DE211134C

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Publication number: DE211134C
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Description

KAISERLICHES

PAT

AMT.

PATENTSCHRIFT

-JVl 211.134-' KLASSE 18«. GRUPPE

Schachtofen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 31. März 1907 ab.

Die Erfindung hat ein Verfahren zum Reduzieren und Schmelzen von Eisenerzen in einem elektrisch beheizten Schachtofen zum Gegenstand und ist gekennzeichnet durch die Vereinigung zweier an sich bekannter Maßnahmen, nämlich der Zuführung des elektrischen Stromes durch zwei aus dem gewönne- ' nen Metall' bestehende, ganz oder teilweise geschmolzene Elektroden, die in zwei durch

ίο einen Damm vollständig getrennten Abteilungen des Schmelzraumes liegen, und der Unterhaltung eines ständigen Kreislaufes der im Ofen erzeugten Gase von unten nach oben. Auf beiliegender Zeichnung ist ein zur Ausführung des betreffenden Verfahrens geeigneter Ofen beispielsweise dargestellt.

Fig. ι zeigt den Ofen im senkrechten Schnitt nach der Linie A-B in Fig. 3; Fig. 2 zeigt den Ofen in Vorderansicht, teilweise nach

ao der Linie C-D in Fig. 3 geschnitten, und Fig. 3 ist ein wagerechter Schnitt nach der Linie E-F in Fig. 1.

In diesen Figuren bezeichnet 1 einen Schachtofen, 2 die feuerfeste Auskleidung desselben, -welche mit einer quer über den Boden des Ofens gehenden Scheidewand 3 ausgeführt wird, die so angeordnet ist, daß zwei zur Aufnahme der geschmolzenen Elektroden (oder des Stoffes, durch welchen der elektrische Strom in den Ofen bzw. aus demselben hinausgeleitet wird) dienende Rinnen 4 gebildet werden. Die Elektroden erstrecken sich durch die öffnungen 5 aus dem Schmelzraum hinaus und stehen durch die Kontaktblöcke 6 mit Zuleitungen 7 für den elektrischen Strom in Verbindung. Die bei dem Verfahren gebildeten Gase werden in der Nähe der Gicht 8 durch eine Leitung 11 entfernt, und ein Teil derselben wird mittels des Exhaustors 9 abermals in den unteren Teil des Ofens hineingepreßt, während der übrige Teil durch die Zweigleitung 12 fortgeleitet werden kann. 10 ist ein Sammelherd, in welchen Eisen und Schlacke ihrer Entstehung entsprechend fließen.

Der Gang des Verfahrens ist in der Hauptsache folgender:

In dem Schachtofen wird Eisenerz nebst dem erforderlichen Flußmittel mit Kohle zusammen aufgegeben. Die Kohlenmenge nimmt man indessen nicht größer als nötig ist, um den im Erz enthaltenen Sauerstoff zu binden, da die erforderliche Wärme auf elektrischem Wege im Ofen erzeugt wird. Der elektrische Strom wird durch Kontaktblöcke 6 und die Elektroden 4 nach dem Ofen bzw. von demselben fortgeleitet, so daß er bei seinem Wege von der einen Elektrode nach der anderen durch das im Schacht aufgeschichtete Gut fließt, welches dabei stark erhitzt wird. Die Elektroden 4 können im Beginn des Verfahrens aus Eisen oder einem anderen geeigneten Stoff bestehen. Während das Verfahren fort-

schreitet, schmelzen dieselben und bestehen dann aus demselben Stoff wie das gewonnene Erzeugnis. Von den bei der Reduktion gebildeten, in der Hauptsache aus Kohlensäure und Kohlenoxyd bestehenden Gasen wird ein Teil entweder, wie aus der Zeichnung hervorgeht, mittels eines Exhaustors oder auch durch irgendeine andere zweckmäßige Vorrichtung in den unteren Teil des Ofens zurückgeführt.

ίο Die gebildeten Gase gelangen auf diese Weise in einen ununterbrochenen Kreislauf, und da sich bei der Reduktion beständig neues Gas bildet, aber keine frische Luft zugeführt wird, so muß der anfangs im Gas vorhandene Stickstoffgehalt allmählich verschwinden.

Durch das hier angegebene Verfahren zur Erzeugung der elektrischen Erhitzung, bei welcher die Beschickung selbst als Widerstandsmasse dient, wird der Vorteil gewonnen, daß die durch den Strom erzeugte Temperatur sich auf eine größere Zone der Beschickung gleichförmig verbreitet, während bei Benutzung von Flammenbogenerhitzung die Temperatur in der unmittelbaren Nähe des Flammenbogens so hoch wird, daß die reduzierende Wirkung der durch den Ofen zirkulierenden Gase dadurch beeinträchtigt wird, in einiger Entfernung von dem Flammenbogen aber zu niedrig ist, da sich die Hitze nur durch Leitung und Strahlung in der Beschickung verbreitet. Die Wirkung der zirkulierenden Gase ist somit bei Benutzung von Flammenbogenerhitzung eine sehr unvollkommene. Gemäß vorliegendem

. Verfahren verbreitet sich dagegen die Temperatur mit dem für die Erzeugung derselben dienenden elektrischen Strom .auf eine größere Zone der Beschickung und kann auf die für den erwünschten Prozeß vorteilhafteste Weise geregelt werden, so daß die zirkulierenden

Gase auf eine größere Masse der Beschickung einwirken können nnd die Wirkung dieser Gase nirgends durch eine zu hohe Temperatur beeinträchtigt wird.

Die Aufgabe des zirkulierenden Gases ist einerseits, als Beförderer der Wärme zu dienen, andererseits reduzierend auf das aufgeschichtete Erz zu wirken. Als Wärmebeförderer wirkt das Gas teils infolge seiner eigenen Wärmekapazität, teils aus dem Grunde, weil die Kohlensäure, welche in dem in den Ofen eingepreßten Gase enthalten ist, in dem unteren Teil des Ofens zerfällt und nach der Formel

C O₂ +C = ZCO

Kohlenstoff aufnimmt.

Bei dieser Reaktion wird eine bedeutende Wärmemenge gebunden, welche frei wird, wenn das Kohlenoxyd im oberen Teil des Schachtofens wiederum teilweise nach der Formel

2 C O = C O₂ + C

zerfällt. Die Fähigkeit des Gases zum Weiterfördern von Wärme wird aus diesem Grunde besonders wirksam.

Reduzierend wirkt das Gas infolge des Kohlenoxyds, welches sich im unteren Teil des Ofens bildet und welches sodann in gleicher Weise, wie dies bei einem gewöhnlichen Hochofen der Fall ist, auf das Erz in den höheren Schichten reduzierend wirkt. Im Bedarfsfalle kann das Gas noch durch einen in geeigneter, bekannter Weise konstruierten Vorwärmer geleitet werden, bevor es in den unteren Ofenteil hineingepreßt wird. Die aus dem Ofen entweichenden Gase, welche nicht an der Zirkulation teilnehmen, können dann zum Heizen dieses Vorwärmers Verwendung finden.

Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren werden bedeutende Vorteile gegenüber den bisher vorgeschlagenen elektrischen Reduzierungs- und Schmelzverfahren erzielt.

Dadurch, daß bei dem benutzten Ofen die zur Zuleitung des Stromes bestimmten Elektroden aus Teilen des gewonnenen Stoffes bestehen, welche außerhalb des Ofens, wo die Temperatur niedriger gehalten werden kann, mittels gegen Abnutzung und Verbrennung gut geschützter Kontaktstücke an die elek- ■ trische Kraftleitung angeschlossen werden können, vermeidet man die Schwierigkeiten, welche durch in dem Schacht oder dessen Wänden angebrachte Elektroden, wie sie bisher bei den zum Reduzieren und Schmelzen von Eisenerzen bestimmten öfen gebräuchlich waren, verursacht werden. Obwohl der Ofen also in dieser Beziehung bedeutende Vorzüge vor den bisher gebräuchlichen besitzt, ist es dennoch klar, daß derselbe sich nur in Verbindung mit der hier vorgeschlagenen Gaszirkulation zur Erzreduktion eignet. Wollte man die Reduktion nämlich ohne Gaszirkulation ausführen, so würde dieselbe zum großen Teil durch feste Kohle bewirkt werden. Infolgedessen würden in dem unteren Teil des Ofens mehr oder weniger Störungen vorkommen und außerdem wegen des unveränderlichen Abstandes der Elektroden voneinander jede Möglichkeit ausgeschlossen sein, die Ausdehnung der Schmelzzone zu regeln. Bei Zuhilfenahme der Gaszirkulation wird der Vorgang dagegen ein anderer. Wie oben hervorgehoben wurde, nimmt nämlich die in dem zirkulierenden Gas befindliche Kohlensäure bei ihrem Durchgang durch den unteren, wärmsten Teil des Ofens Kohle aus der Beschickung des Ofens auf, wobei ein starker Temperaturfall eintritt. Das Kohlenoxyd des zirkulierenden Gases beginnt sodann seine reduzierende Tätigkeit gleich oberhalb der Schmelzzone, wodurch die Reduktion mit fester Kohle, wenigstens zum großen Teil, vermieden wird. Da man ferner Menge und Geschwindigkeit des einge-

preßten Gases leicht regeln kann, so folgt daraus, daß man es. auch in seiner Macht hat, den Gang des Verfahrens zu regeln.

Claims

Patent-Anspruch:-

Verfahren zum Reduzieren und Schmelzen von Eisenerzen in einem elektrisch beheizten Schachtofen, gekennzeichnet durch die Vereinigung zweier an sich bekannter Maßnahmen, nämlich der Zuführung des elektrischen Stromes durch zwei aus dem gewonnenen Metall bestehende, ganz oder teilweise geschmolzene Elektroden, die in zwei durch einen Damm vollständig getrennten Abteilungen des Schmelzraumes liegen, und der Unterhaltung eines ständigen Kreislaufes der im Ofen erzeugten Gase von unten nach oben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.