur Zerlegungskammer (24) sich erweiternden Verbindungskanal (23).
4. Drehrohrofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter an in
Höhe seines Schwerpunktes befindlichen Punkten beweglich über Schwingen (26) auf einem horizontal
in Richtung der Ofenachse verschiebbaren Gestell (14) gelagert ist.
5. Verfahren zum Betrieb der Drehrohrofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Metallbad nach der Reduktionsperiode einer Reinigungsperiode durch einen gegen
die Badoberfläche gerichteten Sauerstoffstrahl unterworfen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehrohrofen zu Beginn
der Reinigungsperiode in eine Rotation mit einer Geschwindigkeit von mindestens 25 U/min versetzt
wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 109 534/142
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4343957C2 (de) | Konverterverfahren zur Produktion von Eisen | |
DE3607774C2 (de) | ||
DE3629055C2 (de) | ||
EP0030360B2 (de) | Stahlerzeugungsverfahren | |
EP0037809B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder Stahlvormaterial sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens | |
DE3423247C2 (de) | Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von Stahl aus Schrott | |
DE3219984C2 (de) | ||
DE2729983C3 (de) | ||
DE1458785C (de) | Drehrohrofenanlage zur Reduktion schwer reduzierbarer Metalloxyde und Ver fahren zu ihrem Betrieb | |
DE2737441A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen aufheizen einer eisenschmelze | |
DE1433376A1 (de) | Verfahren zur Gewinnung von fluessigem Eisen durch Reduktion von Eisenoxyderz | |
DE1458785B (de) | Drehrohrofenanlage zur Reduktion schwer reduzierbarer Metalloxyde und Ver fahren zu ihrem Betrieb | |
DE2719981B2 (de) | Verfahren zur Stahlerzeugung | |
DE2949803C2 (de) | Verfahren zur Verbesserung der Wärmeausnutzung bei der Stahlerzeugung aus festen Eisenmaterialien | |
DE3008145C2 (de) | Stahlerzeugungsverfahren | |
DE2552392A1 (de) | Verfahren zum zufuehren von waermeenergie an eisenschmelzen | |
AT205987B (de) | Verfahren und Ofen zum unmittelbaren Herstellen von Eisen aus Erzen | |
DE1458785A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Reduktion schwer reduzierbarer Oxyde | |
DE3542829C2 (de) | ||
DE4407769A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stahlschmelzen aus Schrott | |
DE1433376C (de) | Verfahren und Anlage zur Gewinnung von flussigem Eisen durch Reduktion von Eisenoxyderz | |
AT513281B1 (de) | Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung einer flüssigen Stahlschmelze aus Schrott | |
DE2611458B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von gusseisen | |
DE1914645C (de) | Verfahren zum Frischen Von Eisen zu Stahl | |
DE1914645B2 (de) | Verfahren zum frischen von eisen zu stahl |