DE2400426A1

DE2400426A1 - Verfahren und vorrichtung zur ausfuehrung eines waermeaufnehmenden prozesses, insbesondere eines metallurgischen, reduzierenden prozesses

Info

Publication number: DE2400426A1
Application number: DE2400426A
Authority: DE
Inventors: Karl Jonas Valter Svensson
Original assignee: Granges AB
Current assignee: Granges AB
Priority date: 1973-01-09
Filing date: 1974-01-05
Publication date: 1974-07-11
Also published as: CA1010664A; IN139574B; FR2323767B1; BR7400082D0; AR202401A1; FI58945C; JPS563512B2; YU36813B; FI58945B; OA04585A; JPS4998705A; IT1009088B; AU6422874A; ES422132A1; BG24962A3; YU4674A; NO740052L; RO67613A; US3929463A; NO138954C

Description

CRASEMANNi & RAF5AY

2 HAMBURG 70

SCHLOSSTRASSE β PATENTANWÄLTE

-τ T.„„._M 1O7-Z DIPL₁-INQ-JDReENCRASEMANN

3. Januar 1973 _D1PL..,_N3. vincenz v. raffay

PATENT- und RECHTSANWALT DIPL.-ING. DR. JUR. SERT HELDT

Unsere Akte: 2117/10

Granges Aktiebolag,
18 Gustav Adolfs torg,
Stockholm, Schweden

Verfahren und Vorrichtung zur Ausführung eines wärmeaufnehmenden Prozesses, insbesondere eines metallurgischen, reduzierenden Prozesses.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausführung eines wärmeaufnehmenden Prozesses, insbesondere eines metallurgischen, reduzierenden Prozesses, mit Hilfe eines kontinuierlich arbeitenden mechanischen Ofens. Die Erfindung bezieht sich auf mögliche kontinuierliche Arbeiten für die verschiedensten Prozesse, die zur Zeit kontinuierlich nur mit großen Schwierigkeiten ausgeführt werden können. Hierbei handelt es sich beispielsweise um wärmeaufnehmende, reduzierende Reaktionen, beispielsweise zwischen festen Kohlenstoff enthaltenden Reduktionsmitteln und festen Oxyden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist industriell für sogenannte Seigerungs- oder Ausscheidungsprozesse anwendbar, bei denen Kupfer-und Nickelverbindungen ohne Schmelzen von ihren oxydischen Erzen in Form von Metallteilchen reduziert werden, die eine Größe aufweisen, die eine Trennung von der Gangart mit Hilfe eines Schlemmverfahrens oder im Falle von Nickel auch durch magnetische Trennung erlaubt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere anwendbar zur Seigerung von Garnierit-Nickelerz. 409828/0874

TELEFON: COAOJ β SZ 7O O4/6S · TELEGRAMME: PATFAY, HAMBURG

ORIGINAL INSFEGTtB

Laborversuche haben deutlich gemacht, daß der Seigerungsprozess zur Trennung des Nickels von oxydischen Erzen eingesetzt werden kann. Diese Versuche haben bewiesen, daß durch Mischung von Nickeioxyderzen mit CaCl- χ 2Η»Ο und Koks, sämtliche Bestandteile in feinverteilter Form, mit Erwärmung dieser Mischung in einer Stickstoffatmosphäre auf ungefähr 1OOO°C und Aufrechterhaltung dieser Temperatur über einen geeigneten Zeitraum, daß Nickel und geringe Anteile Eisen in Form kleiner Teilchen abgesondert werden, die dann von der Gangart durch ein Schlemmverfahren oder eine magnet-ische Trennung entfernt werden können.

Bisher ist aber kein Verfahren bekannt geworden, das diese experimentellen Erkenntnisse industriell nutzen kann. Eine Schwierigkeit bei der industriellen Auswertung des Ausscheidungs- oder Seigerungsprozesses liegt in der Aufrechterhaltung einer geeigneten Atmosphäre in dem Ofen. Wahrscheinlich läuft der Prozess am besten ab, wenn die Atmosphäre nur aus. solchen Gasen besteht, die während des Prozesses selbst entstehen.

Die Schwierigkeiten bei der industriellen großtechnischen Durchführung der Ausscheidungs- und Seigerungsprozesse wurden zur Trennung von Kupfererzen durch den sogenannten .TORCO-Prozess dadurch gelöst, daß zuerst die Erze auf eine geeignete hohe Temperatur vorgeheizt und dann zusammen mit den anderen Bestandteilen in einen Spezialofen eingebracht wurden, in dem der Prozess ohne weitere Wärmezufuhr stattfand. Dieser Prozess ist jedoch für Nickelerze nicht geeignet, da für diese eine Vorwärmung auf 1200 bis 1300⁰C erforderlich ist. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Vorwärmung des Erzes auf Temperaturen über 900⁰C die Nickelausbeute bei der Seigerung in einem Maß herabsetzt, das mit der Vorwärmtemperatur oberhalb von 900⁰C ansteigt. Unabhängig von dieser Tatsache ist es gänzlich unmöglich, Garnieriterz auf 1200 bis 1300⁰C vorzuwärmen, da dieses Erz sobald die Temperatur 1150⁰C übersteigt sintert.

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" ³" 24GG426

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Ausscheidungs- oder Seigerungsprozess für Niekelerze industriell, d.h. großtechnisch unter optimalen Bedingungen durchführbar zu machen. Optimale Bedingungen sollen insbesondere inbezug auf die Ofenatmosphäre herrschen, wobei die Erze gleichzeitig sehr stark zerkleinert werden. Diese Zerkleinerung der Erze ist notwendig, damit.die-Trennung der Elsen-Nickelteilchen von der Gangart mechanisch durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird grundsätzlich dadurch gelost, daß die Reaktion in an sich bekannter Weise so durchgeführt wird, daß ein Lufteintritt unterbunden wird, und die Geschwindigkeit unterhalb der kritischen Geschwindigkeit liegt, wobei die Ofenfüllung von der Umgebung isoliert wird, so daß die auf die Ofenfüllung durch Drehbewegung desselben zur Anwendung kommende mechanische Arbeit die für die Reaktion erforderliche Wärme , erzeugt. Der Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung besteht aus einer Ofenkammer deren Wände durch eine robuste Hülle mit einer wärmeisolierenden Schicht auf der Innenseite gebildet sind, die mit einer Auskleidung aus wärmebeständigem, verschleißfestem und in Bezug auf die Reaktionsgase korrosionsbeständigem Material versehen ist, wobei die Zugabe-und Entnahmeeinrichtungen mit Dichtungen versehen sind, um den Lufteintritt in die Ofenkammer zu verhindern.

Vorausgesetzt, daß das Erz bei 700 bis 900°C gebrannt und dann ohne Kühlung in den mechanischen Drehofen zusammen mit den notwendigen Reagenzien eingeführt wurde, ist eine Energiezufuhr von 200 bis 300 kWh pro Tonne gebrannten Erzes notwendig, um den Ausscheidungsprozess durchzuführen. Dieses ist ungefähr die Hälfte der Energie, die zum ,Schmelzen des heißen gebrannten Erzes in einem Elektroofen erforderlich ist, um Eisen-Nickel nach dem bisher bekannten und angewendeten Prozess aus Garnleriterz zu erzeugen.

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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung anhand verschiedener Ausführungsformen näher erläutert;

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung, in Verbindung mit der die in den Ofen eingegebene Füllung zuerst vorgewärmt und möglicherweise in einem anderen Ofen gebrannt wird;

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt einer anderen Ausführungsform, in Verbindung mit der das den Ofen verlassende Material mit Luft in einem Wiedergewinnungswärmetauscher gefüllt wird. Die vorgewärmte Luft wird dann als Verbrennungsluft in dem ersten Ofen benutzt;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform, mit deren Hilfe das Material ohne Vorwärmung bearbeitet wird; und

Fig. 4 eine Ausführungsform bei der die Vorwärmung mit Hilfe eines Wärmetauschers sowohl an der Zuliefer- als auch an der Entnahmeseite durchgeführt wird. An der Entnahmeseite heizt das Material Luft auf, die im folgenden zur Vorwärmung des dem Ofen zugeführten Materiales verwendet wird.

In sämtlichen Figuren ist der gleiche mechanische Ofen mit verschiedenen Hilfseinrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Der Ofen besteht aus einem liegenden Zylinder 1 mit einer waagerechten Achse 2 und geringfügig konisch ausgebildeten Stirnwänden oder Köpfen 3. Der Ofen ist etwas weniger als zur Hälfte mit Erz und den anderen Stoffen 4 gefüllt. Die Füllung wird

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durch Drehung des Ofens um seine.waagerechte Achse erwärmt.

Die Ofenwände bestehen aus einer robusten und stabilen Stahlhülle 5s an deren Innenseite eine Isolierschicht 6 vorgesehen ist, deren innere Schicht durch eine Auskleidung 7 gebildet ist, die eine hohe mechanische Verschleißfestigkeit und einen guten Widerstand gegen andere Einflüsse aufweist, die durch Bedingungen innerhalb des Ofens erzeugt werden. Die Auskleidung kann beispielsweise aus geschmolzenem, gegossenem Aluminium oder Silikonkarbid besteht. Jedes Ende des Ofens weist einen mittig angeordneten Lagerzapfen auf, der wiederum mit einer zentrischen, kreisrunden öffnungen 8 bzw. 9 versehen ist, von denen die eine (8) etwas größer ist als die andere(9). Der gesamte Ofen ist mit seinen übrigen Teilen vollständig abgedichtet. Das feste Material, das zur Reaktion verwendet wird, wird durch die kleinere öffnung 9 eingegeben und die festen Reaktionsprodukte werden durch die größere öffnung 8 entnommen. Wenn eine der Reaktionskomponenten Gas is.t, kann dieses in vorteilhafter Weise unter bestimmten Umständen durch die grössere öffnung 8 zugeführt und durch die kleiner öffnung 9 abgeführt werden. Hierdurch strömt das eingegebene Gas zusammen mit dem im Ofen erzeugten Gas im Gegenstrom zu den festen Materialien. Sogar, wenn keine gasförmigen Stoffe in den Ofen eingeführt werden, kann es empfehlenswert sein, die erzeugten Gase durch die größere öffnung 9 abzuführen.

Feste Bestandteile werden dem Ofen beispielsweise durch einen Schneckenförderer 10 von einem Lagerbehälter 11 zugeführt, in dem eine entsprechende Mischung gelagert ist.

Mit Hilfe der Fig. 1 und 2 wird ein Verfahren veranschaulicht, durch das Garnierit-Nickelerze getrennt werden, die mindestens 20% Wasser als Oberflächenfeuchtigkeit und mindestens 10JS Was- ' ser chemisch gebunden enthalten. Dieser Wasseranteil wird durch Brennen der Erze - vorzugsweise nach vorausgegangener Teiltrocknung, Siebung und Zerkleinerung - bei einer Temperatur von 700 bis 900⁰C entfernt, woraufhin das auf diese Weise behandelte Gut mit der eingestellten Temperatur zusammen mit

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den notwendigen Reagenzien in den Ofen eingebracht wird.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 wird'das Erz zuerst in einem Ofen 12 vorgewärmt, in den das Material in den · Lagerbehälter 11 fällt. Der Ofen 12 wird durch ein Gebläse 34 über eine Leitung 38 mit erwärmter Luft versorgt. Der Schnekkenförderer 10 kann in vorteilhafter Weise mit einer wassergekühlten Welle ausgerüstet sein. Es ist auch möglich, andere Komponenten, wie Kohle und Kalziumkarbid, die bei der Nickeltrennung benötigt werden und die nach der Vorwärmung des Erzes zugeführt werden, in den Lagerbehälter 11 aus einem anderen Behälter 13 zuzugeben.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird zusätzlich eine flüssige Komponente über eine Rohrleitung 40, die durch die Hohlwelle 4l des Schneckenförderers verläuft, zugegeben. Diese flüssige Komponente wird aus einem Lagertank 43 mit Hilfe einer Pumpe 42 gefördert. Die Rohrleitung 40 ist gegen die Welle durch eine Stopfbuchse 44 abgedichtet. Wenn die zugeführt ten und/oder in dem Ofen erzeugten Gase durch die Einlaßöffnung 9 abgeführt werden sollen, kann diese grundsätzlich ebenso durchgeführt werden, wie die Zuführung der Flüssigkeit, d.h. durch die Hohlwelle 4l des Schneckenförderers.

Der Lagerbehälter 11 der Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 wird über einen Riemenförderer 45 mit Material gefüllt. Die Füllung des Lagerbehälters 11 wird durch eine entsprechende Meßeinrichtung 14, beispielsweise durch ein Stfahlungsmeßgerät ermittelt.

Geeignete Abstützungen für den Ofen 1 bilden sogenannte hydrostatische Lager 15 an den Einlaß-und Auslaßlagerzapfen. Die Lagerzapfen sind ebenso wie die übrigen Teile des Ofens mit einer wärmeisolierenden Schicht überzogen, die eine Auskleidung aus wärmebeständigem und verschleißfestem Material einschließt.

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Die Lager werden durch Umlauföl gekühlt, das die Lagerzapfen trägt. Um den Materialtransport durch die Lagerzapfen zu erleichtern, kann die Innenseite der Auskleidung mit mehr oder weniger fortlaufenden Schraubwindungen 1β im Bereich der Lagerzapfen ausgerüstet sein.

V/ie es beim Betrachten der Pig. 1, 3 und H deutlich wird, kann der Entnahmelagerzapfen des Ofens direkt mit einem Behälter' 19, verbunden sein. Dieser Behälter ist mit Ausnahme eines Gasaustrittes 37 vollständig abgedichtet. Ein Abfallgasreiniger und Sammler 31 ist mit -dem Auslaß 37 verbunden. Die Materialfüllung, d.h. der Materialspiegel in dem Behälter 19 wird durch eine Meßeinrichtung 20, beispielsweise ein Strahlenmeßgerät gesteuert. Die Abförderung aus dem Behälter 19 kann durch einen Förderer 21 unterschiedlichster Bauart durchgeführt werden.

Das heiße Material in dem Behälter auf der Entnahme- oder Abförderseite des Ofens kann aus diesem beispielsweise durch einen Schrauben- oder Kammerförderer 21 abgefördert werden. In den Fällen, in denen es erforderlich ist, das heiße Material vor Oxydation zu schützen, ist es empfehlenswert dem Material zu ermöglichen nach unten in eine Rinne 22 zu fallen. Sobald das Material zu fallen beginnt, trifft es auf einen breiten Wasserstrahl, der in Richtung der Rinne, zielt. Die Wassermenge wird so gesteuert, daß das Material schnell ohne Erzeugung zu großer Menge unerwünschten Dampfes unter 100⁰C gekühlt wird. Wenn es unter Berücksichtigung der Temperatur des abzuführenden Materiales erforderlich ist, kann eine Wasserkühlung sowohl außerhalb des Behälters und der Welle und des Gehäuses des Schraubenförderers durchgeführt werden.

Das Volumen der Verbrennungsgase des Ofens ist grundsätzlich klein. Der Behälter 19 für das entnommene Material kann mit einer Staubkammer 36 ausgerüstet sein, in der sich der größte Teil des mit den Gasen strömenden Staubes absetzen kann. In dem Fall, daß die Ofengase durch die Einlaßöffnung 9 austreten, kann an dieser Stelle eine entsprechende Einrichtung vorgesehen

sein. 409828/0874

In Verbindung mit den Fig. 2 und 4 wird eine andere Möglichkeit der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich. Das Material wird indirekt gekühlt, bevor es den Behälter erreicht, und die auf diese Weise gewonnene Wärme wird zum Vorwärmen der Verbrennungsluft für einen vorgeschalteten Vorwärmofen (Fig. 2) oder für das zu dem Ofen zugeführte Material (Fig. 4) eingesetzt. Sowohl das Kühlen als auch das Vorwärmen im Falle der Ausführungsform nach Fig. 4 kann mit Hilfe von Trommeln durchgeführt werden, die eine innere und eine äußere Hülle 24 bzw. 25 aus wärmebeständigem Material aufweisen. Die innere Hülle ist mit den Einlaß-und Auslaßlagerzapfen durch einen Flansch 26 verbunden. Die innere Hülle 24 ist mit einer Innenschnecke 27 ausgerüstet, die das Material fördert, wenn sich die Trommel dreht. In dem Raum zwischen den konzentrischen Hüllen 24 und 25 der Trommel ist ein schraubenförmiges Leitblech 28 aus Stahl angeordnet, deren kurze Seiten starr mit den Hüllen 24 und 25 verbunden sind oder zumindest gegen die Hüllenoberfläche abgedichtet sind. Ein Stahlreifen 29 ist in der Nähe des Endes der äußeren Trommelhülle angeordnet, das von dem Ofen entfernt liegt. Der Stahlreifen wird von Rollen 30 getragen. Die äußere Hülle erstreckt sich nicht ganz bis zu den Enden der inneren Hülle, sie hört etwas eher auf. Ein ortsfestes, spiralförmiges Gehäuse 33 bildet eine Dichtung mit den Flanschen 26 und 32 an dem Einlaßende der Kühltrommel und sowohl an dem Einlaß- als auch an dem Auslaßende der Vorwärmtrommel der Ausführungsform nach Fig. 4, Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist das erwähnte Gehäuse mit einem Gebläse 34' verbunden, das die vorgewärmte Luft durch eine Leitung 38' in den Vorwärmofen 12 bläst, in der diese als Verbrennungsluft verwendet wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist das gleiche Gehäuse über eine Leitung 38" mit dem entsprechenden Gehäuse 33 an dem Auslaßende der Vorwärmtrommel verbunden. Das Gehäuse des Einlaßendes dieser Trommel ist mit einem anderen Gebläse 39 verbunden. Die beiden Gebläse 34 und 39 saugen Luft von dem Entnahmeende der Kühltrommel zu ihrem Einlaßende durch den schraubenförmigen Raum, der durch das Leitblech 28 und die beiden Hüllen' 24 und 25 gebildet wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4

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wird die vorgewärmte Luft über das Rohr 38" durch die Vorwärmtrommel gesogen und gekühlt, bevor sie das Gebläse 39 erreicht.

Sowohl am Einlaß- als auch am Auslaßende des Ofens sind Dichtungen 35 vorgesehen, die verhindern, daß Luft in den Ofen eintritt o.der mit den heißen Reaktionsprodukten in Berührung gelangt. Da das Material in den Behältern 11 und 19 an beiden Enden des Ofens auf einer bestimmten Höhe gehalten wird, werden die Ofengase daran gehindert zu entweichen und die Luft wird daran gehindert, durch die Förderer 10 und 21 einzutreten. Die in dem Ofen entstehenden Gase treten durch einen Gasauslaß aus, in dem der Druck so eingestellt ist, daß im wesentlichen der gleiche Druck in dem Reduktionsofen wie in der umgebenden Atmosphäre erhalten wird.

Der Ofen kann in verschiedener Weise angetrieben werden. Technisch und wirtschaftlich vorteilhaft kann dieses im Falle hoher Auslegung und Beanspruch durch ein oder zwei Zahnringe geschehen, die an dem Zuliefer- und/oder Entnahmeende an dem gleichen Flansch befestigt sind, der diese Enden mit der Hülle verbindet. Die Kraft—übertragung auf die Zahnringe erfolgt in herkömmlicher Weise durch ein Ritzel, ein Untersetzungsgetriebe und einen Motor.

Anstelle der Be-'festigung der Zahnringe an den Enden, können .'. diese auch an den Lagerzapfen außerhalb der Lager angebracht , sein. In diesem Fall ist der Durchmesser der Zahnringe nicht von dem Ofendurchmesser abhängig.

Eine vollständig andere Möglichkeit zum Antrieb des Ofens besteht darin, einen direkten Antrieb mit Hilfe eines elektrischen Synchronmotors mit niedriger Frequenz durchzuführen. Der Stator 17 dieses Elektromotors ist um die Ofenhülle gewickelt, und der Rotor- 18 ist mit der Hülle verbunden, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Auch bei der Wahl eines derartigen Antriebes ist es möglich, den Motor mit den Lagerzapfen zu verbinden. Ein derartiger Antrieb ist insbesondere für sehr hohe Auslegung von Interesse. Es kann weiterhin von Vorteil sein,

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die Drehgeschwindigkeit zu variieren. Durch Steuerung der Drehgeschwindigkeit kann die Energiemenge pro Tonne durch den Ofen laufenden Materiales bei konstanter Einspeisung gesteuert werden. Dieses ist bei dem weiter oben beschriebenen Antrieb so · lange nicht möglich, wie nicht ein besonderer Antriebsmotor verwendet wird.

Um ein Abkühlen des Ofens bei Unterbrechungen, Wartungen oder Inspektionen zu ermöglichen, ist es notwendig, den Ofen mit geringer Geschwindigkeit im Bereich von einem Zehntel bis zu einem Hundertstel der normalen Geschwindigkeit' anzutreiben. Wenn der Ofen dann mit einer normalen Materialmenge die nicht vorgewärmt wurde, beschickt wird, kühlt er verhältnismäßig schnell ab. Dieses kann in bekannter Weise mit entsprechenden Antriebsanordnungen erreicht werden.

Der Ofen wird mit einer Geschwindigkeit gedreht, die niedriger ist als die kritische Geschwindigkeit oberhalb der die Füllung in der Nähe der Ofenwand aufhört sich relativ zu der Wand zu bewegen. Bei Geschwindigkeiten unterhalb der kritischen Geschwindigkeit wird auf die Füllung durch Drehung stark eingewirkt. Bei Auswahl einer ausreichenden Länge und eines entsprechenden Durchmessers des Ofens und bei ausreichender Isolierung ist es möglich die Wärme für den Prozess nur durch die Bewegung der Reaktionsmischung in dem Ofen selbst zu erzeugen. Gleichzeitig stellt die Rollbewegung des drehenden Ofens eine wirksame Mischung und mechanische Abtragung und Zerkleinerung der Füllung sicher. Dieses ist für die chemische Reaktion wichtig.

Berücksichtigt man, daß die Dichte der Reaktionsmischung verhältnismäßig gering ist, ist es häufig ratsam, den Ofen mit einer bestimmten Menge fremden Schleifmediums zu füllen. Dieses Medium sollte gegen die Atmosphäre in dem Ofen entsprechen! widerstandsfähig sein, und unter Berücksichtigung des Energieverbrauchs des Ofens so schwer wie möglich sein, um dadurch auch die Wärmeerzeugung in der Füllung mit der Dichte der Füllung zu erhöhen. Der Energieverbrauch nimmt mit

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der Menge des verwendeten Schleifmediums bis zu dem Punkt zu, an dem der Ofen zur Hälfte seines Volumens mit Schleifmedium gefüllt ist. Da die Standzeit der Reaktionsmischung in dem Ofen mit der Zunahme der Menge des Schleifmediums abnimmt und da diese Abnahme der Standzeit einen negativen Einfluß auf die Reaktion haben kann, ist es am zweckmäßigsten Schleifmedium in einem Anteil.von-weniger als 50$ des Ofenvolumens einzusetzen. Sogar eine verhältnismäßig geringe Menge schweren Schleifmediums erhöht die Nennleistung des Ofens, da diese im Verhältnis zu dem Produkt aus Füllungsgewicht und Entfernung zwischen der Drehachse des Ofens und der Schwerkraftmitte der Füllung zunimmt,und da das schwere Schleifmedium dazu neigt, sich verhältnismäßig weit von der Drehachse entfernt anzuordnen, Ein geeignetes Schleifmedium zur Nickelausscheidung, ist Eisen-Nickel, das beispielsweise durch Schmelzen und Gießen des Eisen-Nickelpulvers erzeugt wurde, das aus dem Ausscheidungsprozess stammt, da dieses in der korrodierenden Atmosphäre, die in dem Ofen erzeugt wird, stabil ist. Ein anderes geeignetes Material ist Aluminiumoxyd (Tonerde). Wennein Schleifmedium verwendet wird, ist es von Vorteil, das Erz so weit wie möglich zu brechen^ da hierdurch ein kleineres Schleifmittel eingesetzt werden kann, durch das die Ofenaus- ' kleidung einem entsprechend geringeren Verschleiß ausgesetzt wird.

Die Anwendung der Erfindung, die in Verbindung mit dem Ausscheidungsprozess beschrieben wurden, ist auf diesen Prozess nicht beschränkt. Es können auch andere Reaktionsprozesse vorteilhaft durchgeführt werden. Beispiele sind folgende Reaktionen:

Fe₂O₃ + 3 C = 2 Fe + 3 CO (1)

CuO +C = Cu + CO (2) '

NiO +C s Ni + CO (3)

. ZnO + C = Zn + ei)

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Die Reaktionen in den Formeln (1), (2) und (3) laufen normalerweise bei Temperaturen ab, bei denen die Füllung nicht schmilzt. Bei der Reaktion entsprechend der Formel (4) wird Zink in bekannter Weise in gasförmiger Form abgegeben, obwohl es nicht erforderlich ist, daß die Füllung in diesem Falle schmilzt.

Nach der Lehre der Erfindung ist es auch möglich, den wesentlichen Eisengehalt in titaneisenhaltigem Magneteisenstein und in Eisentitan in Form von magnetischem Pulver zu reduzieren, welches dann magnetisch getrennt werden kann. Die nicht-magnetischen Bestandteile können dann zur Herstellung von Titanoxyd verwendet werden und möglicherweise kann ebenso Vanadiumoxyd wirtschaftlicher hergestellt werden. Um Eisenteilchen ausreichender Größe zu erhalten, ist es bekannt, bestimmte Zusätze wie Borax, Natriumkarbonad, Flußspat, Phosphor und Schwefel hinzuzugeben. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt weiterhin eine Lösung zu einem sehr ernsthaften Umweltproblem dar, da Kupfer, Nickel, Zink, Eisen und andere direkt von ihren Schwefe!bestandteilen befreit werden können, während der Schwefel als Kalziumsulfid gleichzeitig gebunden wird. Folgende Reaktionen können als Beispiele genannt werden.

f CuFeS₂ + 2 CaO +2C = Cu +Fe +2 CaS + 2 CO (5)

NiS + CaO + C = Ni + CaS + CO (6)

FeS + CaO +C = Fe + CaS +CO (7)

f t ZnS + CaO +C = Zn + CaS +CO (8)

CaS kann dann mit NaCl, CO₂, Wasser und Luft zur Erzeugung von Na₂CO,, S und CaCl₂ in Übereinstimmung mit dem Prozess verwendet werden, der in dem"U.S. Bureau of Mines Report of Investigation 6928" beschrieben ist.

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Beispiele in denen das erfindungsgemäße Verfahren fühlbare Vorteile mit sich bringt, kommen in folgenden weiteren Formeln zum Ausdruck:

PeS = PeS + S (9)

2 NaCI + H₂SO^ = Na₂SO₁₁ + 2 HCl (10)

AIpO₃ * 2 SiO₂ * 2 H₂O + (NH₄)₂SO|, = 2(NH₄)AI(SO₁J)₂ +

2 SiO₂ +6 NH₃ + 5 H₂O (11)

Bei den Reaktionen (9) bis (11) ist es von größter Wichtigkeit, daß sichergestellt wird, daß die gasförmigen Produkte rein und in konzentrierter Form aufgefangen werden. Dieses war bei bisherigen Ofenkonstruktionen nicht möglich. Bei dem Ofen nach der Erfindung wurde auch diese Forderung erfüllt.

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Claims

1. Verfahren zur Durchführung eines wärmeaufnehmenden Prozesses, insbesondere eines endothermischen, metallischen Re- ' duktionsprozesses in einem Reaktionsbehälter, der als mechanischer Ofen bezeichnet wird, dem da3 Material oder die Reaktionskomponenten entweder bei Umgebungstemperatur oder vorgewärmt zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in bekannter V/eise ohne Möglichkeit eines Luftzutrittes und bei einer Geschwindigkeit unterhalb der kritischen Geschwindigkeit durchgeführt wird, und daß die Ofenfüllung von der Umgebung isoliert wird, so daß die mechanische Arbeit, die auf die Ofenfüllüng durch die Drehung des Ofens übertragen wird, die Wärme für den Reaktionsprozess erseugt.

2. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das zugeführte und entnommene Material dazu verwendet wird, Lufteintritt in den Reaktionsprozess zu verhindern.

3. Verfahren nach Anspruch 1, -dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenfüllung ein schweres Schleifmedium mi.t einem Volumen zugeführt wird, welches der Hälfte des Volumens entspricht, das für die Ofenfüllbewegung empfehlenswert ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptanteil der warmen, in dem Reaktionsprozess erzeugten Entnahmeprodukte gekühlt wird und daß die auf diese Weise zurückgewonnene Wärme entweder zur Vorwärmung des zu dem Ofen zugeführten Materiales oder als Verbrennungsluft für eine Vorwärmung des Materiales verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Anprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ggf. vorhandene gasförmige Reaktionskomponenten und/oder Gase, die durch die Reaktion erzeugt werden, gezwungen werden, iri die gleiche Richtung zu strömen, wie sich die festen .Reaktionskomponenten durch den mechanischen Ofen bewegen.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn-, zeichnet» daß die gasförmigen Reaktionskomponenten und/oder die bei der Reaktion erzeugten Gase gezwungen werden gegen die Bewegungsrichtung der festen Reaktionskomponenten durch den mechanischen Ofen zu strömen.

Y. Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer horizontal liegenden, zylindrischen Ofenkammer mit geringfügig konisch ausgebildeten Stirnwänden oder Köpfen, die mit zentrisch angeordneten, hohlen Zuführ-und Entnahmeeinrichtungen für das Material ausgerüstet sind und die im übrigen eine vollständig abgedichtete Ofenkammer bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenkammer (1) und die Stirnwände (3) eine stabile Hülle (5) bilden, in der eine wärmeisolierende Schicht (6) angeordnet ist., die mit einer Auskleidung (7) aus wärmebeständigem, verschleißfestem und gegen die Reaktionsgase korrosionsbeständigem Material versehen ist, und daß die Zufuhr- und Entnahmeeinrichtungen (8,9) mit Dichtungsmitteln (10,11,19,21,35) versehen sind, um einen Lufteintritt in die Ofenkammer zu verhindern.

8. Öfen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr- und/oder Entnahmeeinrichtungen durch einen hohlen, in den Stirnwänden (3) zentrisch angeordneten Lagerzapfen (8,9) mit einer Förderschnecke (10,21) gebildet ist, wobei das von der Ofenkammer (1) entferntliegende Ende des Lagerzapfens in einen Behälter (11,19) öffnet, dessen Materialspiegel durch eine Steuereinrichtung (20) auf einer solchen Mindesthöhe gehalten wird, daß das Material als Dichtung gegen die umgegebende Atmosphäre wirkt.

9. Ofen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeeinrichtung (8) einen Kühler (24, 25) für das abgegebene Material aufweist, der wirksam mit einem Vorwärmer (12) verbunden ist, der an der Zuliefereinrichtung (9) für das einzuführende Material angeordnet ist.

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