DE193456C

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Publication number: DE193456C
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Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung von Eisen und anderen Metallen aus oxydischen Erzen mit Hilfe reduzierender Gase und ist im besonderen in solchen Fällen anwendbar, wo, wie in der spanischen Provinz Teruel, nahe bei reichem und leicht redrzierbarem Eisenerz Lignit gefunden wird, welcher, obgleich er ein wertvoller Brennstoff ist, sich nicht für die Herstellung von Koks eignet, mit Hilfe dessen man Weißglut erzeugen " kann und welcher dem von einer Hochofenbeschickung ausgeübten Dr.uck gegenüber genügend widerstandsfähig ist.

Man hat schon vorgeschlagen, in einem Kreisprozeß Eisenerz durch Gase zu reduzieren, wobei die Gase durch einen Erhitzer geführt werden und auf ihrem. Wege zu dem Ofen und nach dem'Verlassen desselben durch .20 Koks gehen, um das Kohlenstoffd.ioxyd wieder zurückzuverwandein, welches bei der Zersetzung des Erzes entstanden ist. Bei einem solchen Verfahren ist es aber nicht praktisch ausführbar, den Gasen genügend Hitze zuzuführen, um den Vorgang ununterbrochen zu gestalten. Bei einem andern bekannten Kreisprozeß werden die Gase nach dem Verlassen· des Ofens erhitzt und dann durch Koks geleitet, welcher durch Verbrennung heiß gehalten wird, die mit Hilfe Vion außen zugeführter heißer' Luft hervorgerufen wurde. Die Gase werden, nachdem sie über den heißen Koks gegangen sind, nach dem Ofen geführt. Dieses Verfahren ist jedoch sehr verlustreich, teils weil die Gase mit dem wirkungslosen Stickstoff verdünnt werden und ein viel größeres Gasvolumen für den Kreislauf benötigt wird, als ■ anderweit erforderlich wäre. Für eine möglichst wirtschaftliche Reduktion von oxydischem Eisenerz muß das reduzierende Gas sehr rein und sehr schnell in verhältnismäßig großen Mengen über das Erz geführt werden. . ' .

Nach der Erfindung nun wird für die Reduktion der Erze mit Hilfe reduzierender Gase in einem stetigen Kreislauf das Gas, nachdem es durch das Erz hindurchgegangen und die Reduktion bewirkt, hat,, zuerst auf eine Temperatur gebracht, welche zu seiner eigenen erforderlichen Reduktion genügend ist .und alsdann schließlich, nachdem ein überschüssiger Teil davon für andere Heizzwecke von einer dazu geeigneten- Stelle des Kreislaufs abgegeben ist, durch einen Vorheizer in. den Erzreduktionsofen zurückgeführt, während das reduzierte Metall in an sich bekannter Weise in einem an den Erzreduktionsofen anschließenden elektrischen Ofen verschmolzen -, wird. In der Praxis wird .das zu behandelnde Erz mit dem notwendigen Flußmittel gemischt, ehe der Einsatz in den Ofen eingegeben wird. ■ . : ' ■. ■ ■ . ■

Karbonathaltiges Erz wird vorteilhaft erst durch Rösten in ein Oxyd verwandelt, an-

dernfalls würde eine überflüssig große Menge kohlenstoffhaltiger Gase erzeugt und müßte aus dem Kreisprozeß entfernt werden. Durch Anwendung von gebranntem Kalk anstatt von Kalk allein kann eine größere Reinheit des reduzierenden Gases aufrechterhalten werden, da der gebrannte Kalk kein Kohlendioxyd mehr entwickeln kann. Zur Ausführung dieses Verfahrens werden die heißen Gase aus dem Erzreduktionsofen, die unverändertes Kohlenoxyd und Kohlenstoffdioxyd und möglicherweise auch Wasserstoff, Wasserdampf und Stickstoff enthalten, weiter erhitzt und darauf mit' glühenden Heizstoffen in Berührung gebracht, wodurch das Kohlendioxyd zu Kohlenmonoxyd und gegebenenfalls auch Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlenmonoxyd reduziert werden. Nach einer weiteren. Erhitzung werden die Gase wieder in den Erzreduktionsofen hineingeführt usw. Das reduzierte Metall, Gangart und Flußmittel gehen aus der Reduktionszone praktisch ohne Verlust an Temperatur in die Schmelzzone des elektrischen Ofens, der zu diesem Behufe zweckmäßig unmittelbar unterhalb oder in dem unteren Teil des Reduktionsofens angeordnet ist. Dieser elektrische Ofen ist vorzugsweise, aber nicht notwendig so beschaffen, daß die Hitzewirkung durch einen induzierten Strom Von geringem Potential bewirkt wird, welcher • entweder unmittelbar in dem Metall, wie beim ^: Kjellinofen, oder auf andere Weise erzeugt und der zu behandelnden Metallmasse zugeführt wird, wie in einem Ginofen. Das Reduktionsgas wird aus einem vereinigten Gas-. erzeuger und Regenerator erhalten, in welchen (nachdem der Koks auf geeignete Temperatur erhitzt worden ist) bei Ingangsetzung Kohlensäure, Kohlenoxyd, Luft oder Luft und Dampf, zweckmäßiger jedoch die beiden ersteren geblasen werden', um so als Gasgenerator zu ; dienen, durch den aber nachher nur die heißen Gase strömen, die von dem Auslaß zum Einlaß des Reduktionsofens kreisen, wobei er als Gasregenerator, wirkt. Die Hitze, die erforderlich ist, um die chemische Reaktion durchzuführen und den kohlenhaltigen Brennstoff auf der gewünschten Temperatur-zu halten, wird , dadurch erhalten, daß man die '50. Gase stark erhitzt, bevor sie in den· vereinigten Gaserzeuger und Regenerator eintreten. Ein Überschuß von Reduktionsgas, der von der Regenerierung des Kohlenoxyds oder Kohlenoxyd plus Wasserstoff herstammt, wird, wie dies auch sonst schon bekannt ist, in irgeneiner passenden Weise dem kreisenden. Gasstrom entzogen und kann für die Heizzwecke benutzt werden. ^:

Wird für die Reduktion der Erze aus Lignit hergestelltes Gas benutzt, so kann ein Teil des Lignits in Koks umgewandelt werden, etwa durch Verwertung armer Gase, welche aus einem andern Teil des Rohstoffs her-. rühren, der in dem vereinigten Gasgenerator und Regenerator benutzt wird. Solche Gase können auch zum Erhitzen von Erhitzungsöfen o. dgl. und einem Dampferzeuger benutzt werden, welcher zum Betriebe einer Pumpe bestimmt ist.

Auf der beiliegenden Zeichnung zeigt Fig. ι teilweise in senkrechtem Schnitt und mehr oder weniger schematisch und Fig. 2 im wagerechten Querschnitt nach der Linie A -A der Fig. 1 eine Ofenanlage, die zur Ausführung der beschriebenen Reduktion von Erzen geeignet ist.

Die Anlage umfaßt einen geschlossenen Reduktionsofen a, dem das Erz durch einen Fülltrichter α¹ zugeführt wird. Dieser Ofen ist am besten an seinem niedriger gelegenen Teile mit Düsen b versehen, durch welche reines oder tunlichst reines Kohlenoxyd oder Kohlenoxyd- und Wasserstoffgas oder, falls es wünschenswert erscheint. Generatorgas in genügender Menge und mit genügend hoher Temperatur zugeführt werden, um die Reduktion des Erzes, während das oder die Gase beim Aufstieg in Berührung mit ihm kommen, zu bewirken. Des weiteren umfaßt sie Gaszirkulationsvorrichtungen: die Gaspumpe c, deren Einlaß d mit dem oberen Teil des Ofens durch ein Rohr e in Verbindung steht, einen Gaserzeuger und Regenerator/ (der späterhin einfach Regenerator genannt wird), der mit Koks beschickt ist, einen Gaserhitzungsofen g, dessen Einlaß h mit dem Auslaß i der Pumpe c und dessen Auslaß k mit dem Einlaß I des Regenerators/, und einen Gaserhitzungsofen m, dessen Einlaß η mit dem Auslaß 0 des Regenerators und dessen Auslaß ρ durch eine Gasleitung p¹ mit den Düsen b des Reduktionsofens α verbunden ist. Die Anordnung ist derartig, daß die heißen Gase, die aus dem oberen Teil des Ofens α durch Rohr e entweichen, sofort mit Hilfe der Pumpe ο nacheinander durch den Gasofen g, Regenerator/, Gasheizofen m und von da wieder zu dem Reduktionsofen α durch die Düsen b getrieben werden können. Die öfen g und in können in der oben angedeuteten Weise erhitzt wer- no der; oder auch auf elektrischem Wege; es wird hierbei der angewandte Koks oder der betreffende andere kohlenstoffhaltige Brennstoff nur in dem Regenerator/ benutzt, in welchem das Kohlendioxyd in Kohlenmonoxyd umgewandelt wird.

An dem Boden des Reduktionsofens α ist ein elektrischer Ofen der Kj el linschen Art angeordnet. Ein Teil 5¹ des Tiegels q erstreckt sich wagerecht durch den unteren Teil iao des Reduktionsofens a, um so dessen unteren Teil oder eine Fortsetzung hiervon zu bilden;

in ihn fällt die reduzierte Beschickung hinein und wird darin durch die in dem Metall durch Induktion elektrisch erzeugte Hitze geschmolzen. Der Schmelztiegel ist mit ■ einem Aus-

' 5 laß für die geschmolzene Masse versehen.

Die Arbeitsweise der Einrichtung ist folgende:

Während das Kohlenoxyd aufwärts durch den Ofen α in Berührung mit zu reduzierendem oxydischen Erz strömt,, wird es in ■'. Kohlensäure im Verhältnis zu der bewirkten Reduktion des Erzes umgewandelt, wobei sein ganzes Volumen trotz der teilweisen Umwandlung beständig bleibt. Angenommen, daß eine genügend hohe Temperatur, z. B. .1000 bis iioo⁰, in dem Erhitzungsofen g aufrechterhalten wird, so wird die Kohlensäure des gasförmigen, aus dem oberen Teil des Reduktionsofens α entweichenden Gemisches während seines Durchganges durch den Re-

- generator / in Kohlenoxyd und Sauerstoff zurückverwandelt, wobei die Gase (da es sich um eine endothermische Reaktion handelt) einen Teil ihrer Wärme abgeben und der Sauerstoff während seines Durchganges durch den Regenerator ein Äquivalent Kohle aus

" dem glühenden darin befindlichen Koks aufnimmt, wodurch das doppelte Volumen ■ Kohlenoxyd entsteht. Das Gas, das nun den Regenerator f mit verminderter Temperatur verläßt und durch den Ofen m, worin es

■'■ weiterhin auf eine hohe Temperatur, z. B.

von. 1000 bis 1200⁰ erhitzt wird, zu dem unteren Teil des Ofens geht, wird so aus praktisch reinem Kohlenoxyd bestehen, und . sein Volumen ist während des oben beschriebenen Kreislaufes um eine dem Volumen.des von der Reduktion des Erzes herstammenden Sauerstoffes gleiche Menge vermehrt. Ein belastetes Rückschlagventil oder ein Ablaßhahn u, zweckmäßig am oder nahe am Auslaß i der Pumpe angeordnet, dient dazu, das überflüssige Gas herauszulassen oder abzuleiten, mit geringstem Verlust an verfügbarer Hitze des zurückbleibenden Gases, und es vorteilhaft dazu zu benutzen, die Erhitzung der öfen g und m zu unterstützen.

Irgend in den aus dem Reduktionsofen entweichenden Gasen- vorhandener Wasserdampf-, der infolge'der Gegenwart von Wasserstoff in dem ' sqlchen Öfen zugeführten Reduktionsgas oder der Gegenwart von Wasser in dem Erz oder aus beiden Gründen vorhanden sein kann, wird durch Hindurchleitcn durch den Ofen g und den Regenerator f in Wasserstoff und Kohlenoxyd umgewandelt. Wenn die Reduktion des Erzes bewirkt worden ist, fällt das sich ergebende Metall mit Gangart und Flußmitteln unmittelbar in den Teil q^l des unteren Erhitzungstiegels, wobei der beträchtliche Vorteil gesichert wird, daß das Metall nach seiner Reduktion und bevor es geschmolzen wird, nicht wieder in Berührung mit einer oxydierenden Substanz kommt, die die Reduktionsarbeit zerstören könnte, und wobei die für das Schmelzen der reduzierten Masse erforderliche hohe Temperatur nur teil-..', weise durch elektrische Heizung ergänzt werden muß.

Claims

Patent-Anspruch:

Verfahren zur Erschmelzung von Metallen durch Reduktion von Erzen mittels erhitzter reduzierender Gase im ständigen Kreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß man diese Gase nach vollendeter Reduktionsarbeit zunächst ■ wieder auf die zu ihrer Reduktion hinreichende Temperatur bringt, dann in einem Regenerator mit Kohle reduziert und schließlich, nachdem ein überschießender Teil von ihnen für andere Heizzwecke abgegeben worden ist, durch einen Vorheizofen in den Reduktionsofen zurückleitet, während das reduzierte Metall in an sich bekannter W^reise in .einem an den Schachtofen ■ sich anschließenden elektrischen Ofen verschmolzen .wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.