DE214767C - - Google Patents

Description

7 KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezieht sich auf die Verar- ^;·-- bcitung von metallhaltigem Gut, insbesondere von sulfidischen und anderen Erzen, und findet besonders vorteilhaft auf die Verarbeitung fein verteilter Erze und metallurgischer Produkte Anwendung; sie ist aber auch auf anderes Gut anwendbar.

Es. wird mittels derselben unter anderem

: angestrebt, eine schnelle und sparsame Ver-

arbeitung des Gutes zu erzielen und dafür zu sorgen, daß das Gut nach der Behandlung sich

■ in einem solchen physikalischen Zustand befindet, daß es schnell und billig während verschiedener Reduktionsphasen gehandhabt werden kann.

Die Erfindung soll an der Hand von Beispielen in ihren einzelnen wichtigen Punkten bei den verschiedenen Stufen des Verfahrens

■ erläutert werden. Es muß jedoch darauf hin-, ao gewiesen werden, daß die Erfindung naturgemäß nicht beschränkt ist auf das beispielsweise als Bearbeitungsgut herangezogene Material oder die beschriebenen Vorrichtungseinzelheiten, die zur Verständlichmachung des Verfahrens angeführt sind.

Bleiglanz oder Eisen- und Kupferpyrite sollen hier als typische Beispiele für die vielen Stoffe, die mittels dieses Verfahrens aufge-'-.'. arbeitet werden können, angeführt werden.

' Es wird im vorliegenden Falle angenommen, daß eine Rohcrznuibsc aus zweierlei Malciial besteht, erstens dem fein verteilten pulvcrformigcn Gut und außerdem aus den verhältnismäßig größeren Stücken oder Klumpen.

Es soll hier von dem fein verteilten pulverförmigen Gut die Rede sein. Dieser Teil eines Erzes, der hier mit dem Namen »Feingut« belegt werden soll, bildete bisher, wenn man das in ihm enthaltene Metall zu gewinnen versuchte, eine Quelle von Verdruß und Verlusten, wie den Hüttenleuten allgemein bekannt ist. Der andere Teil des Ausgangsmaterials, der aus verhältnismäßig größeren Stücken oder Klumpen besteht (die kleinsten mögen etwa 1 cm Durchmesser haben), konnte infolge seiner physikalischen Beschaffenheit stets mit Erfolg verarbeitet werden. Der Grund hierfür ist darin zu suchen, daß die Klumpen bei ihrer Größe in der Art in einem Ofen angeordnet werden können, daß der Sauerstoff oder andere* Schmelzgase mit Leichtigkeit die Masse durchdringen können, da sie in den natürlichen Zwischenräumen einer solchen Beschickung einen Durchgang finden. Sinkt der Durchmesser der Erzstücke aber unter eine bestimmte Größe, so werden die Teilchen (wie z. B. bei dem eben erwähnten »Feingut«) so klein, daß die Zwischenräume unzugänglich werden, wodurch ein Durchstreichen von Sauerstoff oder anderen Gasen durch eine Beschickung solch feineren Gutes im Ofen unmöglich gemacht und hierdurch eine ökonomische Reduktion des enthaltenen Metalles verhindert wird.

Bei Erzen der oben bezeichneten Art, z. B. sulfidischen Blei-, Kupfer- oder Eisenerzen, wird bei der ersten Stufe der Verarbeitung des Feingutes zweierlei erreicht, es wird zti-

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nächst der Schwefel o. dgl. entfernt und die entschwefelten Metallteilchen bleiben zu größeren Stücken zusammengeballt als Klumpen oder Kuchen zurück, in der Art, daß bei den weiteren Stufen der Behandlung das entschwefelte Gut eine möglichst große Ausbeute an Metall am Ende gewährleistet.

!Einige von den zahlreichen bisher vorgeschlagenen oder ausgeübten Verfahren mögen

xo hier in Kürze erwähnt werden, um die Vorzüge des vorliegenden Verfahrens im Gegensatz zu ihnen klarzulegen.
' Bei einem neueren Verfahren wurde Kalk mit dem Sulfid vermischt, hierauf das Gemisch stark erhitzt, darauf zum Teil abgekühlt und hierauf von unten verblasen. Es wurde (lurch diese Behandlungsweise eine Entschwefelung der Erzbestandteile bezweckt und man glaubte dann ein. vollkommeneres Zusammensintern

ao durch die ganze Charge hindurch erzielen zu können. Bei Ausführung dieses Verfahrens konnten folgende Erscheinungen beobachtet werden.

Die Erzbeschickung ist senkrecht über einer

ag Luftzuführung angeordnet. Da die oberen Teile der Beschickung" infolge ihrer Schwere vollkommen auf den tieferen Teilen derselben lasten, so wird die Beschickung senkrecht nach oben in ihren Teilen immer leichter. Die Beschickung wird an ihrer Unterseite in der Nähe der Luftzuführung, von der eine oder mehrere . vorhanden sein können, entzündet,

' und durch Saugen oder Blasen wird atmosphärische Luft durch das Feingut nach oben getrieben. Die Verbrennungsschicht, die durch Oxydation von Schwefel oder anderen brennbaren Teilen der Masse entsteht, wandert hierbei, der Bewegung der Luft entsprechend, nach oben.

Die bei dieser inneren entschwefelnden Verbrennung entstehende Hitze (die Entschwefelung ist in erster Linie erforderlich) ist bis

ί zu einem gewissen Grade ausreichend, ein Zusammensintern der ''entschwefelten Metallteilchen zu bewirken. Es hat sich aber herausgestellt, daß eine noch so starke Erhitzung allein nicht imstande ist, ein genügendes Versintern der Masse, das ebenfalls erforderlich ist, herbeizuführen. Hierfür ist es vielmehr notwendig, daß die Metallteilchen ihre Lage zuein-: ander nicht verändern.
Werden die Metallteilchen hierbei gegeneinander bewegt, so wird dadurch ein Zusammensintern gestört oder ganz verhindert. Gewisse Teile einer Beschickung mögen mehr oder weniger gut zusammengesintert sein, bei anderen Teilen wird überhaupt keine Einwirkung dieser Art beobachtet werden, obgleich die Metallteilchen e'ntschwefelt sind.

Die das Sintern störende Bewegung und Verschiebung der Metallteilchen kann sowohl

durch mechanische Einwirkungen, wie durch einen Luft- oder Gasstrom hervorgerufen sein.

Bei älteren Verfahren, bei denen die Luft von unten nach oben geblasen wird, kann in den unteren Teilen der Beschickung ein gutes Zusammensintern beobachtet werden, insbesondere wenn das Erz hoch genug aufgehäuft ist, daß das Gewicht der auf den unteren Teilen lastenden Masse die. Unbeweglichkeit dieser unteren Teile bewirkt. Die nach oben geblasenen oder gesogenen Luftströme haben zwar das Bestreben, die Unbeweglichkeit der Erzteilchen zu stören, ihre Wirkung wird jedoch bis zu einem gewissen Grade durch das Gewicht der oben befindlichen Teilchen überwunden. Je näher der Oberfläche der Masse, um so größer ist die Bewegung und Verschiebung der einzelnen Teilchen.

Durch Beobachtung wird stets festgestellt, daß bei Erzmassen, bei denen in der beschriebenen Weise aufsteigende Gasströme verwendet werden, das Zusammensintern der Masse gegen die Oberfläche hin immer unvollkommener wird, so daß, wie sich herausgestellt hat, ein erheblicher Bruchteil der Erzmenge oben in pulverförmigem Zustand als »Feingut«, wenngleich nahezu ganz'entschwefeln zurückbleibt. Diese verhältnismäßig große Menge nicht zusammengesinterten entschwefelten Feingutes muß noch weiterer Behandlung unterworfen werden, um für die Verarbeitung" im Hochofenprozeß geeignet zu werden.

Die Hüttenmänner, die diesen Sachverhalt erkannten, haben Maßnahmen getroffen, um die Menge nicht versinterten Feingutes im oberen Teil der Beschickung zu verringern. So hat man die Tiefe der !Beschickung und entsprechend die Abmessungen der Aufnahmegefäße für das Erz vergrößert. Wie aber jetzt erkannt wurde, hat dies zwei Nachteile im Gefolge, durch die auch das Verfahren übermäßig verteuert wird. Erstens wird dadurch ein höherer Druck beim Durchblasen erforderlich und infolgedessen auch ein größerer Kraftaufwand, um die Luft durch die höhere Erzsäule zu pressen, und zweitens ist der entstehende Erzkuchen so groß und hart, daß bedeutende Arbeit aufgewandt werden muß, um den Kuchen in Stücke von geeigneter Größe für das Schmelzen im Hochofen zu brechen.

Kann man dagegen das Erz in kleinen Chargen in dünnen Lagen bearbeiten, so erspart man Kraft, die Arbeit bei Behandlung des zusammengesinterten Gutes verringert sich, und es ist eine bessere Ausbeute pro Qua-, dratmeter Herdfläche zu erzielen. Bisher scheiterten jedoch bei den älteren Verfahren alle hierauf gerichteten Versuche, da die durchgelesene oder durchgesaugte Luft gegen einen nicht eingezwängtenTeil der Erzmasse getrieben wurde, nämlich die Schicht,

die unmittelbar an der Oberfläche bei dem Gasauslaß liegt, und die feinen Teilchen dieser Schicht werden durch den Luft- und Gasstrom in Bewegung versetzt und hierdurch ihr Zusammensintern verhindert.

Es ergibt sich somit, daß kleine Chargen und dünne Erzschichten unbrauchbar sind. Bei einer. 15 cm dicken Schicht z. B., bei der ein Druck von etwa 20 g pro Quadratzentimeter beim Durchblasen ausgeübt wird, wird ein Drittel bis zur Hälfte der Schicht nicht zusammensintern, und zwar der Teil derselben, der an der Oberfläche liegt, an welcher das Gas entweicht.

Nach vorliegender Erfindung werden Erze der erwähnten Art in solcher Weise behandelt, daß sowohl die Entschwefelung wie das Zu-.

^r sammensintern sich vollkommen gleichmäßig ' durch die Beschickung in ihrer Gesamtheit erstreckt, und zwar geschieht dies gleichzeitig, so daß nur eine einzige Behandlung jeder Beschickung erforderlich ist. Ein Rückstand nicht gesinterten entschwefelten Feingutes wird bei dem Verfahren nach der Angabe des Erfinders vollkommen vermieden. Nach dem Verfahren kann das Erz mit Erfolg in kleinen Chargen und dünnen Lagen bearbeitet werden unter Aufwand geringer Kraft und bei großer Ausbeute, bezogen auf die Einheit des Fassungsraumes. Es wird mit dem Verfahren als Endprodukt ein zusammengesinterter Erz-

',■'. kuchen, sog. »Biskuit« von hervorragenden ■ \ Eigenschaften gewonnen, d. h. ein poröses ^; schwammiges Produkt, das so widerstandsfähig ist, daß es in der gebräuchlichen Weise gehandhabt werden kann, das aber immer noch

, mulmig genug ist, um ohne besonderen Kostenaufwand in Stücke von einer für die nachfolgende Verarbeitung geeigneten Größe gebrochen zu werden.

Von den anderen Verfahren, die bisher zum Entschwefeln von Erzen der erwähnten Art vorgeschlagen waren, soll hier zum Unter-' schied von dem vorliegenden Verfahren ein solches erwähnt werden, das dem vorher beschriebenen bis auf die Tatsache ähnelt, daß an Stelle von Calciumoxyd Calciumsulfat oder Calciumsulfid zur Anwendung gelangt; bei :.· einem anderen Verfahren wird das sulfidische ■50. Erz mit Calciumcarbonat vermischt.

Da aber diese und andere vorgeschlagenen 'Verfahren für den vorliegenden Fall dem vorher genauer beschriebenen zur Seite gestellt werden können, so dürfte es nicht erforderlich sein, sie im einzelnen dem vorliegenden Verfahren gegenüber zu stellen. Bei all diesen Verfahren beginnt die Entzündung am Boden der Masse, und die Verbrennung wird in der Weise aufrecht erhalten, daß ein Luftstrom von unten durch die Masse hindurchgepreßt wird, und zwar gegen eine nicht zusammengehaltene Masse von Feingut an der Oberseite. In allen Fällen ist die Wirkung die oben beschriebene gewesen. Der nicht zusammengehaltene Teil der Masse ist nur zum Teil und unvollkommen zusammengesintert, da der nach oben gelangende Luftstrom die Teilchen' der Masse so bewegt und verschiebt, daß ein Zusammensintern nicht erfolgen kann.

Im folgenden soll das Wesen des vorliegenden Verfahrens an der Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert werden.

Fig. ι ist eine schematische Darstellung, die im Querschnitt ein Gefäß zeigt, welches die Vorrichtungen veranschaulicht, die bei den älteren oben erwähnten Verfahren angewendet wurden; atls derselben ist auch die Art, wie diese Vorrichtung benutzt wird, ersichtlich; durch die Pfeile wird der Weg, den der Wind und die Verbrennungsgase nehmen, angcdeutet.

Fig: 2 ist ein Querschnitt ebenfalls schematischer Natur. Aus Fig. 2 ist zu ersehen, wie Erzträger dieser Art zur Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung verwendet werden können. . .

Fig. 3 ist ein schematischer Querschnitt, der eine abgeänderte Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zeigt; diese Vorrichtung ist sowohl für Durchpressen, wie auch Durch- go saugen von Luft geeignet.

Fig. 4 stellt eine ganz ähnliche Ausführungsform wie Fig. 3 dar, sie ist jedoch nur für Durchsaugen.von Luft geeignet.

Fig. 5 ist ein schematischer Querschnitt, aus dem zu ersehen ist, wie das Verfahren ausgeführt werden kann, wenn ein nach oben steigender Luftstrom angewendet wird.

In Fig. i, die, wie erwähnt, die charakteristischen Merkmale der Einrichtungen und Verfahren der früher zum Entschwefeln und Zusammensintern von Erzen gebräuchlichen Apparate erkennen läßt, sind mit 1 die nahezu senkrechten Seitenwände des Erzgefäßes bezeichnet. Durch den Rost 3 wird die Erzmassa auf einer Seite begrenzt, in der vorliegenden Zeichnung am unteren Ende. 4 ist eine Zuführung für Sauerstoff oder anclere Gase, die die Verbrennung unterhalten oder die chemische Reaktion, die im Innern der Masse no vorgehen soll, unterstützen. Diese Zuführung steht mit einer Verteilungskammer 7 unter dem das Erz tragenden Rost 3 in Verbindung.

Wie durch die Pfeile angedeutet, wird der Wind durch die Zuführung. 4 in die Verteilungskammer 7 unterhalb der Masse geleitet und wird durch die untere Fläche der Erzbeschickung hindurch nach oben getrieben.

Bei dem Verfahren wird das Erz am unte^ ren Ende der Charge in beliebiger Weise entzündet.

Mit einer Vorrichtung, wie sie Fig. 1 zeigt,

kann die Bewegung und Verschiebung der. Teilchen, die die nach oben geblasene Luft verursacht, im unteren Teil der Erzmasse bis zu einem gewissen Grade durch das Gewicht der aufliegenden Erzteile zurückgehalten werden, worauf bereits oben hingewiesen wurde. In diesen unteren Teilen kann eine mehr oder weniger vollkommene Sinterung erfolgen. , · Dies so unten entstandene zusammengesinlerte Gut ist gemeinhin recht porös und für den Gasstrom leichter zu durchdringen als die ursprüngliche Masse pulverförmiger! Feingutes. Infolgedessen steigert sich mit fort-·' ■ schreitender Verbrennung und Zusammen-Sinterung die Gewalt der ausströmenden Luft, • wodurch die Erzteilchen in den oberen Partien der Masse, immer stärker bewegt und aufgestöbert werden. Die Luft, die durch die mehr oder weniger pulverförmige Masse hindurchgetrieben wird, ' veranlaßt die Bildung von Blaselöchern oder Kratern an der Oberfläche, die sich von dieser mehr oder weniger tief nach unten erstrecken. An diesen Stellen wird ' die Masse heftig aufgestöbert, sie bilden

as außerdem Kanäle, die der entströmenden Luft weniger Widerstand leisten wie andere Teile der Masse.

Die Folge hiervon ist, daß in der oberen Schicht die Einwirkung des Sauerstoffes auf die verbrennbaren Bestandteile des Erzes ganz ungleichmäßig ist. Gut verbrannte Erzteilchen, die Krater bilden, sind von nicht zusammengesintertem, pulverförmigem Feingut umgeben.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Ausübung des neuen Verfahrens, aus der der Gegensatz zu den älteren Verfahren und Vorrichtungen leicht zu ersehen ist. Auch hier ist ein Erzträger, dessen Seitenwände mit ι bezeichnet sind; auch hier befindet sich die gelochte Fläche (Rost) 3, die die Erzmasse begrenzt, unter derselben. Dagegen ist in diesem Falle die Einrichtung so getroffen, daß der Wind gerade im entgegengesetzten Sinne, wie bei Fig. 1, durch die Masse geleitet wird, d. h. man läßt ihn durch die Überseite der Erzmasse eintreten; von hier dringt er nach unten und tritt an der unteren Fläche wieder aus. Auch die Entzündungsstelle befindet sich hier gerade auf der entgegengesetzten Seite, nämlich an der Oberfläche. Es ist aus der Zeichnung ersichtlich, daß der Wind oder das Gas mittels einer Leitung 4, die mit irgendeiner Druck- oder Zuführungsvorrichtung in Verbindung steht, unter Druck oben auf die Erzmasse gebracht und über sie verteilt wird.

In diesem Falle schreitet die oben beginnende Verbrennung nach unten fort, indem sie dem sich nach unten bewegenden Gasstrom

(>o folgt. Die Produkte der inneren Reaktion entweichen durch die Auslaßöffnungen in dem Boden, der sich unter dem Erz befindet, entweder unmittelbar in die Luft oder in einen Sammelraum, aus dem sie nach irgendeinem beliebigen Ort geleitet oder in die Luft gelassen werden können. Es ist einleuchtend, daß ein Aufwirbeln der Masse, durch welches ; eine Bewegung und Verschiebung der Massenteilchen veranlaßt wird, nicht stattfinden kann. .'■ ^: Vielmehr hat der nach unten gerichtete Luftstrom das Bestreben, die Teilchen an der Oberfläche bei beginnender Entzündung zu festigen, und es tritt dort sofort ein Zusammenballen der oberen Schicht ein; dieselbe ist zunächst nur dickflüssig, wird jedoch bald fest und verhältnismäßig hart. Die Verbren- ' nung und Zusammensinterung nimmt ihren .Weg mit dem Luftstrom nach unten, wie oben · beschrieben. Auch wenn sich die Verbrennung auf die unteren Teile der Erzmasse ausdehnt, 80 ' bleiben die einzelnen Teilchen vollkommen bewegungslos, und zwar einerseits infolge der festhaltenden Wirkung der Unterlage und andererseits infolge des nach unten gerichteten Druckes des Wind- oder Gasstromes und infolge des auf den Teilchen lastenden Gewichtes der oberen Teile der Erzmasse. Wird die Behandlung richtig durchgeführt, so ist die Masse in ihrer Gesamtheit versintert und entschwefelt. Der Deckel 2 in Fig. 2 ist leicht zu entfernen, so daß die zusammengesinterte Masse ohne Beschädigung der Apparatur leicht entfernt werden kann. -:

Eine ähnliche Vorrichtung für ein ähnliches Verfahren ist in Fig. 4 dargestellt; der einzige Unterschied besteht darin, daß in diesem Falle die Luft durch Saugen von oben durch die Masse getrieben wird, oder daß man sich einer beliebigen Pumpvorrichtung bedient, durch die die Luft aus der Sanimelkammer 7 unter dem Boden 3 abgesaugt wird. Die Zeichnung zeigt in diesem Falle einen feststehenden Behälter für die Erze mit senkrechten Seitenwänden, von denen jedoch der Sinter mit Leichtigkeit entfernt werden kann, da die Apparatur oben vollkommen offen bleibt. Man kann auch bei einer Vorrichtung die Bedeckung nach Fig. 2 mit der in Fig. 4 gezeigten Form des Erzbehälters kombinieren, wie aus Fi.g. 3 ersichtlich. In diesem Falle ist dafür Sorge getragen, daß der Luftzug entweder durch Absaugen oder durch Einpressen von Luft durch die Zuführung 4 entstehen kann. Der Deckel 2 ist bei Fig. 3 ebenso wie bei Fig. 2 abnehmbar, so daß das zusammengesinterte Gut leicht entfernt werden kann.

Die günstigen Erfolge des Verfahrens sind nun nicht ausschließlich in der Weise zu erzielen, daß man die Luft durch die Masse von oben nach unten treibt. Man kann auch, wie aus Fig. 5 zu entnehmen ist, einen Erzbehälter benutzen, dessen Teile so konstruiert sind, daß

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die Luft an anderer Stelle, wie oben eingeführt wird, z. B. von unten, wobei die Verbrennung und Zusammensinterung von der Fläche, wo die Luft eintritt, ausgehen kann,

. 5 wenn nur die für das vorliegende Verfahren durchaus notwendigen anderen Bedingungen innegehalten werden, nämlich wenn dafür Sorge getragen wird, daß die Teilchen der Masse, die sich an der Stelle befinden, wo die.

ίο Gase austreten, gegenüber der Stelle, wo die Luft eintritt, gegeneinander vollkommen unbewegt'bleiben.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 5 ist dies ' in der Weise erreicht, daß man sich einer das Erz zusammenhaltenden Vorrichtung 3^re bedient, die zwar ein Entweichen der bei der Verbrennung oder der chemischen Reaktion entstandenen Gase gestattet, jedoch so gestaltet ist, daß eine Bewegung oder Verschiebung

ao der Erzteilchen durch die emporsteigenden Gase verhindert wird.

Auch hier wird daher nach Beendigung des Röstprozesses die gesamte Masse zusammen-

; gesintert sein, so daß von oben bis unten ein zusammenhängender Kuchen entsteht, ohne

■ irgendwelche für die Praxis in Betracht kommende Mengen von Feingut oder pulverförmigem Material. Die Masse ist in ihrer Gesamtheit, wie sie in den Erzbehälter eingeführt wurde, so zusammengesintert, daß sie ohne weitere Behandlung in den'Schmelzofen gebracht werden kann.
■■'■-. Es wurde bereits oben erwähnt, daß eine . ■■;; beabsichtigte oder zufällige Bewegung von Teilen der Masse durch Rührer o. dgl. schädlich wirkt.

: Die Unbeweglichkeit der Teilchen, die die Beschickung bilden, ist in dem Sinne aufzufassen, daß die einzelnen Teile · ihre Stellung zueinander nicht verändern sollen. Dagegen ist es nicht erforderlich, daß die Charge in ihrer Gesamtheit Unbeweglich feststehen muß. Es ist nur festgestellt worden, daß es für die Erzielung einer Wirkung im Sinne der Erfindung von Wichtigkeit ist, daß eine Bewegung der einzelnen Teilchen zueinander vermieden wird, gleichgültig ob die Charge in ihrer Gesamtheit während der Bearbeitung bewegt wird oder nicht.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zum Entschwefeln und Zusammensintern von metallhaltigem, pulverigem Gut, insbesondere von Erzen, durch Verblasen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verblasen alle Erzteilchen, sowohl die, die sich in der Fläche befinden, ander die Verbrennungsprodukte entweichen, wie auch die übrigen unbeweglich gehalten werden.

2. Ausführungsart des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzmasse an ihrer Oberfläche und ihrer Unterfläche durch Vorrichtungen festgehalten wird, die für Wind oder Gase durchlässig sind, aber eine Bewegung der Erzteilchen infolge des Durchströmcns von Wind oder Gas verhindern.

3. Ausführungsart des Verfahrens nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeich-

. net, daß das Gas oder die Luft durch die . Erzmasse nach unten strömt, wobei sich die Festhaltungsvorrichtung an der Oberfläche der Erzmasse erübrigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.