DE1485C - Verfahren zur Reduktion geschmolzener Eisenerze in der Bessemerbirne - Google Patents

Description

1877.

R. M. DAELEN in HEERDT bei NEUSS. Verfahren zur Reduction geschmolzener Eisenerze in der Bessemerbirne.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 8. August 1877 ^ab·

Unter den vielen Vorschlägen und Versuchen, welche durch das Bestreben veranlafst werden, aus den Eisenerzen durch einfache Reduction direct und mit Umgehung des Hohofenprocesses oder der Herstellung von Roheisen, ein schmiedbares Metall herzustellen, verdienen die von dem Amerikaner Jacob Reese im vorigen Jahre im Bulletin of the American Iron and Steel association veröffentlichten, volle Beachtung, weil sie darauf basiren, die reducirenden Gase in einem Converter von unten durch die flüssigen Erze zu treiben, während dieselben bis jetzt stets über die festen oder flüssigen Erze geleitet wurden.

Der Erfolg dieser Versuche ist deshalb ein ungenügender gewesen, weil die durch die Reduction absorbirte Wärme, sowie die zur Erhitzung der Gase erforderliche, den flüssigen Erzen entzogen wurde, ohne dafs ein Ersatz geliefert werden konnte, der doch in dem Maafse erforderlich war, dafs das aus der Reduction entstehende Product an Flufseisen flüssig bleiben konnte.

Zu diesem Zwecke müfsten also entweder die zugeleiteten Gase auf eine so hohe Temperatur erhitzt sein, dafs sie den erforderlichen Wärmeüberschufs mitführen, oder die Wärme müfste von oben, wie in einem Flammenofen, dem Erz-: und Eisenbade zugeführt weiden. Beide Anordnungen bieten indefs erhebliche praktische Schwierigkeiten und ist vor Beseitigung derselben ein Erfolg von der Reese'sehen Methode nicht zu erwarten, der die Ausführung im Grofsen ermöglicht.

Im Jahre 1870 habe ich in Creuzot (Frankreich) Versuche angestellt, während des Betriebes des Bessemerprocesses Eisenerze im Converter umzuschmelzen und zu reduciren, indem dieselben in einem Gewichte von 6—7 pCt. des Eisengewichtes in kaltem Zustande in die Mündung' des Converters geworfen wurden, nachdem der Procefs soweit vorgeschritten war, dafs die reducirenden Gase in vorwiegender Menge vorhanden waren und die Flammenerscheinung auf einen genügenden Wärmeübersclnifs schliefsen liefs.

Nach der Beurtheilung der letzteren werden in denjenigen Werken, wo man hcifsgehendes Rohmaterial zur Verfügung hat, die Zusätze an kalten oder warmen Eisen- oder, Stahlabfällen gemacht, welche bis zu 30 pCt. des Chargengewichtes erreichen, wie jedem Fachmanne bekannt ist.

Die Resultate dieser Versuche waren zufriedenstellend, indem die Reduction so vollkommen erfolgt war, dafs die Schlacke nur den normalen Gehalt an Eisen zeigte; auch trat eine merkliche Beschleunigung des Processes ein, so dafs also an Betriebskraft für das Gebläse gespart wurde. Eine Aenderung zu Gunsten der Qualität des erzielten Flufseisens (die übrigens ohnehin eine sehr gute war) konnte nicht constatirt werden, was darin seine Erklärung findet, dafs die relative Verminderung an Unreinigkeit bei Reduction von 6—7 pCt. reiner Eisenerze von 60— 70 pCt. Eisengehalt in einem ohnehin reinen Eisenbade nur geringen Einflufs hat und dafs die Schlacke nicht mehr Phosphor oder Schwefel aufnehmen konnte, als bei dem gewöhnlichen Verfahren, indem die Reduction so lange fortgesetzt wurde, als noch reducirende Gase mit Wärmeüberschufs dem Bade entstiegen.

Sollte also durch den Gehalt an Eisenoxyden (der Schlacke) auf die Unreinigkeiten eingewirkt werden, so müfste bis zur Beendigung des Processes ein solcher Ueberschufs an Erzen zugesetzt werden, dafs derselbe durch die vorhandenen reducirenden Gase nicht bewältigt werden könnte; dieses ist aber ganz unthunlich, da die Wärmeentziehung zu bedeutend sein würde, was bekanntlich für den Gang des Processes grofse Nachtheile herbeiführt.

Die Bildung einer zu hohen Temperatur im Bessemerconverter hat ebenfalls einen schädlichen Einflufs auf das Product. Es bildet daher das Studium der Mittel zur Vermeidung sowohl des einen, als des anderen Zustandes, unter Berücksichtigung der Eigenschaften der vorhandenen Rohmaterialien die Hauptaufgabe für die betreffenden Leiter der Bessemerwerke, ohne dafs es möglich wäre, bei der Beschreibung eines Zusatzmittels zur Beseitigung und Nutzbarmachung des Wärmeüberschusses das zu nehmende Quantum genau anzugeben.

Hierzu bieten nun reiche und reine Eisenerze das beste und billigste Material. Der Umstand, dafs der Zusatz in kaltem Zustande nicht erheblich sein kann, bildet den einzigen Grund,' dafs eine allgemeine Anwendung noch nicht stattfindet. Da nun durch die Versuche des Herrn Reese nachgewiesen ist, dafs das Um-

schmelzen von reinen Erzen im Kugclofen ohne Anstand praktisch ausführbar ist, so mufs die Combination beider Processe ein gutes Resultat ergeben und kann in jedem Bessemerwerke ohne weiteres vorgenommen werden, da die . Einrichtungen vorhanden sind und jeder Fachmann nach seinen Erfahrungen das Quantum Erz beurtheilen, sowie den Zeitpunkt bestimmen kann, wann dasselbe während einer Unterbrechung des Processes vermittelst der vorhandenen Rinnen in den Converter geleitet wird.

Sollte bei grofsem Betriebe die Vermeidung dieser Unterbrechung wünschenswert]! sein, so kann auch nach dem Kamin zu eine besondere, durch einen feuerfesten Stopfen verschließbare Oeffnung in den Converter gemacht und eine besondere Rinne angebracht werden, um das flüssige Erz während des Betriebes zuzuleiten.

Das Verfahren ist ■ also in der Anordnung und dem beabsichtigten Zwecke neu und selbstständig, indem flüssige Eisenerze, um sie zu reduciren, noch nicht während des Betriebes in- den Bessemerconverter geleitet worden sind; dasselbe besteht also darin:

»Die in einem Schmelzofen irgend welcher

Art umgeschmolzenen, flüssigen Eisenerze in den Converter zu leiten, um dieselben durch die dem Eisenbade entströmenden reducirenden Gase zu reduciren.«

Die von Hrn. Lowthian Bell angestellten, in dem Journal of the Iron and Steel Institute, London 1877, Seite 117, beschriebenen Versuche, flüssiges Eisenerz und Holzkohlen vor dem Eintritt des geschmolzenen Roheisens in den Converter zu leiten, hatten den Zweck, eine basische Schlacke herzustellen, um eine Verminderung des Phosphorgehaltes des Eisens zu erzielen. Die Erze sollten also nicht reducirt werden, denn sonst würde ja die durch den Zusatz hergestellte Beschaffenheit der Schlacke wieder aufgehoben.

Abgesehen davon, dafs die vorherige Bestimmung eines etwa vorhandenen Wärmeüberschusses mit Sicherheit nicht möglich ist, wirkt die Wärmeentziehung in der ersten Periode des Bessemerprocesses so störend, dafs sie die Durchführung desselben ganz unmöglich macht, wie solches die in Frage stehenden Versuche bewiesen haben; es treten dann nach einiger Zeit dieselben Erscheinungen auf, als wenn eine Roheisensorte zur Verwendung gekommen wäre, welche die zur Steigerung der Temperatur während der ersten Periode, in der noch kein Kohlenstoff zur Oxydation gelangt, erforderlichen Bestandteile nicht besitzt. Bei Eintritt der Reaction auf den Kohlenstoff hat das Eisen- und Schlackenbad einen breiigen Zustand angenommen, so dafs die heftig auftretende Gascntwickelung einen grofseh Theil desselben durch die Mündung des Converters herausschleudert.

Durch den gleichzeitigen Zusatz, von Holzkohlen oder anderem Brennmaterial wird der erwünschte Erfolg einer Temperaturerhöhung nicht erzielt, wie dahingehende Versuche erwiesen haben, letztere waren vielmehr nach Beendigung des Processes noch unverbrannt vorhanden, woraus hervorgeht, dafs dieselben, auf dem Eisenbade schwimmend, nicht zur lebhaften Verbrennung gelangen können, selbst wenn sie auch zeitweise von glühenden, noch Sauerstoff enthaltenden Luftblasen getroffen werden.

Selbst, wenn es auch gelingt, einen derartig gestörten Procefs zu Ende zu führen, so ist_: doch die Qualität des Productes eine sehr mangelhafte, weil die zur chemischen Verbindung erforderliche Temperatur nicht vorhanden war und würde also auch eine geringe Verminderung ■■ der Unreinigkeiten, wie sie in der kurzen Zeit zu erzielen sein würde, keine grofse Errungenschaft bilden.

Es geht hierau s hervor, dafs der Zusatz von Erzen sich stets nur nach dem vorhandenen Wärmeüberschufs richten darf und dabei nur der Zweck der Reduction verfolgt werden kann.

Bezüglich der Kosten meines Verfahrens sei noch bemerkt, dafs bei einem Preise für:

1000 kg geschmolzenen Roheisens von M. 100

Convertirungskosten dafür - 30

1000 kg geschmolzenen Erzes ... - 30

und einem Zuschlag von 33 '/₃ pCt. des Gewichtes des Roheisens eine Verminderung der Selbstkosten von ca. iopCt. zu erzielen ist,; wenn die Convertirungskosten des Erzes, dagegen aber auch die Verbesserung der Qualität und die Verminderung der Betriebskraft für das Gebläse unberücksichtigt bleiben.