DE293580C

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Publication number: DE293580C
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

Die Erfindung bezieht sich auf einen neuen Ofen zum Reduzieren von Erzen. In dem neuen Ofen werden die Erze unter Anwesenheit von überschüssigem Brennstoff reduziert, und zwar im allgemeinen ohne daß ein Metallbad entsteht. Die im Ofen selbst aus dem Brennstoff entwickelten und reduzierenden Gase werden in einen Vorwärmer geleitet und in diesem mit so viel Luft vermischt, daß eine ein gründliches Vorwärmen der mit Brennstoff vermischten frischen Erzmenge bewirkende Verbrennung eintritt, daß aber die Gase niemals oxydierende, sondern lediglich vorwärmende Eigenschaften behalten.The invention relates to a new furnace for reducing ores. By doing new furnace, the ores are reduced in the presence of excess fuel, and in general without a metal bath being formed. The ones in the oven itself from the Fuel evolved and reducing gases are fed into a preheater and mixed in this with so much air that a thorough preheating of the fuel mixed fresh ore causing combustion occurs, but that the gases never have oxidizing properties, just preheating properties.

!5 Ein Ofen der neuen Art besteht daher aus einer Verbrennungskammer, der Erz, Kohle und Luft in einer zur Erzeugung von hoher Temperatur geeigneten Weise zugeführt wird, und aus welcher die noch brennbaren. Gase herausgeleitet werden, in einen der Zuführung dienenden Vorwärmer gelangen und dortselbst mit Luft in den entsprechenden Verhältnissen vermischt werden. Da der größte Teil des Brennstoffs -in der Form von Koks mit dem Erz zusammen zugeführt wird, man aber reduzierende Gase in dem Ofen erhalten will, so empfiehlt sich, eine zweite Öffnung zum Zuführen von bituminösem Brennstoff im Ofen anzuordnen.! 5 A stove of the new kind therefore consists of a combustion chamber, the ore, coal and air in one for the production of high Temperature is supplied in a suitable manner, and from which the still combustible. Gases are passed out, get into one of the feed preheaters and there themselves be mixed with air in the appropriate proportions. Since most of the Fuel - in the form of coke, is fed together with the ore, but it is reducing Wants to receive gases in the furnace, it is advisable to have a second opening for feeding bituminous fuel into the furnace to arrange.

Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt; es zeigen Fig. ι die Gesamtanordnung des Ofens, Fig. 2 im Schnitt vergrößert die eigentliche Reduktionskammer, Fig. 3 eine abgeänderte Ausführungsform der Gicht.An embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing; it Fig. ι show the overall arrangement of the furnace, Fig. 2 in section enlarged the actual Reduction chamber, Fig. 3 shows a modified embodiment of the gout.

Der Ofen besteht aus einer Kammer A zur Sauerstoffentziehung, in der das Erz in einen metallischen Zustand übergeführt wird, einer Vorwärmevorrichtung B, in der die in dem Ofen erzeugten, Sauerstoff entziehenden Gase verbrannt und zum Vorwärmen der Erze und des festen Brennstoffs verwendet werden, wenn diese dem Ofen zugeführt werden, einem Kamin oder Schornstein C, durch den die Verbrennungsgase aus dem Vorwärmer B abgeführt werden. Die Erze und der Brennstoff können dem Vorwärmer B durch einen Trichter ι mit geneigtem Fallrohr 2 zugeführt werden, der durch den Kamin hindurchgeht und dazu dient, die Beschickung in das obere Ende des Vorwärmers einzuführen. Der Vorwärmer besitzt vorzugsweise einen auf Rollen 3 angeordneten Zylinder, der durch irgendwelche nicht gezeigte Mittel langsam in Umdrehung versetzt werden kann.The furnace consists of a deoxygenation chamber A , in which the ore is converted into a metallic state, a preheater B, in which the deoxygenating gases generated in the furnace are burned and used to preheat the ores and solid fuel, if these are fed to the furnace, a chimney or chimney C, through which the combustion gases are discharged from the preheater B. The ores and the fuel can be fed to the preheater B through a funnel ι with an inclined downpipe 2, which passes through the chimney and serves to introduce the charge into the upper end of the preheater. The preheater preferably has a cylinder arranged on rollers 3 which can be slowly set in rotation by any means not shown.

Die vorgewärmte Beschickung wird durch ein Knierohr 4 in die Gicht 5 überführt, die mit einem Absperrschieber 6 ausgerüstet ist; der Schieber kann in entsprechenden Zeitabständen geöffnet werden, um die Beschickung in den Ofen herabfallen zu lassen. Die Ofenkammer A besitzt vorzugsweise kreisförmigen Grundriß und besteht aus einer Rast mit schräg sich verjüngenden Innenwänden 5^a und einer halbkugelförmigen Kuppel 5^C. An der Durchdringungslinie zwischen der Rast und der Kuppel ist ein ringförmiger Zugkanal 7 angeordnet, in den die Verbrennungsgase durch Zuglöcher η^α eindringen. An den Zugkanal 7 schließt sich ein Abzugsrohr 8, das in dasThe preheated charge is transferred through an elbow pipe 4 into the gout 5, which is equipped with a gate valve 6; the slide can be opened at appropriate time intervals to allow the load to fall into the oven. The furnace chamber A preferably has a circular plan and consists of a detent with diagonally tapering inner walls 5 ^a and a hemispherical dome 5 ^C. On the line of penetration between the detent and the dome there is an annular draw channel 7, into which the combustion gases penetrate through draw holes η ^α. A flue pipe 8 connects to the duct 7, which is inserted into the

untere Ende des Vorwärmers B einmündet und vorzugsweise das Knierohr 4 durchdringt. Die Wände der Rast dürfen nicht so weit eingeschnürt sein, daß ein Festkeilen der Beschikkung stattfindet.The lower end of the preheater B opens and preferably penetrates the knee tube 4. The walls of the resting place must not be constricted to such an extent that the loading becomes wedged.

Dem oberen Teil des Ofenraumes A wird Luft durch Windformen 9 zugeführt, die mit irgendeinem Zugregelungsventil 10 ausgerüstet sind. Die Formen 9 sollen so angeordnet sein, daß sie ein Sauerstoff entziehendes Gas erzeugen, aber die Luftzuführung soll so geregelt sein, daß eine vollständige Verbrennung im Herdraum verhindert wird. In einem Herd von den oben bezeichneten Abmessungen ist es nötig, eine größere Anzahl von Formen vorzusehen; z. B. kann man acht Formen anordnen. Die Luft durchströmt die Rohre 9 vorzugsweise „durch natürlichen Zug, aber es kann auch Druckluft angewendet werden.Air is supplied to the upper part of the furnace space A through tuyeres 9, which are equipped with some draft control valve 10. The molds 9 should be arranged in such a way that they generate an oxygen-removing gas, but the air supply should be regulated in such a way that complete combustion in the oven space is prevented. In a cooker of the dimensions indicated above, it is necessary to provide a greater number of shapes; z. B. one can arrange eight shapes. The air flows through the pipes 9 preferably “by natural draft, but compressed air can also be used.

Außerdem kann, wenn es nötig sein sollte, die Luft vorgewärmt werden.In addition, the air can be preheated if necessary.

Durch den oberen schräg geführten Teil des Abzugsrohrs 8 erstreckt sich eine Röhre 11 mit einem Luftzuläßventil 12. Die Röhre 11 soll von solchem Querschnitt sein, daß sie dem Vorwärmer B genügend Luft zuführt, um die Verbrennung der brennbaren Gase zu bewirken, die nach dem Vorwärmer durch das Abzugsrohr 8 strömen.A pipe 11 with an air inlet valve 12 extends through the upper inclined part of the flue pipe 8. The pipe 11 should be of such a cross-section that it supplies enough air to the preheater B to cause the combustion of the combustible gases that follow the preheater flow through the exhaust pipe 8.

Die Gicht des Ofens kann mit Kanälen 13 versehen sein, in denen Kühlwasser umläuft. Die Kuppel des Ofens kann mit durch Pfropfen 14 verschlossenen Schüröffnungen 15 ausgerüstet sein. An der Sohle des Herdes können Abstichkammern 16 angeordnet sein, und ein Abstichschieber 17, der auch hydraulisch bewegt werden kann, ist an der Herdsohle angeordnet. Ein Kegel 18 kann dazu dienen, die Beschickung zu verteilen; ferner können beliebige Mittel vorgesehen sein, um das Durchsaugen der Luft durch die Beschickung zu sichern.The gout of the oven can be made with ducts 13 be provided in which cooling water circulates. The dome of the stove can be plugged with 14 closed fire openings 15 be equipped. At the bottom of the stove you can Tapping chambers 16 may be arranged, and a tapping slide 17, which is also hydraulic can be moved, is arranged on the hearth. A cone 18 can serve to distribute the feed; furthermore, any means can be provided for the suction to secure the air through the charging.

Bei der Arbeit mit dem neuen Ofen werden die Erze und die zugehörigen Brennstoffmengen (in destillierter Form) durch den Fülltrichter ι in den langsam umlaufenden Vorwärmer B eingeführt und gleiten durch ihr eigenes Gewicht abwärts und füllen den Ofenraum, während der Schieber 6 geöffnet ist.When working with the new furnace, the ores and the associated amounts of fuel (in distilled form) are introduced through the filling funnel ι into the slowly rotating preheater B and slide down under their own weight and fill the furnace chamber while the slide 6 is open.

Die Beschickung reicht bei gefülltem Ofen bis zu den punktierten Linien 19 in Fig. 2. Der Schieber 6 wird dann geschlossen und der Ofen am unteren Ende in Brand gesetzt, was durch Herausziehen des Schiebers 17 geschehen kann.When the furnace is full, the charge extends to the dotted lines 19 in FIG Slide 6 is then closed and the lower end of the furnace is set on fire, which is caused by Pulling out the slide 17 can be done.

Die Verbrennungsgase steigen durch den Abzugskanal 8 auf und werden in den Vorwärmer eingeführt. Es wird durch die Rohre 9 genügend Luft zugeführt, um eine Sauerstoff entziehende Flamme zu erzeugen. Durch das Rohr i ι wird genügend Luft zugeführt, um die vollkommene Verbrennung des Sauerstoff entziehenden Gases zu bewirken, das durch den Abzugskanal 8 nach dem Vorwärmer strömt.The combustion gases rise through the flue 8 and are in the preheater introduced. Sufficient air is supplied through the tubes 9 to generate oxygen to generate withdrawing flame. Sufficient air is supplied through the pipe i ι to to effect the complete combustion of the deoxygenating gas that is passed through the exhaust duct 8 flows after the preheater.

Vorzugsweise wird ein Gemisch von Erz und Koks oder Holzkohle dem Ofen durch den Vorwärmer B zugeführt, und zwar in Ausführung eines Verfahrens, für das vom gleichen Erfinder Schutz nachgesucht wird. Es wird hierbei ein solcher Überschuß an Koks oder Holzkohle in Form von Stücken oder Blöcken zugeführt, daß einzelne Gruppen von Erzstücken praktisch voneinander getrennt gehalten werden. Vorzugsweise wird unmittelbar in den oberen Teil des Ofenraums, beispielsweise durch eine Klappe 20, eine verhältnismäßig geringe Menge von frischem kohlenstoffhaltigem Brennstoff/ z. B. Holz oder Kohle, zugeführt, die dazu dient, Kohlenwasserstoffe und Wasserstoffgas zu erzeugen. Wenn der Ofen zum erstenmal durch den Vorwärmer B beschickt wird, kann man entweder Holz oder Kohle, vorzugsweise in Form von Blöcken oder Stücken, gemischt mit dem Erz zuführen. Wenn nun der Ofen in Brand gesetzt wird, erzeugt man hierdurch Koks oder Holzkohle, die mit dem reduzierten Erz abgestochen werden. Hierauf kann der Koks oder die Holzkohle von dem reduzierten Erz getrennt und mit frischem Erz wieder dem Vorwärmer zugeführt werden; hierbei wird eine geringe Menge von frischer Kohle oder Holz von Zeit zu Zeit durch die Zuführungsöffnung 20 dem Ofen zugeführt.Preferably, a mixture of ore and coke or charcoal is fed to the furnace through the preheater B in accordance with a process for which protection is sought by the same inventor. In this case, such an excess of coke or charcoal is fed in in the form of pieces or blocks that individual groups of pieces of ore are kept practically separate from one another. Preferably, a relatively small amount of fresh carbonaceous fuel / z. B. wood or coal, which is used to generate hydrocarbons and hydrogen gas. When the furnace is first loaded through the preheater B , either wood or coal, preferably in the form of blocks or pieces, can be fed mixed with the ore. If the furnace is set on fire, this produces coke or charcoal, which is tapped with the reduced ore. The coke or charcoal can then be separated from the reduced ore and fed back to the preheater with fresh ore; here a small amount of fresh coal or wood is fed from time to time through the feed opening 20 to the furnace.

Es ist wünschenswert, nicht allein den Metalloxyden den Sauerstoff zu entziehen, sondem sie vollkommen fertig zu verarbeiten, so daß eine Wiederoxydierung nicht stattfinden kann. Dies wird dadurch bewirkt, daß man die Erze in Metall umsetzt und die Erzeugung von Metalltröpfchen dadurch begünstigt, daß man in dem Ofen A einen erheblichen Wärmeüberschuß über den zur Sauerstoffentziehung nötigen Wärmegrad erzeugt; hierdurch schmelzen die · dicht aneinander liegenden Metallteilchen und formen sich zu kugelförmigen Tröpfchen, ohne daß aber ein geschmolzenes Bad entsteht. Die Beschickung wird dann an der Herdsohle in fester Form abgestochen, aber in getrennten Stücken. Kupferoxyde und Kupferkarbonate können derselben Behandlung unterworfen werden, erfordern aber weniger Brennstoff, und das Verfahren kann bei einer geringeren Hitze vor sich gehen.It is desirable not only to remove oxygen from the metal oxides, but to process them completely so that reoxidation cannot take place. This is achieved by converting the ores into metal and promoting the production of metal droplets by producing a considerable excess of heat in furnace A beyond the degree of heat required for the removal of oxygen; As a result, the metal particles lying close to one another melt and form into spherical droplets, but without a molten bath being formed. The load is then tapped off at the hearth in solid form, but in separate pieces. Copper oxides and copper carbonates can be subjected to the same treatment but require less fuel and the process can be carried out at a lower heat.

Es wird sich ergeben, daß, wenn eine genügend große Hitze aufrechterhalten wird, die Kohlensäure, die in der Nachbarschaft der Formen 9 erzeugt wird, einen Teil des Sauerstoffs auf die Kohle überführt, so daß Kohlenoxyd entsteht, das seinerseits den Metalloxyden von ihrem Sauerstoff raubt. Unter diesen Bedingungen ist ein sehr rascher AustauschIt will be found that if a sufficiently great heat is maintained, the carbonic acid generated in the vicinity of the molds 9 is part of the oxygen transferred to the coal, so that carbon oxide is formed, which in turn is the metal oxides robs of their oxygen. Under these conditions there is a very quick exchange

von Sauerstoff erreicht, so daß eine rasche Sauerstoffentziehung aus den Metalloxyden bewirkt wird. Die Teile des Metalls, die sich in Massen zu Tropfen geballt haben, lassen sich leicht von dem Brennstoff trennen, wenn dieser aus dem Ofen abgestochen wird. Anderseits können unzählige Massen von ganz kleinen Metalltröpfchen an dem Koks hängen und mit diesem wieder in den Vorwärmer eingeführt werden, so daß während einer zweiten Durchführung durch den Ofen diese kleinen, von dem Koks mitgeführten Metalltröpfchen sich mit anderen Metalltröpfchen vereinigen, so daß sie Tropfen von greifbarer Größe bilden, die leicht gewonnen werden können.reached by oxygen, so that a rapid extraction of oxygen from the metal oxides causes will. The parts of the metal that have aggregated into droplets in masses can be left easily separate from the fuel when it is tapped from the furnace. On the other hand innumerable masses of very small metal droplets can hang on the coke and be introduced with this back into the preheater, so that during a second These small metal droplets carried along by the coke pass through the furnace combine with other metal droplets to form drops of tangible size, that can be easily obtained.

Bei Zink und Blei findet eine Verdampfung bei ungefähr 1200 ° C statt, und ein Kondensator ist nötig, um die Gewinnung zu ermöglichen. Bei Blei- und Zinkerzen oder Karbonaten kann der Ofen mit etwas geringerer Temperatur arbeiten, als wenn Eisen- oder Kupfererze verarbeitet werden.In the case of zinc and lead, evaporation takes place at around 1200 ° C, and a condenser is necessary to enable extraction. For lead and zinc ores or carbonates the furnace can work at a slightly lower temperature than when iron or copper ores are processed.

Es ist hier zuzufügen, daß infolge der Tatsache, daß die Säule aus Erz und Brennstoff in dem Ofen von verhältnismäßig geringer Höhe und breiter Grundfläche ist, es möglich ist, den Ofen mit natürlichem Zug zu betreiben, wodurch man eine große Ersparnis erzielt; der neue Ofen kann .so betrieben werden, daß eine fast vollständige Verbrennung der Gase erzielt wird, ehe diese aus dem Vorwärmer B in den Kamin überströmen. Es ist außerdem leicht zu verstehen, daß der von dem durch die öffnung 20 zugeführten frischen Brennstoff destillierte Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe bei der Sauerstoffentziehung mitwirken. It should be added here that, owing to the fact that the column of ore and fuel in the furnace is of a relatively small height and wide area, it is possible to operate the furnace with natural draft, thus making a great saving; The new furnace can be operated in such a way that almost complete combustion of the gases is achieved before they overflow from the preheater B into the chimney. It is also easy to understand that the hydrogen and hydrocarbons distilled from the fresh fuel supplied through the opening 20 are involved in the removal of oxygen.

Obgleich es überflüssig ist, ein Gebläse in Verbindung mit dem neuen Ofen zu benutzen, ist es nichtsdestoweniger möglich, ein solches anzuwenden; wenn man dies tut, so ist infolge der niedrigen Erzsäule, durch die die Gase durchtreten müssen, verhältnismäßig sehr geringer Kraftaufwand genügend.Although there is no need to use a fan with the new stove, it is nonetheless possible to use one; if one does this, so is because of the low ore column through which the gases must pass, it is comparatively great little effort is sufficient.

In Fig. 3 ist eine abgeänderte Ausführungsform dargestellt, bei der die Gicht 5 durch eine Gicht 5" von anderer Form ersetzt ist; sie besitzt zwei Absperrglocken 5* von bekannter Form, unter denen eine Windform o.^a mit einem Gebläse 9* angeordnet ist. Eine derartige Anordnung kann, wenn gewünscht, angewendet werden, aber der natürliche Zug genügt. Der Abzugskanal 8^a entspricht vollkommen dem Abzugskanal 8, und das Luftrohr 11 ^a entspricht dem Rohr 11.In Fig. 3, a modified embodiment is shown, wherein the gout is 5 replaced by a furnace 5 "of another form; it has two Absperrglocken 5 * is disposed of known form in which o a wind form ^a with a fan 9 *. . such an arrangement, if the natural train desired, be applied, but is sufficient. the exhaust port 8 ^a fully corresponds to the exhaust port 8 and the air pipe ^11a corresponds to the tube 11.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Ofens 6 m und seine Höhe über den Zuglöchern η^α ungefähr 3 m.In the illustrated embodiment, the diameter of the furnace is 6 m and its height above the draw holes η ^{α is} approximately 3 m.

Bei einem solchen Ofen genügt der natürliche Zug vollkommen.In such a furnace, the natural draft is completely sufficient.

Das Vorwärmerohr besitzt einen Durchmesser von ungefähr 2,4 m und eine Länge von 36 m. Der Kamin besitzt einen Durchmesser von 2,4 m und eine Höhe von 45 m. Die Temperatur in dem unteren Teil des Rohres B soll etwa 1100 ° betragen. Sie fällt allmählich bis zum Gasaustritt bis auf etwa °. Im Ofen ist die höchste Temperatur unterhalb des Trichters etwa auf 1650 bis ° in Anschlag zu bringen. Die Temperatur in der Höhe der Zuglöcher 7 soll nicht unter 1100 ° fallen. Ein solcher Ofen ist zur Aufarbeitung von 100 Tonnen Erz pro Tag geeignet. Man mischt das Erz im Verhältnis von 400 kg Koks mit 250 kg Erz; außerdem gibt man auf diese Kohle- und Erzmenge durch die Einführungsöffnung 20 noch zusätzlich 100 kg Koks. Der Koks wird immer wieder benutzt, bis er vollkommen verbraucht ist, während die durch die öffnung 20 eingeführte frische Kohle stetig neuen Koks erzeugt. The preheater pipe has a diameter of about 2.4 m and a length of 36 m. The chimney has a diameter of 2.4 m and a height of 45 m. The temperature in the lower part of the pipe B should be about 1100 °. It gradually falls to about ° until the gas emerges. In the furnace, the highest temperature below the funnel should be brought to around 1650 ° to the limit stop. The temperature at the height of the draw holes 7 should not fall below 1100 °. Such a furnace is suitable for processing 100 tons of ore per day. The ore is mixed in a ratio of 400 kg of coke with 250 kg of ore; in addition, 100 kg of coke are added to this amount of coal and ore through the inlet opening 20. The coke is used again and again until it is completely consumed, while the fresh coal introduced through the opening 20 continuously produces new coke.

Claims

Patent-to sayings:

1. Oven for reducing ore, in which the heavily preheated feed (Ore and fuel) in an exclusively reducing atmosphere at high temperature is treated, characterized by a low vertical reducing chamber with air inlets and one only line (8) which serves to discharge the reducing gases and keeps the reducing chamber filled with reducing gas, which at the same time with a second air supply (11) in the one supplying the solid substances and the preheating line opens in such a way that these substances can be preheated while avoiding oxidation is. '

2. embodiment of the furnace according to claim i, characterized in that the Nozzles for the introduction of the combustion air are attached to the upper part of the stove are, while openings are provided for discharging the reducing gases approximately in the middle of the furnace open into an annular channel connected to the discharge line (8), and that at the same time next to that of the preheating cylinder a second feed opening (20) is provided from the furnace being fed, with the aid of which fresh, reducing gas generating fuel can be introduced into the furnace.

1 sheet of drawings.