DE19127C - Verfahren und Regenerativ-Schachtofen zur Reduktion von oxydirten Erzen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 40: Hüttenwesen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 6. November 1881 ab.

Alle bisher gemachten Versuche, Zinkerze direct in Schachtöfen zu reduciren, haben sich wegen der Schwierigkeit, den oxydirenden Einflufs der Kohlensäure zu vermeiden, als mifsglückt erwiesen. Diese Schwierigkeit wird durch die von mir erfundene Construction eines Regenerativ-Schachtofens beseitigt, und aufserdem durch dieselbe eine Ersparnifs an Kohlen erzielt.

Meine Methode gründet sich darauf, dafs das Zinkerz hauptsächlich durch Kohle reducirt wird, während die zur Reduction nothwendige Wärme von reducirenden Gasen zugeführt wird. Gleichwohl ist diese Circulation der Gase nicht nothwendig für alle Arten Erz, aber der Ofen ist auf diese Weise eingerichtet worden für Erze, welche flüchtige Metalle enthalten, wie z. B. Zink.

Um die ganze Wärmequantität zu Gute machen zu können, wende ich zwei Schachtöfen mit dazu gehörenden Regeneratoren an, welche zu einander, zu den Kanälen und zu den Ventilen für Gas und Luft vollkommen symmetrisch sind.

Der Ofen α wird durch die auf gewöhnliche Weise eingerichteten Schütttrichter b mit abwechselnden Lagen von genügend grob geröstetem Erz und Kohlen angefüllt. Ich nehme an, dafs das Zink in dem einen Ofen schon reducirt und verflüchtigt worden ist. Um dann die zurückbleibenden Kohlen zu Gute zu machen und daraus reducirende Gase zu bilden, läfst man warmen Gebläsewind durch die Formen d, Fig. ι und 2, sowie die schematische Darstellung in Fig. 8 eintreten; dieser Wind wird aus dem Kanal c den Formen zugeleitet. Die hierdurch gebildeten, hauptsächlich aus Kohlenoxyd und Stickstoff bestehenden Gase treten durch die oberen Kanäle e in die Röhren f aus, gehen durch diese in die Kasten g hinab, Fig. r, 2, 5 und 8, von deren hinteren Enden (die vorderen werden auf eine oder andere Weise geschlossen gehalten) sie durch die Röhren h, Fig. 2 und 5, hinaufsteigen und weiter von diesen (von beiden Seiten des Ofens) zum Gasventil i, Fig. 1, 3 und 9, fortgeleitet werden.

Alle Ventile i A¹ h? und m, Fig. 9 bis 11, welche ich anwende, bestehen aus einem unteren, festsitzenden Theil, welcher Scheidewände hat, die vom Mittelpunkt ausgehen und die also den Untertheil in eine gewisse Anzahl gleich grofse, gleich geformte und um den Mittelpunkt symmetrisch angeordnete Räume theilen. Alle diese Räume sind an der Oberseite offen. Alle Räume im Untertheil der Ventile i und m laufen seitwärts in Kanäle aus, aber in den Ventilen /z¹ und /ι² sind es nur drei Räume, welche auf diese Weise nach den Seiten hin fortgesetzt werden, während die beiden vierten Räume geschlossen sind und keine Fortsetzung haben. Der Obertheil aller Ventile besteht aus einem Cylinder, der den gleichen Durchmesser wie der Untertheil hat und der auf ähnliche Weise mittelst Zwischenwände in Räume eingetheilt ist, aber die Anzahl der Zwischenwände in den Obertheilen ist nur halb so grofs wie in den Unterteilen, weshalb auch nur halb so viele Räume entstehen, von denen einer in Form und Gröfse zwei Räumen im Untertheil entspricht. Die Räume im Obertheil sind an der Unterseite offen, aber an den

Seiten und nach oben hin geschlossen. Der Untertheil wird auf passende Weise mit einem Ring versehen, welcher dazu dient, den Obertheil auf dem Untertheil einzustellen, und beide Theile sind an den gegen einander gekehrten Seiten gehobelt oder geschliffen, so dafs sie gegen einander dichten, wenn der Obertheil mitten auf den Untertheil gesetzt wird, so dafs die· Scheidewände im Obertheil mitten über die Scheidewände im Untertheil zu liegen kommen.

Wie vorher erwähnt, hat der. Obertheil nur halb so viele Scheidewände, als der Untertheil, und können also dadurch, dafs der Obertheil gedreht oder auf verschiedene Weise aufgelegt wird, zwei an einander grenzende Räume im Untertheil beliebig mit einem der doppelt so grofsen Räume im Obertheil in Communication gesetzt werden. Fig. 9,10 und 11 zeigen die Obertheile (von unten gesehen), die Untertheile (von oben gesehen) und die Verticaldurchschnitte (nebst Theilen der Röhren oder Kanäle, welche von den Ventilen ausgehen) der Ventile i, h^x und A², m.

Vom Ventil i aus gehen die Gase durch die Röhre K, Fig. 5, zum Raum / im grofsen Gasventil m.

Aus diesem Ventil kann das Gas zum anderen Ofen übergeführt werden. Die Oefen und Kanäle sind vollkommen symmetrisch, so dafs man von dem Wege der Gase leicht ein Bild sich machen kann, ohne dafs dies durch Zeichnung besonders dargestellt wird. In der Zeichnung ist deshalb ein Ofen im Durchschnitt dargestellt. Vom Raum / des Gasventiles geht das Gas in den Raum η über, Fig. 2.

Das Gas entweicht dann weiter durch den Kanal ο in den leer gezeichneten Regenerator/, worin es noch stärker erwärmt wird, dann durch die Oeffnung q, Fig. 2, zu den Kanälen r, f und s, Fig. 4, von wo es durch die Oeffnungen 11, Fig. 1, 2 und 3, hoch erwärmt in den anderen Ofen α eintritt.

Dieser ist dann mit Erz und Kohlen gefüllt. Durch die starke Wärme wird das Erz reducirt und das Zink abdestillirt. Das Zink und die Gase gehen vermischt durch die Kanäle e und die Röhren /. Diese letzteren sind von weiteren Röhren umgeben. Durch den Raum zwischen den Röhren passirt der Gebläsewind und wird erwärmt, während die Gasmischung abgekühlt wird, so dafs das Zink in den Kästen g condensirt wird, wo es am offenen Vorderende herausfliefst oder abgeschöpft wird. Die Gase "dagegen steigen durch die Röhren h aufwärts bis zum Gasventil i, weiter durch das Rohr ic, Fig. 5, den Condensator v, der in den Fig. 6 und 7 besonders dargestellt ist und in welchem die letzte Spur von Zinkgasen condensirt wird, zum Rohr w, Fig: 1, 2 und 6, und dem Raum χ im grofsen Ventil m. Von da treten die Gase in den Raum y, Fig. 2, ein, weiter durch die Kanäle ζ und α¹ zur Oeffnung q. Hier werden die Gase von dem aus den Formen 6¹ 6¹ kommenden Gebläsewind getroffen und erwärmen bei ihrer Verbrennung den Regenerator p. Nachdem die Verbrennungsproducte diesen durchströmt haben, treten si6 durch den Kanal 0, die Ventilräume η und c^l und den Kanal d' in den Schornsteinkanal e^l aus, von wo sie endlich in den Schornstein fortgeleitet werden. "

, Der Gebläsewind geht durch die Leitung _/', von dieser in den Raum zwischen den Röhren f und den weiteren Röhren, welche diese umgeben, hinab. Nachher theilt sich der Gebläsewind. Von den Innenseiten der Oefen wird der Wind durch die Röhren o^l zum Gebläseventil /z¹ geleitet und von diesem weiter durch die Kanäle 2'¹ und c zu den Düsen d, worauf der Kreislauf auf. oben beschriebene Weise wieder beginnt.

Der von der Aufsenseite der Oefen kommende andere Theil des Gebläsewindes wird durch die Röhren g¹ zum anderen Gebläseventil h'² geleitet. Von diesem geht der Wind durch das Rohr r' und den Kanal i¹, Fig. 1, zu den Formen b¹ b^x, wo er den vom Kanal α^λ, Fig. i, 2 und 3, kommenden Gasen begegnet, welche dann verbrannt werden. Die Verbrennungsproducte durchstreichen nachher, wie beschrieben, den Regenerator p und erwärmen diesen. Das geschmolzene Zink wird, wie vorher erwähnt, an den offenen Vorderenden der Kästen g gesammelt. Diese haben vorn einen nach unten hervortretenden Rand σ, Fig. 5, welcher die Gase verhindert, auf demselben Wege zu entweichen. Die Oefen haben Vorherde k¹, Fig. 2 und 3, worin die Schlacken und die nicht flüchtigen reducirten Metalle sich sammeln, um dann herausgenommen werden zu können. Der Condensator ist ein gewöhnlicher Rollkondensator, Fig. 6 und 7, und ebenfalls mit einem Vorherd zum Aufsammeln des Zinkes versehen, das hierin condensirt werden kann.

Manchmal kann es vortheilhaft oder nothwendig sein, bei.dem Ofen, worin das Zinkerz gerade reducirt wird, bald dessen eigenen Regenerator, bald denjenigen des anderen Ofens behufs Erwärmung der zu reducirenden Gase anwenden zu können. Der nicht benutzte Regenerator wird dann selbst durch die Verbrennung der anderen Gase erwärmt. Zu diesem Zweck ist der Kanal t¹ angeordnet, welcher die beiden Systeme von Gaskanälen direct verbindet und die Klappen u¹ u^l u¹.

Diese können entweder drehbare Klappen oder gewöhnliche Schieber zum Aus- und Einziehen sein.

Fig. 3 zeigt unter dem Kanal 2 ein im Mauerwerk angebrachtes Loch, worin man sich eine Stange an einer Klappe angebracht denken

kann; die Klappe kann zum Drehen oder zum Aus- und Einschieben vermittelst der Stange eingerichtet sein. Das Loch für die Klappenstange ist durch Fig. 3 dargestellt worden, da keine der anderen Figuren sich dazu eignete.

Es wurde schon beschrieben, wie man vermittelst der beiden Gebläseventile h¹ und /z² das Gebläse je nach Belieben zu dem einen oder anderen Ofen oder Regenerator leiten kann, und es ist leicht ersichtlich, wie man durch Umstellen des grofsen Gasventils m und durch eine angemessene Anordnung der sechs Klappen u\ Fig. ι und 4, durch welche die Kanäle r s und t^l in Wechselverbindung gebracht werden können, abwechselnd den einen oder den anderen Regenerator zum Erwärmem der zu reducirenden Gase anwenden kann, während einer der beiden selbst erwärmt wird.

Die beschriebenen Oefen können auch zur Reduction anderer Erze als der Zinkerze angewendet werden, und gewinnt man dabei den grofsen Vortheil, einen viel gröfseren Theil der von der Feuerung entwickelten Wärme nutzbar zu machen, als bisher z. B. bei Hochöfen der Fall gewesen. An die Form und Anordnung der beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ofenconstruction, sowie der Verbindungskanäle binde ich mich nicht unbedingt, obwohl ich die vorliegende Construction für die zweckmäfsigste halte. Alles dies kann mannigfach geändert werden. Das Wesentliche meiner Erfindung liegt darin, dafs die Gase in der beschriebenen Ordnung in die Oefen und Regeneratoren hinein- und hinausgeleitet werden können. Fig. 8 zeigt ein Schema über die Anordnung der Oefen, der Regeneratoren, der Ventile sammt dem Röhren- und Kanalsystem für Luft und Gase. Bei dieser Figur sind alle Theile im Durchschnitt, als in derselben Ebene liegend gedacht, dargestellt. Da, wo sich zwei Kanäle kreuzen, hat man sich zu denken, dafs der eine (derjenige, welcher im Schnittpunkt punktirt dargestellt ist) sich biegt und unter dem anderen hervortritt. Um Raum Zu den vielen Kanälen und Röhrenleitungen zu erhalten, haben die Oefen und Regeneratoren in viel längerer Entfernung von einander gezeichnet werden müssen im Verhältnifs zu ihrer Gröfse, als sie in Wirklichkeit angeordnet sind. Die Kasten g und die Röhren / mit Zubehör sind mit ihren oberen Enden um 90° um die unteren Enden als Drehpunkte gedreht zu denken.

Infolge dessen sind die Kanäle e viel länger dargestellt, als sie in Wirklichkeit, sind. Dieselben Kanäle sind so gezeichnet, als ob sie von zwei der Seiten der Oefen ausgingen, von denen sie in Wirklichkeit nicht ausgehen. Es mufste dies geschehen, um nicht mit den Oeffnungen d und t in Collision zu kommen, welche unten an den Oefen angeordnet sind, während die Kanäle e in der Nähe ihrer oberen Enden liegen. Auf Fig. 8 zeigen die Pfeile die Wege, welche das Gebläse und die Gase nehmen, wenn die zurückbleibende Kohle im linken Ofen verbrannt wird, während im rechten Ofen Zinkerz reducirt wird, und der linke Regenerator zum Erwärmen der reducirenden Gase angewendet wird, wogegen der Regenerator rechts durch Verbrennen der fortgehenden Gase selbst erwärmt wird.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Das Verfahren, zur Reduction von oxydirten Erzen in Vermischung mit Kohlen Regenerativ-Schachtöfen anzuwenden, denen die nöthige Wärme durch vorgewärmte, reducirende Gase zugeführt wird, insbesondere die Anwendung solcher Oefen bei Zinkerzen, auch wenn diese mit Blei- und Kupfererz gemischt sind, welche dadurch gleichzeitig reducirt und gewonnen werden.
2. 2. Das Verfahren, die nach der Reduction in dem einen Schachtofen zurückgebliebenen Kohlen zur Erzeugung reducirender Gase anzuwenden, welche den mit Kohlen gemischten Erzen im anderen Schachtofen Wärme zuführen, sowie das Verfahren, die Gasmischung, welche das verflüchtigte Zink enthält, in den doppelwandigen Röhren / abzukühlen, indem man diese Gasmischung die Gebläseluft erwärmen läfst.
3. 3. Schachtofen zum Reduciren von Erz, bestehend aus der Combination zweier Oefen a, zweier Regeneratoren / zum Erwärmen der reducirenden Gase, zweier Ventile h^l und IJ für Gebläseleitung, eines Condensators v, Einrichtungen zum Erwärmen des Gebläsewindes, aus doppelten Röhren / bestehend, die Kästen g zum Aufsammeln flüchtiger und wieder condensirter Metalle, die Röhrenleitungen und die Kanäle ehkorsuwz a¹ d^x e^lf g¹ z¹ o¹ r¹ s¹ t^l sammt den Klappen u^l u¹.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.