DE229171C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 40 c. GRUPPE

OTTO FRICK in SHEFFIELD, Engl.

Bei der Reduktion von Erzen im elektrischen Schachtofen ist es, beispielsweise von Keller, vorgeschlagen worden, für den unterhalb des Schachtes liegenden Schmelzraum eine solche Form zu verwenden, daß das aus dem Schacht herabsinkende Material sich darin mit einer oder mehreren freien Oberflächen lagern kann, welche mit der Ofenwand nicht in direkter Berührung sind, wobei der elektrische Strom dem Ofen durch Elektroden, welche eben an den genannten freien Oberflächen in den Schmelzraum hineinragen, zugeführt wird.

Bei dem Betrieb solcher Öfen entstehen gewisse Übelstände. Damit der Ofen als Widerstandsofen wirken kann, müssen die Elektroden in die Beschickung wohl hineinragen, was aber zur Folge hat, daß sie ziemlich schnell verzehrt werden, indem sie von Sauerstoff,. der von naheliegenden, nicht reduzierten Erzpartikeln abgegeben wird, oder von Kohlensäure, welche im Ofen während des Betriebes gebildet wird, angegriffen werden. "Wenn die Vorwärtsspeisung der Elektroden nicht sorgfältig überwacht wird, kann daher eine nicht erwünschte Lichtbogenbildung entstehen, wodurch eine kräftige Wärmekonzentration an den Elektrodenspitzen und Unregelmäßigkeiten in dem Betrieb entstehen. Auch wenn die Elektrodenspitze in direkter Berührung mit der Be- Schickung ist, wird die Wärmeentwicklung an der Kontaktstelle am größten und erreicht oft einen höheren Wert, als es mit Rücksicht auf einen wirtschaftlichen Betrieb wünschenswert ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein A^erfahren — nebst zugehörigen Einrichtungen — um die genannten Übelstände zu vermeiden. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß zerkleinerte Kohle oberhalb der freien Oberfläche oder Oberflächen der Be-Schickung im Schmelzraum und um die Elektroden derart eingeführt wird, daß der Strom gänzlich oder teilweise durch die genannte Kohle nach der übrigen Beschickung strömt. Es ist allerdings schon an elektrischen Öfen bekannt, die Elektroden mit zerkleinerter Kohle zu umgeben, um sie gegen eine zu schnelle A^erzehrung infolge direkter Berührung mit dem zu reduzierenden Material zu schützen, aber so weit es dem Erfinder bekannt ist, ist die genannte Methode nicht früher unter den hier angegebenen Verhältnissen oder zu dem oben angegebenen Zweck verwendet worden, d. h. zur Erreichung einer gleichförmigeren Stromverteilung und einer gleichmäßigen Erhitzung der zu behandelnden Masse, indem sich die zer^j kleinerte Kohle über einen größeren Teil der freien Oberfläche des im Rutschwinkel liegenden Erzes oder Gemisches von Kohle und Erz ausbreitet und gänzlich oder teilweise die Stromzufuhr zu dem Erz vermittelt.

Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht worden, und zwar zeigen Fig. ι bis 4 senkrechte Schnitte von verschiedenen Schachtöfen nach dieser Erfindung.

In Fig. ι bezeichnet A den eigentlichen Füllschacht, in welchen das Erz und die passende Menge von Reduktionskohle eingeführt wird. B ist die Reduktions- und Schmelzzone des Ofens. C ist ein Sammelraum für das reduzierte Metall und die Schlacke. D ist ein Nebenschacht zur Einführung von Kohle,

welche das innere Ende der Elektrode umgeben und gänzlich oder teilweise den Stromübergang von der Elektrode E. nach der übrigen Beschickung vermitteln soll. Fist ein Fülltrichter am Nebenschacht, welcher mit einer oberen und einer unteren Ventilklappe G bzw. H versehen ist, um den Weg für die gebildeten Gase abzusperren. / ist der Halter für die Elektrode, der zweckmäßig gleichzeitig für die

ίο Stromzuführung benutzt wird. K ist eine Dichtung.

Wie ersichtlich, besitzt der Schmelzraum B

eine solche Form gegenüber dem Schacht, daß ' sich das von dem Schacht A hinabsinkende Material in B unter Rutschwinkel mit einer, freien Oberfläche, welche mit dem Ofendeckel nicht in Berührung ist, lagern kann. Über die genannte Oberfläche verbreitert sich die durch den Nebenschacht D in den Schmelzraum eingeführte Kohle, so daß sie den Stromübergang von der Elektrode nach der übrigen Beschickung vermittelt. Durch mehr oder weniger große Einführung der' Elektrode E in den Schmelzraum kann man innerhalb gewisser Grenzen die Stärke der Kohlenlager regeln, durch welche der Strom fließt, und dadurch eine gewisse Regulierung des gesamten Widerstandes des Ofens erreichen. Die mit der Hauptbeschickung· in Berührung kommende Kohle wird bei der Reduktion des Erzes allmählich verzehrt, aber sofort selbsttätig durch neue von dem Nebenschacht hinabsinkende Kohle ersetzt, so daß Lichtbogenbildung im Ofen verhindert wird. Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß die durch den Hauptschacht hinabsinkende Beschickung an der Stelle, wo der Nebenschacht in den Schmelzraum einmündet, eine freie Oberfläche bildet, weil sonst die Kohle wegen ihres geringen spezifischen Gewichtes nicht in den Schmelzraum hineinkommen könnte.

In Fig. 2 bis 4 haben die Bezugsziffern dieselbe Bedeutung wie in Fig. 1.

Die Ausführungsformen nach Fig. 2 und 3 unterscheiden sich von der in Fig. 1 dargestellten dadurch, daß die Elektrode in dem Nebenschacht selbst angebracht und durch die darin befindliche Kohle umschlossen ist, so daß die Elektrode durch die genannte Kohle wärmeisoliert wird und lediglich die Elektroden· klemme Kühlung erfordert.

Ferner ist es möglich, die Elektroden gänzlich auszunutzen, indem der Querschnitt des Nebenschachtes und die entsprechende Öffnung im Deckel des Schmelzraumes, wo der Nebenschacht einmündet, so groß sind, daß ein unbehindertes Passieren des Klemmstückes, das zur Verbindung der alten mit der neuen Elektrode dient, ermöglicht ist.

Zufolge der guten Wärmeisolation der Elektroden bei diesen Ausführungsformen nehmen sie eine höhere Temperatur an, wodurch deren Widerstand und der beim Stromdurchgang entstehende Kraftverlust sinkt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 bildet das durch den Hauptschacht A hinabsinkende Material im Schmelzraum B eine freie Oberfläche lediglich an der Stelle, wo der Nebenschacht in den Schmelzraum einmündet. Im übrigen ist die Einrichtung dieselbe wie bei den früheren Ausführungsformen, mit der Ausnahme, daß der Ofen mit einer Bodenelektrode E₁ versehen ist. Da die durch den Nebenschacht hinabsinkende Kohle sich hier nicht über eine so große Fläche der übrigen Beschickung wie bei den obigen Ausführungsformen verbreitern kann, kann es zweckmäßig sein, die Elektrode hier so weit in den Ofen hineinragen zu lassen, daß sie einen Teil des Stromes direkt an die genannte Beschickung überträgt. Selbstverständlich kann man auch bei den Ausführungsformen nach Fig. 1. bis 3 die Einsetzung der Elektroden in derselben Weise. regeln, obgleich dies im allgemeinen nicht erforderlich sein dürfte.

Die hier beschriebenen Öfen können zur Reduktion nicht nur von Oxyden, welche ein flüssiges Metall, wie Eisen, Kupfer usw., geben, sondern auch von Oxyden, welche ein gasförmiges Metall, wie Zink, abgeben, benutzt werden.

Im letzteren Falle wird das gebildete Gasgemisch durch den Nebenschacht D (Fig. 1) und dessen Abzugsöffnung R abgeleitet, und zwar in solcher Höhe, daß das Gemisch gerade genügende Temperatur besitzt, um beispielsweise den Zinkdampf gegen Kondensation zu schützen. Etwa in der Reduktionszone B gebildete Kohlensäure wird beim Passieren durch die Kohle in Kohlenoxyd reduziert, so daß ein Verbrennen des Zinks ausgeschlossen ist.

Wenn eine Zirkulation von Kohlenoxyd oder kohlenoxydhaltigen Gasen durch den Ofen verwendet wird, um die Reduktion zu beschleunigen, ist es zweckmäßig, diese Gase durch einen größeren oder kleineren Teil des Schachtes D und besonders durch die heißesten Kohlen in der Nähe der Elektrode passieren zu lassen, um darin eventuell befindliche Kohlensäure in Kohlenoxyd zu reduzieren.

Die Figuren zeigen nur eine Elektrode; je nach der Stromart sind aber zwei, drei, vier oder sechs nötig. Bei großen öfen kann es vorteilhaft sein, eine noch größere Zahl, als für das Stromsystem absolut erforderlich, zu benutzen.

Am zweckmäßigsten dürfte ein Zweiphasenstrom mit vier Elektroden sein.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Verfahren zur Reduktion von Erzen im elektrischen Schachtofen, dessen unter dem Schacht liegender Schmelzraum eine

   derartige Form aufweist, daß sich das vom Schacht hinabgehende Material darin mit : einer oder mehreren freien Oberflächen lagern kann, gegen welche die Elektroden des Ofens hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß zerkleinerte Kohle um die Elektroden derart eingeführt wird, daß sie sich über die genannten freien Flächen des \ übrigen Beschickungsmaterials verbreitert

   ίο und den Stromübergang von den Elektroden nach demselben gänzlich oder teilweise vermittelt.
2. 2. Elektrischer Schachtofen zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i.

   welcher mit einem Schmelzraum von solcher Form versehen ist, daß sich das von dem Hauptschlacht hinabgehende Beschickungsmaterial im Schmelzraum mit einer oder mehreren freien Oberflächen ■ lagern kann, gegen welche die Elektroden des Ofens hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß Neben sch ächte in Verbindung mit dem Schmelzraum zwecks Einführung von Beschickungskohle über die freien Flächen des übrigen Beschickungsmaterials um die an denselben Stellen in den Ofen hineinragenden Elektroden vorgesehen sind.
3. 3. Elektrischer Schachtofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschächte die hinteren Enden der Elektroden gänzlich umschließen und mit größerem Querschnitt als die Elektroden ausge_: führt sind, so daß die in den Nebenschacht eingefüllte Kohle die Elektrode umschließt und eine Wärmeisolation für sie bildet und das Einsetzen einer neuen Elektrode durch deren Verbindung mit der alten durch Klemmstücke o. dgl. im Innern des genannten Schachtes stattfinden kann.
4. 4. Elektrischer Schachtofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschächte mit Gasauslässen für Reduktionsprodukte versehen sind, welche in solchem Abstand von der Reduktionszone des Ofensystems angeordnet sind, daß die Temperatur der entweichenden Gase oder Dämpfe oberhalb des Kondensationspunktes des reduzierten dampfförmigen Metalles liegt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.