DE2941441A1

DE2941441A1 - Vorrichtung und verfahren zum oeffnen von abstichloechern eines phosphorofens

Info

Publication number: DE2941441A1
Application number: DE19792941441
Authority: DE
Inventors: Gordon Henry Scherbel; Arden Virgil Tarum
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1978-10-12
Filing date: 1979-10-12
Publication date: 1980-04-30
Also published as: IT1125465B; US4220317A; JPS581358B2; FR2438812B1; SU1367860A3; NL7907529A; FR2438812A1; CA1139937A; JPS5553687A; IT7926353A0

Description

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Vorrichtung und Verfahren zum Öffnen von Abstichlöchern eines

Phosphorofens.

Die Erfindung bezieht sich auf Phosphoröfen und betrifft Verbesserungen beim Abstechen und ein Gerät dafür.

Elementarphosphor wird durch Schmelzen und Reaktion einer Mischung aus Phosphaterz, eines Kohlenstoffreduktionsmittels; wie Koks, und eines Plussmittels, wie Silikatstein, in einem Elektroofen mit getauchtem Lichtbogen erzeugt. Aus der Schmelze werden Phosphordäinpfe frei, die über der Schmelze gebammelt und in flüssigen Zustand kondensiert werden. Nach Beendigung der Reaktion werden die verbleibenden geschmolzenen Stoffe,getrennt nach ihrer Dichte in Schlacke und metallische Phosphoreisenverbindung, periodisch durch Abstichlöcher abgezogen, die die äusseren Öffnungen von in den Ofenwänden liegenden Abstichrohren sind. Die Schmelzenströme werden in Kühl- und Lagerbereiche geleitet.

Das Abstechen von Phosphoröfen muss so oft erfolgen, als es erforderlich ist, um eine zu starke Schlackensammlung zu verhindern. Bei einer Charge müssen z.B. die Abstichlöcher etwa alle 30 Minuten geöffnet werden. Die Abstiche der metallischen Phosphoreisenverbindungen werden üblicherweise nicht so häufig durchgeführt, wie die zum Abziehen der Schlacke, z.B. einmal alle 8 Stunden.

Das Abstechen von Phosphoröfen ist,infolge der hohen Temperatur (bis zu etwa 154O⁰C) und der erosiven Natur des geschmolzenen Materials und der anfallenden Dämpfe, ein schwieriger und aufwendiger Arbeitsvorgang. Es wurden zwar Sprengstoffe verwendet, um Abstichlöcher in metallurgischen Öfen zu öffnen und die Metallsilizium-Industrie verwendet Schiessapparate, um relativ grosse und flache Abstichlöcher zu öffnen, jedoch wur-

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den derartige Verfahren nicht zum öffnen von Abstichrohren in Phosphoröfen mit etwa 125 - 130 cm Länge und 7 - 9 cm Durchmesser verwendet.

Phosphoröfen wurden unter Verwendung pneumatischer Bohrer abgestochen, um den gehärteten Lehmab^tichstopfen und das erstarrte Material zu durchbrechen und exn Abfliessen des schmelzflüssigen Ofeninhalts zu ermöglichen. Ein anderes bekanntes Verfahren zum Öffnen von Abstichen bei Phosphoröfen schliesst die Verwendung von Sauerstofflauzen ein, um das erstarrte Material auszubrennen. Ein weiteres bekanntes Verfahren ist es, teilweise die Öffnung aufzubohren und das Abstechen durch Verwendung einer Sauerstofflanze zu vollenden.

Eine Sauerstofflanze ist ein Stück eines Metallrohres, durch welches ein Sauerstoffstrom fliesst. In Berührung mit einer Zündquelle wird das Rohrende durch Verbrennung mit Sauerstoff glühend und bildet eine Spitze von abbrennendem Metall, welches den Lehmstopfen ausbrennt und es ermöglicht, dass die Schmelze aus dem Ofen abfliesst. Während dieses Vorganges müssen bis zu 6-8 Rohrstücke verbraucht v/erden, bevor die Öffnung frei ist und zusätzlich wird das Kohlenstoffrohr, durch welches der Absiich geht, einer starken Abnutzung unterworfen. Dieser Verschleiss bewirkt, dass die Kohlenstoffrohre in der Regel nach 4-6 Monaten ersetzt werden müssen.

Nachdem das Abstichloch frei und der Abstich beendet ist, kann die Ofenöffnung durch einen frischen Lehmstopfen wieder verschlossen werden. Derartige Lehmstopfen werden in im Bereich der Anlage liegenden Mahlgängen hergestellt. Ofenabstichlöcher können auch durch Einsetzen von Grünholzstopfen gemäss der US-PS 35 99 953 oder durch Einblasen von körnigem Material, wie Sand, in das Rohr gemäss der US-PS 41 16 421 verschlossen werden.

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Es gab zwar Verbesserungen beim Verstopfen von Abstichlöchern von Phosphoröfen, jedoch ist das öffnen der Abstichlöcher weiterhin ein schwieriger und aufv/endiger Vorgange Warum dieser Bereich der Phosphorgewinnungstechnik relativ unentwickelt ist, kann am besten durch Betrachtung der Art des Abstichvorganges beurteilt werden. Das Öffnen der Abstichlöcher von Phosphoröfen ist nicht nur eine Sache des Ziehens eines Stopfens in der Abstichöffnung, um das Ausströmen des geschmolzenen Ofenmaterials zu ermöglichen, d.h. die Situation ist nicht zu vergleichen mit dem Entfernen eines Stopfens aus der Wand eines Wasserbehälters, um etwas von dem Wasser abzuziehen.

Wenn ein Stopfen oder Sand in das Ofenabstichloch eingesetzt ist, wird das Auslaufen der Schmelze unterbrochen. Jedoch beginnt die in Berührung mit der Fläche des Stopfens oder des Sandes liegende Schmelze infolge des Wärmeverlustes durch den Stopfen zu erstarren. Ggf. kann der ganze Bereich des Abstichrohres zwischen dem Stopfen und der inneren Hündung mit erstarrtem Ofenmaterial ausgefüllt sein, und es ist dieses erstarrte Material, welches das Abstichloch schliesst.

Das Abstechen eines Phosphorofens ist eine nicht vorher bestimmbare Prozedur, da die Tiefe des erstarrten Materials hinter dem Stopfen sich ändert, und da die Arbeit in unmittelbarer Nähe der Abstichöffnungen durchgeführt werden muss, kann sie gefährlich sein. Dies insbesondere bei den Phosphoreisenabstichen, da die Schmelze bei Berührung mit Wasser verpufft. Wie oben ausgeführt, ist die häufige Verwendung der Sauerstofflanze sehr nachteilig, da sie eine erhebliche Erosion des Abstichrohres bewirkt, dessen Durchgang grosser wjrd und eine unregelmässige Oberfläche bekommt, die einen darauffolgenden Abstich noch schwieriger macht, und es ist ein häufiger Austausch der Abstichrohre notwendig. Darüber hinaus v/erden, da das Abstichrohr etwa 130 cm lang ist, und ein wesentlicher Bereich hinter dem Abstichstopfen mit erstarrter Schmelze gefüllt ist, mehrere Rohrstücke erforderlich, um den Verschluss

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durchzubrennen.

Gemäss der Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abziehen von geschmlozenem Material aus einem Phosphorofen geschaffen, der an seiner Aussenwand wenigstens ein Abstichloch hat, welches die äussero öffnung eines mit dem Ofeninneren in Verbindung stehenden Abstichrohres ist. Das Verfahren besteht im Anbringen eines einen Schiessapparates enthaltenden Gerätes so, dass der Lauf des Schiessapparates axial mit dem Rohr fluchtet und im Abschiessen wenigstens einer Hackschrotladung durch den Lauf des Schiessapparates in das Bohrloch. Der Hackschrot bricht den Stopfen und das erstarrte Material in dem Bohrloch aus und ermöglicht, dass die Schmelze ausfliesst. Das Gerät enthält eine Anordnung, um den Schiessapparat vertikal auf und ab zu bewegen, vorzugsweise durch Verschwenken zwischen einer angehobenen und einer unteren Stellung.

Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zum Öffnen des Abstichloches an einem Phosphorofen, durch welches geschmolzene Schlacke und Metall periodisch abgezogen werden, wobei das Verfahren im Einschiessen von einer oder mehreren Hackschrotla-dungen in das Abstichloch bestent, um das erstarrte Material aufzubrechen und zu zertrümmern.

Bei der Ausführung der Erfindung besteht der erste Schritt im axialen Ausrichten des Laufes des Schiessapparates mit dem Abstichrohr. In der Praxis erfolgt dies durch Anbringen des Schiessapparates in einem Gerät, das hier Träger genannt v/ird, und das etwa 2 - 3 m vor dem Abstichloch angebracht wird. Der Träger kann zwischen einer oberen und einer unteren Stellung vertikal bewegt werden, und der Schiessapparat wird in der Steigung und im Horizontwinkel so eingestellt, dass, wenn der Träger in seiner unteren Stellung liegt, der Schiessapparat auf die Mitte des Abstichloches gerichtet ist, und der Lauf des Schiessapparates axial mit dem Abstichrohr fluchtet.

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Beim öffnen von Abstichlöchern eines Phosphorofens gemäss der Erfindung ist der Träger in einer untersten Lage, der Verschluss des Schiessapparates wird geöffnet, und ein Durchblick durch den Lauf des Schiessapparates nacht sicher, dass keine Verunreinigungen im Lauf sind,und dass der Schiessapparat auf die Mitte deo Abstichloches ausgerichtet ist. Der Verschluss wird dann mit einer Patrone geladen und in Feuerstellung gebracht. Der Schiessapparat wird abgefeuert, wobei Hackblei oder Hackzink in die Abstichöffnung geschossen v/ird, um das erstarrte Material aufzureissen und auszubrechen. Es werden ein bis fünf Schüsse (oder wenn erforderlich mehr) auf das Abstichloch abgefeuert, um den Stopfen und die erstarrte Schlacke aufzubrechen. Wenn das erstarrte Material ausgebrochen ist, schwemmt die geschmolzene Schlacke die Rückstände aus dem Loch. Wenn der Abstich über eine erhebliche Länge eingefroren ist, werden die Rückstände zwischen den einzelnen Schüssen aus dem Rohr mittels Druckluft ausgeblasen, um die Schlagwirkung wieder herzustellen.

Das öffnen von Abstichlöchern an Phosphoröfen gemäss der Erfindung ist wesentlich leichter und einfacher, als das öffnen ' durch bisher verwendete Verfahren. Da das Abschiessen hinter einem Schutzschild erfolgt, und der Schiessapparat aus Abstand mittels einer an dem Abzug befestigten Leine abgefeuert werden kann, ist die Bedienungsperson von der feuerheissen Schlacke und herumfliegenden Rückständen geschützt, im Gegensatz zur Verwendung einer Sauerstofflanze. Da kein Sauerstoff verwendet wird, sind die Arbeiter, die das Abstichloch öffnen müssen, nicht mehr durch überspringende Flammen und Verbrennungen gefährdet, die durch konzentrierten Sauerstoff in ihren Handschuhen und Kleidern verursacht werden können. Auch oxidieren die Kohlenstoff-Abstichrohre weniger. Infolgedessen vermindert das Verfahren gemäss der Erfindung die Häufigkeit des Austausche von Abstichrohren und vermindert die Betriebskosten und die Stillstandzeiten.

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Die Erfindung v/ird im folgenden anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Pig. 1 eine Seitenansicht eines Phosphor-Elektroofens,

Pig. 2 eine Draufsicht auf einen Schiessapparat,

Pig. 3 eine Stirnansicht auf den Schiessapparat aus Richtung der Linie A - A in Fig. 2,

Pig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten Schiessapparates, und

Pig. 5 in vergrössertem Masstab eine Schrägansicht auf einen Phosphor-Elektroofen, welche den Abschnitt der Ofenwand am Abstichrohr und einen auf einem in seiner untersten Stellung dargestellten Träger montierten Schiessapparat zeigt.

In Pig. 1-5 der Zeichnungen ist ein Phosphorofen 12 dargestellt, der einen Aussenmantel 11 aus korrosionsbeständigem Stahl aufweist, welcher auf seiner Innenseite mit mehreren Lagen von Graphitziegeln 10 ausgekleidet ist. Der Phosphorofen wird durch nach unten ragende Elektroden 13 beheizt, und Erz wird in den Ofen durch Gichtrohre 14 zugeführt. Phosphor-und andere Gase entweichen aus dem Inneren des Ofens durch eine Leitung 15.

In einer vorbestimmten Höhe über dem Boden des Ofens ist eine Anzahl von durch die Ofenwand verlaufenden Kohlenstoffrohren 18 in Abstand um den Ofen angeordnet. Jedes der Rohre hat eine Mittelbohrung 16, welche als Abstichdurchgang dient, durch welchen geschmolzene Schlacke entfernt wird, und die Rohre sind austauschbar, da sie verschleissen.

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Pig. 2, 4 und 5 zeigen einen industriellen Schiessapparat 20 (Winchester, Kaliber 8, Mark I Ringblaster Kiln Gun, hergestellt von Winchester-Western, New Haven Con. VStA.), der für die Verwendung gemäss der Erfindung geeignet ist. Der Schiessapparat besteht aus einem Verschlussblock 21, der die Patrone aufnehmen kann und an einem Lauf 22 angesetzt wird. Die Steigung (Libelle) des Schiessapparates wird durch Drehung eines Rades 35 und der Horizontwinkel durch Drehen einer Kurbel 24 eingestellt. Der Schiessapparat ist so ausgebildet, dass durch den Lauf gesehen werden kann, wenn der Verschlussblock aus der Sichtlinie wegbewegt ist. Der Schiessapparat kann durch einen üblichen, nicht dargestellten Abzug, abgefeuert werden.

Wie am besten aus Fig. 5 zu ersehen, ist der Schiessapparat an einem im ganzen mit 25 bezeichneten Träger montiert. Der Träger ist schv/enkbar an einer Stützkonstruktion 46 angebracht und ist in seinem Aufbau symmetrisch. Der Träger besteht aus zwei vorderen Teilen 26 und 26a, welche den Lauf des Schiessapparates tragen und in Fig. 5 in ihrer untersten Lage dargestellt sind. Ein Bügel 27 läuft zwischen den beiden vorderen Teilen,und die gesamte Anordnung ist mit einer Stahlplatte 28 verschweisst, v/elche als Schutzschild dient und die Starrheit der Konstruktion verbessert.

Ein im ganzen mit 45 bezeichneter rückwärtiger Abschnitt des Trägers besteht aus einer Stahlplatte 29, die mit einem im ganzen mit 30 bezeichneten Joch verbunden ist, welches das Verschlussteil des Schiessapparates trägt. Das Joch ist aus parallelen Teilen 31 und 31a und einem Querteil 32 aufgebaut. Stäbe 33 und 33a springen von dem Querteil 32 vor und v/erden verschiebbar in der Platte 29 aufgenommen, so dass sie eine Relativbewegung zwischen dieser Platte und dem Joch 30 ermöglichen.

Das untere Ende der Platte 29 ist durchbrochen,um des Gewinde einer Welle 34 aufzunehmen, welches durch eine Bohrung im

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Querteil 32 verläuft, die so bemessen ist, dass eine freie Bewegung der Welle gegen das Querteil möglich ist. Das Querteil liegt gegen ein Rad 35 an, das einstückig mit der Welle ausgebildet ist, die gedreht v/erden kann, um den Abstand zwischen der Platte und dem Joch einzustellen, und dadurch die Steigungseinstellung des Schiessapparates zu ermöglichen, wenn er in seiner unteren Stellung liegt. Ein Sperrad 36 liegt an der Platte 29 neben den Stangen 33 und 33a und wirkt als Schraubsperre, um die Stangen 33 und 33a in einer bestimmten Stellung gegen die Platte 29 festzulegen und damit eine Relativbewegung zwischen dieser Platte und dem Joch zu verhindern.

Um die Beschreibung des Trägers zu vervollständigen; e3 liegt eine Kolbenstange 37 in einem Ende eines mittels Druckmedium betätigten Zylinders 38, dessen anderes Ende schwenkbar auf einer Achse 39 liegt. Das freie Ende der Kolbenstange 37 bildet einen Winkel zur Achse des Zylinders und ist einstückig mit der Achse 40, welche drehbar in einer Stützkonstruktion 46 gelagert ist und die vorderen Teile 26 und 26a des Trägers 25 oberhalb des Schiessapparates schwenkbar trägt, wobei eine Achse 42 gleichzeitig den rückwärtigen Teil 45 des Trägers abstützt. Die Schwenklagerungen 40 und 42 verlaufen im wesentlichen rechtwinklig zum Abstichloch 16. Ein zweiter gleicher Kolben-Zylinder-Trieb (nicht dargestellt) ist hinter und parallel zur Kolbenstange 37 und dem Zylinder 38 angeordnet. Die Duplikatkolbenstange ist ebenfalls einstückig mit dem vorderen Teil 26a ausgebildet, und ein Ende des DuplikatZylinders liegt schwenkbar auf der Achse 39· Druckluft kann in den Zylinder 38 und sein Gegenstück gleichzeitig zugeführt werden, und die Kolbenstange 37 und ihr Gegenstück arbeiten genieinsam. Wenn Druckluft in den Zylinder 38 und sein Gegenstück eingeführt wird, bewegt sich die Kolbenstange 37 und ihr Gegenstück auf die Achse 39 zu, und der Träger und der Schiessapparat schwenkt um die Achsen 40, 42 nach oben in Richtung des Pfeiles aus dem Weg.

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Als Beispiel für das öffnen des Abstichloches eines Phosphorofens nach der Erfindung wird das Sperrad 36 gedreht, um die Stangen 33 und 33a freizugeben, und der Zylinder 38 und sein Gegenstück werden scjbetätigt, dass sie den Träger um die Achsen 40, 42 in die in Fig. 5 dargestellte äusserste unterste Stellung verschwenken. Der Schiessapparat 20 wird auf den Schwenkachsen 41, 43 des Trägers 25 und aem Querteil 32 montiert und durch Drehung des Rades 35 in der Höhe gerichtet und in die Höheneinstellung mittels des Sperrades 36 festgelegt. Der Verschlussblock 21 wird in einem durch gestrichelte Linien in Fig. 4 dargestellten Bogen aus der Sichtlinie nach unten verschwenkt, und es kann nun durch den Lauf des Schiessapparates gesehen werden; die Steigung wird mittels des Rades 35 und der Horizontwinkel mittels der Kurbel 24 verstellt.

Nach Richten des Schiessapparates auf die Mitte des Abstichloches wird eine Patrone (Winchester Kai. 8,Super X Magnum₄Hackblei) in den Verschlussblock geladen, der mit dem Lauf zusammengesteckt ist, und der Schussapparat wird mittels des Handgriffes 44 gespannt und abgefeuert, wobei 85 g Hackschrot in das Rohr geschossen werden. Der Schiessapparat kann 5-mal oder öfter abgefeuert werden, wobei die Bruchstücke aus dem Rohrlcch zwischen den Schüssen mittelb Druckluft ausgeblasen werden, um die Schlagwirkung zu erhöhen, bis das Abstichrohr frei ist, und das geschmolzene Material aus dem Ofen ausläuft. Das Sperrad 36 wird dann gelöst, und der Schiessapparat durch Betätigung des Zylinders 38 und seines Gegenstücks nach oben und aus dem Wegjbev/egt.

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L e e r s

Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Aserr.sr»η - :!>r R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - i^ipi.-Jn^. r. Klinc,seiöen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE 29A1AA1

ΘΟΟΟ München 2 Bräuhausstra3o 4 Telefon Sammei-Nr. 22 53 41 Telegramme Zumpat Telex 5 2S979

Case 1777

FMC CORPORATION, 2000 Market Street Philadelphia, Pennsylvania 19103, USA

Patentansprüche ;

1. Verfahren zum öffnen eines Abstichloches, das durch ein Rohr gebildet ist, welches durch die Wand eines Phosphorofens verläuft,

gekennzeichnet durch,

- Abstützen eines Schiessapparaxes auf einem bewegbaren Träger in einer Lage oberhalb des Rohres,

- Bewegen des Schiessapparates und des Trägers nach unten derart, dass der Lauf des Schiessapparates in Höhe des Rohres liegt,

- Richten des Schiessapparates auf das Abstichloch in dieser Lage, und

- Abfeuern wenigstens einer Hackschrotladung durch den Lauf des Schiessapparates in das Bohrloch.

2. Gerät zum Öffnen eines Abstichloches nach dem Verfahren nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch,

- einen Schiessapparat mit einem Lauf,

- einen den Schiescapparat in einer auf das Abstichloch zu gerichteten Höhenlage abstützenden Träger,

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- eine Anordnung an dem Träger, um den Schiessapparat durch Bewegen des Laufes des Schiessapparates in axiale Ausrichtung mit dein Abstichloch einzustellen,

- eine den Träger oberhalb des Schiessapparates abstützende Schvvenkanordnung, die im wesentlichen rechtwinklig zum Abstichloch verläuft, und

- eine Anordnung zum Verschwenken des Trägers mit dem Schiessapparat um die Schwenkanordnung aus der Richtstellung in eine obere Stellung weg vom Ofen.

5. Gerät nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet , dass

die Anordnung zum Verschwenken des Trägers und des Schiessapparates ein mit Druckmedium betätigter Zylinder ist.

4· Gerät nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet , dass das Druckmedium Luft ist.

5. Gerät nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet , dass der Lauf des Schiessapparates Kaliber 8 hat.

6. Gerät nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet , dass die Ladung Hackblei ist.

7. Gerät nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Ladung Hackzink ist.

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8. vierät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass das Gewicht der Hackschrotladung etwa 85 g "beträgt.

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