DE2803579B2 - Verfahren und Vorrichtung zum chargenweise Aufschmelzen von feinteiligem Schüttgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum chargenweisen Aufschmelzen von Schüttgut nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.

Aus der GB-PS 1211775 ist es unter anderem bekannt, pulverförmiges Eisenerz unter Reduktion in einem rotierenden Konverter mit geneiger Achse einzuschmelzen, wobei der Konverter mit einer Charge gefüllt und danach mittels einer Brennerlanze, die auf den Konverterboden gerichtet ist, erhitzt wird. Der Konverter wird während des Einschmelzens beispielsweise mit 0 bis 10 U/m gedreht Wenn ein feinteiliges Schüttgutmaterial auf diese Weise eingeschmolzen werden soll, wird jedoch ein großer Teil des Materials als Staub mit den Abgasen aus dem Einschmelzgefäß ausgetragen. Um dies zu vermeiden, ist es notwendig, eine Sinterung oder Pelletisierung oder dergleichen des aufzuschmelzenden Materials vorzunehmen, damit die dadurch gebildeten einzelnen Stücke genügend groß sind, daß sie nicht mehr von den Abgasen mitgerissen werden.

Abgesehen davon ist es aus der DE-AS 12 69631 bekannt feinteiliges Eisenerz durch feinteiligen Koksoder Kohlenstaub in einem rotierenden Reaktionsgefäß aufzuschmelzen und auf diese Weise flüssiges Roheisen zu erzeugen. Hierbei ist der Innenraum des Reaktionsgefäßes entsprechend einer Parabel ausgebildet, wobei sich das Reaktionsgefäß so schnell um seine senkrechte Achse dreht, daß zwei parabelförmige Schichten aus flüssigem Metall bzw. auf dessen Innenumfangsfläche flüssige Schlacke praktisch gleichmäßiger Schichtdicke in Parabelform ausgebildet weiden. Während die notwendige Wärme über eine Brennerlanze erhalten wild, die in das Gefäß eingeführt ist wird das aufzuschmelzende Material über ein Zuführrohr auf die rotierende, innen befindliche Schlackenschicht aufgegeben. Das flüssige Roheisen tritt kontinuierlich durch eine

ίο zentrale Bodenöffnung aus, die auch zum Abzug der Schlacke bei erhöhter Drehzahl dient Ein derartiges Reaktionsgefäß besitzt nicht nur einen komplizierten Innenaufbau infolge der parabolisch ausgebildeten Innenwandung, sondern benötigt auch einen relativ hohen Energieaufwand für die notwendige sehr schnelle Drehung zur Erzeugung der Flüssigkeitsparabel und weiterhin beträchtliche Energie, damit vermieden wird, daß das aus dem Gefäß kontinuierlich austretende Metall in einem nachfolgenden Auffanggefäß nicht einfriert während gleichzeitig noch ein völlig ungelöstes Problem bei diesem Gefäß das Trennen von Metall und Schlacke ist zumal zum Füllen einer Abstichpfanne ein mehrfaches zwischenzeitliches Abschlacken notwendig ist Diese Methode ist daher zur Herstellung von großen

Chargen nicht geeignet

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 2 zu schaffen, mit denen es ermöglicht wird, große Chargen von feinteiligem Schüttgut energiesparend einzuschmelzen, ohne daß ein wesentlicher Anteil des einzuschmelzenden Materials mit Abgasen ausgetragen wird.

Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 bzw. 2 gelöst

Mittels der Brennerlanze, deren Flamme auf die in dem Ofen befindliche Schmelze gerichtet wird, wird auch die gesamte feuerfeste Auskleidung des Ofens erhitzt Das einzuschmelzende Material wird durch Druckluft oder durch Schwerkraft Ober das Zuführrohr derart gefördert daß es in einem mindestens näherungsweise kontinuierlichen Strom auf der erhitzten Auskleidung des Ofens bei dessen Rotation abgelegt wird. Die Mündung des Zuführrohres liegt unter und seitlich der Achse der Brennerlanze nahe der oberen Grenzfläche des Schmelzspiegels, so daß das Material nicht unmittelbar in die Schmelze eingesetzt wird, sondern an einer Stelle zwischen der Chargieröffnung des Ofens und jenem Rand der Schmelze, der der Chargieröffnung des Ofens am nächsten liegt Das aufzuschmelzende

so Material gelangt auf die Auskleidung des Drehofens, isoliert von der schnellen Gasströmung, die sich infolge der Verbrennung des über die Brennerlanze eingeführten Brennstoffs ergibt und zwar sowohl hinsichtlich der in den Ofen eintretenden als auch der aus diesem Ofen austretenden Gase. Der Ofen läuft mit einer Drehzahl um, bei der die feuerfeste Auskleidung nahe ihrer kritischen Geschwindigkeit liegt und das Material, das aufzuschmelzen ist beinahe augenblicklich die Geschwindigkeit der feuerfesten Auskleidung annimmt und dabei festgehalten wird infolge der Zentrifugalkraft die hinreichend zu bemessen ist um zu verhindern, daß das Schüttgut von dem Gasstrom mitgerissen wird, wobei es sehr schnell aufschmilzt und in den Schmelzesumpf innerhalb des Ofens fließt Das Aufschmelzen erfolgt normalerweise während weniger als eines Ofenumlaufs. Hierbei wird davon Gebrauch gemacht, daß die Haftung von festen Teilchen und flüssigen Teilchen an der Ofenwandung unterschiedlich

ist Infolge der Rotation des Ofens wird das Schüttgut auf der Auskleidung bis zum Schmelzen gehalten, da der Reibungskoeffizient der festen Teilchen auf der Ofenwandung größer als der des viskosen bzw. flüssigen Materials ist Das noch feste Material wird daher aufgrund der Zentrifugalkraft durch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Ofens auf der Ofenv.andung gehalten, während das verflüssigte Material in die Schmelze absinkt Die einzelnen festen Teilchen agglomerieren zunächst aufgrund der Temperatur der Feuerfestauskleidung, verflüssigen sich dann und sinken in die Schmelze ab.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Abbildungen dargestellten Vorrichtung näher erläutert

F i g. 1 zeigt weitgehend schematisch einen Drehofen is für Durchführung von metallurgischen Behandlungen, insbesondere zum Raffinieren von Metallen,

F i g. 2 zeigt eine Ansicht entsprechend der Linie H-II von F ig. 1.

Der Drehofen weist einen im wesentlichen zylindrisehen äußeren Metallmantel 2 mit einer inneren feuerfesten Auskleidung 3 auf. Lagerringe 4 umschließen den Mantel 2 und ruhen auf Stützrollen 5, von denen mindestens einige angetrieben sind, um den Ofen in Rotation zu versetzen. Der Ofen besitzt einen vorderen, sich zur Chargieröffnung 7 hin kegelstumpfförmig verjüngenden Abschnitt 6. Das rückwärtige Ende 8 des Ofens ist verschlossen.

Die Stützrollen 5 sind so ausgebildet, daß die Längsachse des Mantels 2 unter einem Winkel gegen die Horizontale geneigt steht so daß der Sumpf 9 aus geschmolzenem Material der sich in dem Ofen bildet, eine in Einwärtsrichtung zunehmende Tiefe hat, während die feuerfeste Auskleidung vor dem Sumpf 9 nicht benetzt wird. Eine Brennerlanze 10 wird in die Chargieröffnung 7 am vorderen Ende des Ofens unter einem solchen Winkel eingeführt, daß die Verbrennungsabgase auf den Spiegel des Sumpfes 9 treffen. Diese Abgase, die auf den Spiegel des Sumpfes 9 treffen, werden nach oben und dann nach vorn abgelenkt wobei die Abgase durch die Chargieröffnung 7 entweichen. Ofen dieser Bauart werden üblicherweise so angeordnet daß man sie kippen kann, um das erschmolzene Material abzustechen, wobei zunächst die Brennerlanze 10 entfernt und danach der Ofen soweit gekippt wird, daß die Schmelze über die Chargieröffnung 7 ausfließen kann.

Erfindungsgemäß ist ein Zuführrohr U in die Chargieröffnung 7 des Ofens unter einem steileren Winkel eingeführt als die Brennerlanze 10, und so feinverteiltes Erz wird durch das Zuführrohr U entweder durch Schwerkraftwirkung oder unter Druck eingesetzt und nach unten auf die Oberfläche der feuerfesten Auskleidung 3 an einer Stelle aufgegeben, die unter der Brennerlanzenmündung und seitlich von dieser liegt Das aus dem Zufährrohr 11 auf die Auskleidung 3 des Ofens gelangende Material läuft mit diesem zusammen um, und zwar an einer Stelle vor dem Sumpf 9, innerhalb des Abschnitts 6, jedoch außerhalb der Hauptströmung der Abgars, welche den Ofen verlassen, aber auch außerhalb des Bereichs der aus der Brennerlanze 10 austretenden Gase. Darüberhinaus liegt die Müßdung des Zuführrohres 11 nahe der Innenoberfläche des Ofens, so daß nur ein kurzer freier Fallweg zwischen dessen Mündung und der umlaufenden feuerfesten Auskleidung, auf die das Material fällt zurückzulegen ist

Bei Umlauf des Ofens in Richtung des Pfeiles in F i g. 2 wird das auf die Auskleidung 3 des Ofens gelangende Material nach oben in Form eines dünnen Bandes oder einer Schicht mitgenommen, die gegen die feuerfeste Auskleidung 3 durch Zentrifugalkraft gepreßt wird. Unter der Annahme, daß der Ofen einen Innendurchmesser von drei Metern hat ist die kritische Geschwindigkeit, bei der die Zentrifugalkraft etwa gleich dem Gewicht des Schüttgutmaterials ist, etwa 24 U/m, bei welcher Drehzahl die Bahngeschwindigkeit an der Innenfläche des Ofens etwa 213 m/min beträgt Die Hitze im Ofen ist so hoch, daß das Materialband, das auf der Auskleidung 3 abgelegt wird, im allgemeinen in weniger als einem vollständigen Umlauf schmilzt und da das Material auf der feuerfesten Auskleidung durch Zentrifugalkraft gehalten ist und dabei auch aufschmilzt und dabei dazu neigt daß die einzelnen Körner miteinander verbacken, wird das Material nicht von den Abgasen ausgetragen, die den Ofen verlassen. Mit fortschreitendem Aufschmelzen gelangt das dann« flüssige Material in den Sumpf und wird Teil desselben, während eine frische Schicht von Material beim nächsten Umlauf des Ofens aufgebracht wird. Das Chargieren und Aufschmelzen des Schüttgutmaterials erfolgt kontinuierlich bis zu dem Zeitpunkt zu dem der Ofen gekippt werden muß, um die Schmelze abzustechen. Beim Aufschmelzen von körnigem Erz kann Schlacke erzeugt werden, die sich natürlich auf der Oberfläche des Spiegels der Metallschmelze sammelt doch werden die Innenwände des Ofens, die nicht von der Schmelze bedeckt sind, sehr stark aufgeheizt und übertragen dadurch die Hitze bei der Drehung des Ofens auf die Schmelze unterhalb der Schlacke.

Eine Direktreduktion feinverteilter Erze kann demgemäß ohne ins Gewicht fallenden Austrag von Erzpartikeln mit den Abgasen vorgenommen werden, womit die Notwendigkeit entfällt das Erz zu Agglomeraten vor dem Aufschmelzen zu verdichten.

Wie bereits erwähnt kann man mit dieser Vorrichtung nicht nur Erze aufschmelzen, sondern auch andere Materialien, wie Rohmaterial für die Glas- oder Fritteherstellung und dgL

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum chargenweisen Aufschmelzen von feinteiligem Schüttgut in einem feuerfest ausgekleideten Drehofen mit geneigter Achse, wobei mittels einer durch dessen Chargieröffnung geführten Brennerlanze die zum Schmelzen notwendige Wärme erzeugt wird, während die Abgase über die Chargieröffnung abströmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut kontinuierlich auf die Auskleidung des Ofens nähe der untersten beim Ofenumlauf erreichten Stelle, die außerhalb des von der Schmelze eingenommenen Bereichs und ferner außerhalb der Hauptströmung der Abgase liegt, aufgegeben und der Ofen mit einer solchen Geschwindigkeit gedreht wird, daß das Schüttgui auf der Auskleidung bis zum Schmelzen gehalten wird, während der Bereich der Auskleidung, in dem die Schüttgutaufgabe erfolgt, oberhalb der Schmelztemperatur des Schüttgutes gehalten wird.

2. Vorrichtung zum chargenweisen Aufschmelzen von feinteiligem Schüttgut mit einem feuerfest ausgekleideten Drehofen mit geneigter Achse und einem eine Chargieröffnung aufweisenden oberen kegelstumpfförmigen Abschnitt, mit einer durch die Chargieröffnung geführten Brennerlanze sowie mit einem Zuführrohr für das feinteilige Schüttgut, zur Durchführung des Verfahrens' nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführrohr (11) in den Ofen hineinragt und nahe der Basis des kegelstumpfförmigen Abschnitts (6) mündet, während die Brennerlanze (13) auf eine von der seichtesten Stelle der in dem Ofen befindlichen Schmelze (9) entfernten Stelle gerichtet ist