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Verfahren zum Verhütten von Metalloxid zu geschmolzenem Metall
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in einem Schachtofen
Beschreibung Es ist allgemein
bekannt, daß, wenn ein pulverisiertes Metalloxid, wie z.B. Hämatit, mit pulverisierter
Kohle gemischt wird und das Gemisch erhitzt wird, das Oxid zum Metall reduziert
wird und, sofern die Teinperatur hoch genug ist, das Metall und das entsprechende
Gangmaterial geschmolzen werden, so daß geschmolzenes Metall und geschmolzene Schlacke
entstehen. Bei bekannten solchen Prozessen wird die Wärmebehandlung in Schachtöfen
ausgeführt, in denen Kohle verbrannt wird, die als Rohkohle oder als Koksklumpen
zugegeben wird.
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In ersterem Fall, beispielsweise gemäß US-PS 3 652 069, wird das Metalloxid
mit Rohkohle im Überschuß zu derjenigen Menge gemischt, die für die Reduktion nötig
ist, wobei die flüchtigen Stoffe in der Kohle im oberen Teil des Schachts abgetrieben
werden, um einen Niedertemperaturkoks zu bilden. Der überschüssige Koks wandert
mit der Charge auf das Niveau der Winddüsen in der Nähe des Bodens des Schachts
hinab, wo er mit kalter oder heißer Luft verbrannt wird. Im letzteren Fall, beispielsweise
gemäß der US-PS 3 832 158, werden Pellets aus einem Gemisch aus Metalloxid und Kohle
in Schichten, die mit Schichten von Koksklumpen alternieren, aufgegeben, wobei der
Koks in der Nähe des Niveaus der Winddüsen mit kalter oder heißer Luft verbrannt
wird.
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Die Schwierigkeiten, die bei der Verwendung von Rohkohle gemäß der
US-PS 3 652 069 auftreten, liegen in der Kontrolle der Carbonisierung oder. Austreibnsder
flüchtigen Bestandtelle im oberen Teil der Charge, in der Kondensation von Teer
an der Oberseite des Ofens und in Gasabzugsleitungen und in der Tatsache, daß der
so gebildete Koks ein Nied.rtemperaturkoks ist, der unter niedriger Ausnutzung der
Verbrennungsenergie verbrennt und damit einen hohen Kohleverbrauch zur Folge hat.
Außerdem ist eine verkokbare Kohle nötig. Die Schwierigkeiten im Falle von Koksklumpen,
bei spielsweise gemäß der US-PS 3 832 158, liegen in der Notwendigkeit,
teure
Koksklumpen als Brennstoff zu verwenden, im schichtenweisen Aufbau der Charge und
im Fehlen einer Definition der Verbrennungsbedingungen, außer daß die Vorschrift
besteht, "Luft durch Winddüsen wie in einem Hochofen" zu verwenden.
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Der wichtigste Teil solcher Verfahren liegt in der Verbrennung von
Kohle zur Erzeugung von Wärme, was mit der maximalen Ausnutzung der Verbrennungsenergie
geschehen sollte, d.h., daß ein maximaler Gehalt an Kohlendioxid in den endgültigen
Verbrennungsprodukten vorliegt. Außerdem sollte die Verwendung von billigen Kohleformen
möglich sein. Dieses erfordert eine Spezifizierung sowohl der Verbrennungsbedingungen
als auch der Art oder Natur der verbrannten Kohle. Dies geschieht jedoch in keiner
der oben erwähnten Patentschriften noch in anderen Patentschriften, die eine Verbrennung
von fester Kohle in Schachtöfen betreffen, Gemäß der vorliegenden Erfindung werden
nunmehr feinkörnige, einen niedrigen Gehalt an flüchtigen Stoffen aufweisende, nicht-verkokende
Formen von Kohle zu Verbrennungszwecke unter kontrollierten Bedingungen verwendet,
um Metalloxide in einem Schachtofen wirksam zu verhütten. Die Möglichkeit der Verwendung
solcher Kohleformen für die Verbrennung verringert beträchtlich die Kosten der Verhütung,
da teurer Koks und die zur Herstellung desselben erforderlichen Maßnahmen vermieden
werden. Außerdem werden die durch Verhüttteg hervorgerufenen Umweltgefahren verringert,
da Kohle und das damit verknüpfte flüchtige Material vermieden werden.
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Die vorliegende Erfindung richtet sich insbesondere auf die Reduktion
von Eisenoxiden zur Herstellung von Eisen, aber die Prinzipien können auch für die
Reduktion von anderen Metalloxiden zu dem entsprechenden Metall unter Verwendung
von pulverisierter Kohle herangezogen werden.
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Das Eisenoxid kann die Form eines Erzes oder Erzkonzentratr haben
oder in Abfallmaterialien von Stahlverarbeitungsanlagen, insbesondere Walzenzunder,
Hochofenstaub, Staub von offenen Herdöfen und Staub von elektrischen Öfen, vorliegen.
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Der vielfach als einfacher Schmelzer für feste Beschickungsmaterialien
verwendete Kuppelofen und der Hochofen, welche weithin als Schmelzer für sowohl
die Reduktion von Metalloxiden als auch das Schmelzen des resultierenden Metalls
und Gangmaterials verwendet werden, sind strukturell sehr ähnlich. In beiden Fällen
handelt es sich um feuerfest ausgekleidete Schächte mit einer Reihe von Winddüsen
in der Nähe des Bodens für die Einführung von Verbrennungsluft, wobei das Beschickungsmaterial
an der Oberseite aufgegeben wird und geschmolzenes Metall und geschmolzene Schlacke
durch Abstichöffnungen unterhalb des WinddUsenniveaus abgezogen werden und wobei
die Brennstoffkohle aus Koksklumpen besteht.
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Jedoch erfordern die funktionellen Unterschiede zwischen dem Kuppelofen
und dem Hochofen ganz verschiedene Verbrennungsbedingungen in den beiden Ofentypen.
Koks, der im Hochofen gut verwendet werden kann, ergibt bekanntermaßen im Kuppelofen
eine schlechte Wirtschaftlic.Skeit. Die Notwendigkeit beim Hochofen zur Erzeugung
von Kohlenmonoxid als Reduktionsmittel beschränkt stark die Menge an freigesetzter
Wärme und die Flammentemperatur der Verbrennung.
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Typischerweise enthält das Gas, das 30 bis 60 cm über dem Winddüsenniveau
in einem Hochofen aufsteigt, 35gab Kohlenmonoxid und vernachlässigbare Mengen Kohlendioxid,
wobei ungefähr 2420 kcal/kg verbrannter Kohle in Freiheit gesetzt werden. In einem
richtig betriebenen Kuppelofen enthält dieses Gas ungefähr 6,5% Kohlenmonoxid und
17% Kohlendioxid, wobei ungefähr 6500 kcal/kg verbrannter Kohle in Freiheit gesetzt
werden, was ungefähr das 2,7-fache der Wärmeabgabe bei der Verbrennung in einem
Hochofen entspricht. Damit einher geht eine Erhöhung der Flammentemperatur der Verbrennung
im Kuppelofen.
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Bei der Reduktion von kompaktem Material aus einer Mischung von Metalloxid
und Kohle und beim Schmelzen des resultierenden Metalls und der resultierenden Schlacke
ist bei der maximal praktizierbaren Wirtschaftlichkeit nur Wärme erforderlich, so
daß in einem Schachtofen die Art der Verbrennung in einem Kuppelofen bevorzugt wird,
wie dies gemäß der Erfindung der Fall ist.
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Gemäß der Erfindung wird eine hohe Wirksamkeit der Reduktion des Metalloxids
dadurch erreicht, daß man die Bedingungen für den Eintritt von Verbrennungsluft
in den Schachtofen und die Art und die Form der für die Verbrennung vençendeten
Kohle entsprechend wählt. Die Bedingungen des Eintritts der Verbrennungsluft, um
gemäß der Erfindung eine hohe Wirksamkeit zu erreichen, sind derart, daß vor einer
Winddüse kein Kanal oder kein Hohlraum gebildet wird und daß die Raumgeschwindigkeit
der Verbrennungsluft, bezogen auf den leeren Schacht bei Normaltemperatur und Normaldruck,
größer ist als ungefähr 60,9 m/min und vorzugsweise ungefähr 91,5 bis 106,7 m/min
beträgt.
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Die Abwesenheit eines Kanals erfordert eine Begrenzung der Massenströmungsgeschwindigkeit
und der Geschwindigkeit der Luft durch jede Winddüse, so daß der Schub kleiner ist
als ungefähr 6,8 kg.
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Wenn die Raumgeschwindigkeit der Luft im Schacht abnimmt, dann wird
die Zone hoher Verbrennungstemperatur verkürzt, wobei sie eine geringere Maximaltemperatur
aufweist. Hochöfen arbeiten Ublicherweise mit Kanälen mit einer Länge von 90 cm
oder mehr und mit einer Raumgeschwindigkeit der Verbrennungsluft im Bereich von
36,6 bis 48,8 m/min.
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Eine sekundäre Reaktion findet in einem herkömmlichen Kuppelofen über
der Zone der maximalen Kohlendioxidentwicklung statt, wodurch ein Teil des aufsteigenden
Kohlendioxids durch absteigenden Koks reduziert wird, so daß Kohlenmonoxid gebildet
wird. Diese Reaktion absorbiert Wärme, welche die Temperatur der Säule im Ofen herabsetzt
und auf nutzlose Weise Kohle verbraucht, so daß sie aus wirtschaftlichen Gründen
so weit wie möglich zurückgedrängt werden muß. Dies geschieht üblicherweise dadurch,
daß man Brennstoffkoks niedriger Reaktivität mit großer Klumpengröße verwendet,
um die spezifische Oberfläche herabzusetzen, und daß man hohe Gasraumgeschwindigkeiten
verwendet, um die Kontaktzeit zwischen den Gasen und Koks zu beschränken. Eine gute
Verbrennung in guppelofenart mit toistrennstoff niedriger Reaktivität, der in Form
von Klumpen mit
10 bis 12,5 cm zugeführt wird, ergibt Abgase, die
ungefähr 10% Kohlenmonoxid und 15% Kohlendioxid enthalten, bei einer Nettowärmeentwicklung
von ungefähr 5830 kcal/kg verbrannter Kohle, was das ungefähr 2,4-fache der Wärme
ist, die bei einer Verbrennung in der Art eines Hochofens entwickelt wird. Wenn
jedoch Kohle hoher Reaktivität, wie z.B. eine bituminöse Holzkohle, in einer Verbrennung
in der Art eines Kuppelofens verwendet wird, dann enthalten die Abgase ungefähr
22% Kohlenmonoxid und 8: Kohlendioxid, wobei nur 3850 kcal/kg verbrannter Kohle
entwickelt werden.
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Die Eigenschaften von Kohle, die für die Verwendung als Brennstoff
mit einer maximalen Ausnutzung der Verbrennungswärme geeignet ist, sind deshalb
geringe Reaktivität gegenüber Kohlendioxid und niedrige spezifische Oberfläche.
Diese sind direkt den Eigenschaften von Kohle entgegengesetzt, die für eine maximale
Reduktionsgeschwindigkeit innerhalb von kompaktiertem Material aus Metalloxid und
Kohle geeignet sind, von dem allgemein bekannt ist, daß ei eine hohe Reaktivität
und eine hohe spezifische Oberfläche erfordert, Für die Zwecke dieser Beschreibung
wird die Reaktivität von Kohle definiert als der prozentuale Gewichtsverlust, wenn
eine 2 g wiegende Probe von Kohle mit einer Teilchengröße von weniger als 0,076
mm, die vorher bei 1O000C von flüchtigen Bestandteilen befreit worden ist, in einem
feuerfesten Schiffchen in einem horizontalen Rohrofen, der auf 10000C gehalten wird,
eingebracht werden und reines Kohlendioxid durch das Rohr mit einer Geschwindigkeit
von 50 ml/min 1 st lang hindurchgeführt wird. Ein guter Hüttenkuppelofenkoks zeigt
bei diesem Test einen Verlust von 15% oder weniger, während ein Koks aus bituminöser
Kohle, der ein gutes Reduktionsmittel ist, einen Verlust von 45% zeigt.
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Typische Kohlen hoher Reaktivität sind Holzkohle, Lignitholzkohle
und Niedertemperatur- bis Mitteltemperaturkokse aus bituminöser Kohle. Kohlen niedriger
Reaktivität sind z.B. Hochtemperaturkokse aus bituminöser Kohle, Anthracitkohle,
insbesondere mit
einem niedrigen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen,
einige Erdölkokse und einige natürliche Graphite. Die Verkokungseigenschaften sind
unabhängig und für die Zwecke der vorliegenden Erfindung unwichtig. Es ist wichtig,
daß Kohle für Reduktion oder Verbrennung einen niedrigen Gehalt an flüchtigen Stoffen
aufweist, vorzugsweise unterhalb 15%, um Schwierigkeiten mit Teer und Destillationsprodukten
an der Oberseite des Ofens und in einer Gasreinigungsanlage zu vermeiden und auch
eine genaue Kenntnis und Kontrolle der Kohlemenge zu erlangen, die für die Reduktion
und für die Verbrennung wirksam ist.
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Gemäß der Erfindung werden in den kompaktierten Gemischen aus Metalloxid
und Kohle für die Reduktion und eine wirksame Verbrennung in einem Schachtofen,
der unter den oben definierten Bedingungen betrieben wird, zwei Kohletypen verwendet.
Eine Kohletype besitzt eine hohe Reaktivität und eine hohe spezifische Oberfläche
in erster Linie für die Reduktion, und die andere Type besitzt eine niedrige Reaktivität
und spezifische Oberfläche für eine wirksame Verbrennung. Die für die Verbrennung
vorgesehene Kohle wird in größere Stiloke einverleibt, so daß bei iompaktierten
Material die Wirksamkeit der spezifischen Oberfläche, die den äußeren, Kohlendioxid
enthaltenden Gasen zugänglich ist, gering ist und somit auch die Geschwindigkeit
der unerwünschten Oxidation der Kohle durch Kohlendioxid herabgesetzt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das kompaktierte
Material zunächst aus einem Gemisch aus feinzerteiltem Metalloxid und Kohle hoher
Reaktivität in einer nur für die Reduktion ausreichenden Menge hergestellt, worauf
dann Jedes kompaktierte Stück mit einer Schicht aus grober körniger Kohle niedriger
Reaktivität in der für die Verbrennung nötigen Menge beschichtet wird. Der Verlust
von Kohle durch Reduktion durch Kohlendioxid im oberen Teil des Schachts wird durch
dieses Verfahren auf ein Minimum verringert, da die hochreaktive Reduktionskohle
physikalisch durch die äußere Schicht geschützt wird, bis sie im Schacht weit genug
nach unten gewandert ist, um das Metalloxid
zu reduzieren, wobei
die Kohle niedriger Reaktivität mit guter Ausnutzung verbrannt wird.
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Ein zusätzlicher Vorteil, der sich daraus ergibt, daß die beiden Kohletypen
gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung getrennt gehalten werden,
liegt darin, daß es dadurch möglich ist, verschiedene Zugaben zu machen, um die
Reaktivität der beiden Kohletypen unabhängig voneinander zu beeinflussen. Beispielsweise
ist es allgemein bekannt, daß Salze von Alkalimetallen, wie z.B. ITatrium, Kalium
oder Lithium, bei Zugabe zu Kohle die Reaktivität erhöhen, weshalb solche Salze
das innere Oxid-Kohle-Gemisch einverleibt werden können, wenn eine hohe Reaktivität
für eine rasche Reduktion erpninscht ist, wobei sie außer Kontakt mit der äußeren
Kohlenschicht gehalten werden, die mit niedriger Reaktivität verbrennt. Alternativ
kann eine einzige Type von Kohle in beiden Teilen verwendet werden, wobei die reaktivitätssteigernden
Zusätze dem inneren Oxid-Kohle-Gemisch, aber nicht der zu verbrennenden Kohle zugegeben
werden.
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In dem kompaktierten Material, das gemäß der Erfindung verwendet wird,
wobei entweder beide Kohletypen gemischt sind oder die Kohle niedrigerer Reaktivität
als Hülle dient, sollte die Kohle niedriger Reaktivität so grobkörnig sein, wie
es die praktischen Umstande bei der Herstellung eines kompaktierten Materials mit
ausreichender mechanischer Festigkeit ermöglichen. Die Kohle hoher Reaktivität und
das zu reduzierende Metalloxid sollten so fein verteilt sein, wie dies wirtschaftlich
tragbar ist, um eine rasche Reduktionsgeschwindigkeit zu fördern. Die Größe der
kompaktierten Materialstückes die dem Ofen zugeführt werden, sollte im allgemeinen
nicht kleiner als ungefahr 5 cm Durchmesser (gedacht als Kugeln) betragen und vorzugsweise
ungefähr 10 bis ungefähr 18 cm Durchmesser betragen, um ein niedriges Verhältnis
von Oberfläche zu Volumen zum Zwecke eines minimalen Verlusts an Kohle durch Reduktion
von Kohlendioxid zu erreichen.Die Form des kompaktierten Materials sollte im allgemeinen
aus dem gleichen
Grunde kugelförmig sein, und auch deshalb, um
einen hohen Prozentsatz an Leerraum und eine gute Durchlässigkeit in der Beschickung
insgesamt zu erreichen. Bindersysteme für kompaktierte Materialien sind beispielsweise
Portland-Zement, Kalk/Kieselsäure-Autoklavenmaterialien sowie Asphalte und Peche.
Geeignete Flußmittel zur Erzielung einer Schlacke guter Qualität können leicht in
das Gemisch einverleibt werden, aus dem das kompaktierte Material hergestellt wird.
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Gemäß der Erfindung besteht das einzige Beschickungsmaterial zum Schachtofen
aus kompaktiertem Material, das Metalloxid, Reduktionskohle und Verbrennungskohle
zusammen mit Flußmitteln und Bindemitteln enthält. Dieses Verfahren ermöglicht es,
auf die schichtweise Anordnung von Beschickungsmaterialien zu verzichten.
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Das verhältnismäßig großstückige kompaktierte Material ergibt eine
Beschickungssäule, die gegenüber dem Gasstrom einen niedrigen Widerstand aufweist.
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Eine Verringerung der Menge der Verbrennungskohle kann dadurch erreicht
werden, daß man in allgemein bekannter Weise die Verbrennungsluft vorerhitzt. Die
Verwendung von Verbrennungsluft, die vorerhitzt ist oder an Sauerstoff angereichert
ist, erhöht außerdem die Flammentemperatur, so daß feuerfestere Oxide als Eisenoxid,
wie z.B. solche von Mangan oder Chrom, unter guten Ausbeuten reduziert werden können.
Wenn jedoch diese Praktiken angewendet werden, dann sollten sie nur an der unteren
oder ersten Reihe von Winddüsen angewendet werden, da hohe Flammentemperaturen an
den oberen Winddüsen unerwünscht sind, wie dies weiter unten erörtert wird.
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Während der Reduktion von Metalloxid in einem kompaktierten Material
aus Oxid und Kohle wird eine beträchtliche Menge an Kohlenmonoxid in Freiheit gesetzt,
welches einen Teil des aufsteigenden Stroms aus Verbrennungsprodukten im Schacht
bild& und 30 bis 50 Vol. -% erreicht. Dieses Gas kann durch Luft verbrannt werden,
die in
eineroder mehrere Reihen von Winddüsen über der unteren
Reihe eingeführt wird, wie dies allgemein bekannt ist. Wenn jedoch eine solche Verbrennung
während des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird, dann ist es wichtig,
zweite Reihen von Winddüsen über der ersten Reihe anzuordnen und sie mit Luftvolumina
zu beschicken, so daß Kohlenmonoxid mit Geschwindigkeiten und Flammentemperaturen
verbrannt werden kann, daß kein vorzeitiges Schmelzen oder Verkleben des kompaktierten
Materials stattfindet und die entwickelte Wärme durch das feste Beschickungsmaterial
dort absorbiert werden kann, wo der durch die REauktionsreaktion verursachte Wärmebedarf
am größten ist. Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden die Luftzufuhren
zu einer beiden Reihe von Winddüsen unabhängig und kontrollierbar gehalten, so daß
die Menge und Geschwindigkeit der Wärmeabgabe an jeder Reihe kontrolliert werden
kann. Beispielsweise wird in einem Schachtofen mit einem Durchmesser von 2,29 m,
der gemäß der Erfindung betrieben wird, eine zweite Reihe von Winddüsen im allgemeinen
ungefähr 1,2 bis 3,6 m über der ersten Reihe angeordnet, wobei die Luftzufuhr zur
zweiten Reihe ungefähr 20 bis 50% derjenigen ausmacht, die in der ersten Reihe von
Winddüsen eingeführt wird.
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Es ist nicht als praktisch anzusehen, durch solche liaßnahmen das
gesamte verfügbare Kohlenmonoxid im aufsteigenden Gasstrom zu verbrennen,und zwar
aufgrund von Beschränkungen hinsichtlich der Lufteindringung in die Beschickungssäule
und der Schwierigkeiten der Beschickung und Kontrolle mehrerer Reihen von Winddüsen.
Weiterhin erzeugt jedes Niveau der Verbrennung von Kohlenmonoxid über sich selbst
eine Temperaturzone, in welcher die Geschwindigkeit der Reduktion des begleitenden
Kohlendioxids gesteigert ist, was einen Verlust von Kohle zur Folge hat. Berechnungen
zeigen, daß die maximale Netto gewinnung von Wärme bei der Verbrennung von nicht
mehr als ungefähr 50 bis 65% des beim Schmelzen verfügbaren Kohlenmonoxids stattfindet.
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Die beim Verbrennen von Kohlenmonoxid durch Hilfsdüsen entwickelte
Flammentemperatur kann dadurch beschränkt und kontrolliert
werden,
daß man die Verbrennungsluft verdünnt, so daß der Sauerstoffgehalt unter dem Normalwert
liegt. Eine zweckmäßige Quelle für ein Verdünnungsgas mit niedrigem Sauerstoffgehalt
für diesen Zweck ist das Abgas aus demselben Schacht. Der Sauerstoffgehalt von verdünnter
Verbrennungsluft kontrolliert die entwickelte F1ammentemperatur, und das Volumen
des enthaltenen Sauerstoffs bestimmt die Anzahl von entwickelten Wärmeeinheiten,
so daß eine sehr gute Kontrolle über die Intensität und Menge der beim Verbrennen
von Kohlenmonoxid erzeugten Wärme erhalten wird.
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Durch die Verwendung von voerhitzter Verbrennungsluft in der ersten
Reihe von Winddüsen und durch die Verbrennung eines Teils des Kohlenmonoxids in
den Schachtgasen kann die Menge an nötiger Verbrennungskohle herabgesetzt werden,
so daß, wenn diese Praxis verwendet wird, das Gemisch für ein selbstreduzierendes
und selbstverbrennendes kompaktiertes Material zum Zwecke der Herstellung von Eisen
typischerweise ungefähr 100 Gewichtsteile Hämatit, ungefähr 18 bis 20 Gewichtsteile
reduzierende Kohle und ungefähr 15 bis 20 Gewichtsteile Verbrennungskohle enthält.
Der gesamte Kohlegehalt, der dann Je t geschmolzenes Eisen erforderlich ist, beträgt
dann ungefähr 427 bis 518 kg nicht-verkokende Kohlefeinstoffe, was mit guter gegenwärtiger
Hochofenpraxis zu vergleichen ist, wobei ungefähr 454 kg Kohle in Form metallurgischen
Klumpenkokses verbraucht werden.
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Da der Schachtofen gemäß der Erfindung in der Kuppelofenverbrennungsart
betrieben wird, kann der Schachtofen auch als wirksamer Schmelzer von metallischen
Beschi ck ungsmaterialien verwendet werden. Metallische Materialien können deshalb
gegebenenfalls gemeinsam mit dem kompaktierten Material aus Oxid und Kohle aufgegeben
werden, vorausgesetzt, daß extra Brennstoff in geeigneter Menge zum Schmelzen solcher
metallischer Materialien zugegeben wird.
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Die für ein einfaches Schmelzen und Überhitzen von Eisen erforderliche
Wärme beträgt nur ungefähr 20 bis 25% derJenigen, die zum Verhütten von Eisen auf
die gleiche Abstichtemperatur erforderlich
ist, so daß nur ungefähr
20 bis 25:o Verbrennungskohle åe t erzeugtes Eisen erforderlich sind. Dies steigert
proportional die Geschwindigkeit der Produktion eines Schachtofens je Querschnittsflächeneinheit
von 30,5 x 30,5 cm je Tag, die typischerweise 20 bis 25 Nettotonnen für einfaches
Schmelzen und 4 bis 6 t für Verhütten beträgt.
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Die extra Verbrennungskohle zum Schmelzen von Metallen kann als Klumpenkoks
zugegeben werden, wird aber vorzugsweise als zusätzliche Verbrennungskohle in dem
kompaktierten Material aus Oxid und Kohle zugesetzt. Die Möglichkeit, in dieser
Weise zu arbeiten, ist von besonderem Wert bei Eisenschmelzoperationen, wo Eisenabfälle
mit frischem Metall geschmolzen werden. Durch die Verwendung der Erfindung kann
frisches Metall leicht durch Reduktion von Eisenoxiden niedriger Koste Mgleichzeitig
durch Wiederaufschmelzen von Abfall erzeugt werden.
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Beispiel Ein kompaktiertes Material wurde aus trockenem Hochofenabfallstaub,
der etwas Kohle und Koksgries enthielt, mit 6 Gew.-% an Portland-Zement als Binder
hergestellt, wobei die fertigen Stükke eine Dicke von 7,5 bis 10 cm aufwiesen und
einen unregelmäßigen Umfang von ungefähr 46 cm besaßen. Der Eisengehalt der kompaktierten
Stücke war 35 Gew.-% und der Kohlegehalt war 24 Gew. -%, das sind also 625 kg Kohle
je Nettotonne Eisen. Das kompaktierte Material wurde in einen Kuppelofen mit einem
Innendurchmesser von 102 cm eingebracht, der gerade ein 8-stündiges Eisenschmelzen
hinter sich hatte und dessen Auskleidungen noch heiß waren. Der Kuppelofen besaß
zwei Reihen von Winddüsen in einem Abstand von 91 cm, durch welche 5,6 m3/min Luft
mit Raumtemperatur eingeblasen wurden, und zwar jeweils die Hälfte durch beide Reihen
von Winddüsen. Der Betrieb dauerte 1 st, währenddessen das Eisen verhUttet und dann
mit einer Zusammensetzung von 4,39% C, 1,96% Si, 1,03% Mn, 0,23% S und 0,30% P abgestochen
wurde. Ein beträchtliches Schlackevolumen wurde zufriedenstellend durch ein Schlackeloch
auf
der Rückseite des Herdes abgestochen. Das abgestochene Eisen und die abgestochene
Schlacke waren sehr heiß (etwas über 16000C), um den hohen Siliciumgehalt des Eisens
zu berUcksichtigen. Dies demonstriert, daß beträchtlich weniger Kohle für die Reduktion
hätte verwendet werden können.