DE295054C

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Publication number: DE295054C
Application number: DENDAT295054D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Vorrichtung zum Reduzieren von Erzen und hat insbesondere den Zweck, das Verfahren nach Patent 294160 durchzuführen. Dies Verfahren hat bekanntlich den Zweck, Erze aller Art direkt in Metalle zu verhütten, indem sie in der Form von geschmolzenen Tropfen in dem Maße ihrer Entstehung- auch aus dem Ofen entfernt werden. .

Der neue Apparat besteht in der an und für sich bekannten Kombination eines röhrenartigen Vorwärmers, in welchem Luft und Brenngase zum Verbrennen gebfacht werden, mit einem Ofen, der aus einer verhältnismäßig niederen Kammer mit einem Einlaß für zusätzliche Brennstoffe, sowie Vorrichtungen zum Entfernen von unverbrauchtem Brennstoff, Metall und Gangart in fester Form besteht.

Das A¥esen der Erfindung besteht darin, daß die Auslässe der Röhren, welche die Luft in das Innere der Reduzierkammer einblasen, in einem verhältnismäßig kleinen Abstand unterhalb des Gasauslasses liegen. Während die Luftzuführung bei Reduktionsöfen der bisherigen Art im unteren Teil, die Abführung der Gase aber im oberen Teil erfolgt und somit die einströmende Luft die gesamte Schüttung im Hochofen durchstreichen muß, erfolgt die Luftzuführung bei der neuen Vorrichtung etwa in der Mitte oder etwas unterhalb der Mitte des Ofens. Hierdurch erreicht man, daß in der Reduzierkammer eine außerordentlich hohe Temperatur entsteht und lediglich als Abgase sauerstoff freie, jedoch an Kohlenoxyd und Kohlenwasserstoff reiche Gase gewonnen werden.

Im weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine vorteilhafte Ausführungsform, insofern, als in die Reduzierkammer das Lufteinlaßrohr senkrecht gerichtet eingeführt ist, während in die Seitenwandung der Reduzierkammer besondere Luftkanäle eingeführt sind.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist die Erfindung in einer vorteilhaften Ausführung abgebildet, und zwar zeigt Fig. 1 eine gebrochene Ansicht eines Verhüttungsofens nach der Erfindung, und Fig. 2 eine vergrößerte abgebrochene Vertikalteilansicht der Reduzierkammer und der anliegenden Teile. ,

Bei der dargestellten Vorrichtung bezeichnet A die Reduzierkammer des Ofens, B eine Vorheizungsvorrichtung, welche im wesentlichen aus einer sich langsam drehenden geneigten Röhre besteht. C ist ein Schornstein, welcher mit dem oberen Ende der Röhre B verbunden ist.

Das Erz und das feste Brennmaterial werden in die Vorwärmröhre durch einen Trichter ι eingeführt, welcher mit derselben durch eine geneigte Röhre 2 verbunden ist, welche durch die Wand des Kamins C tritt. Die Röhre B muß mit einem schwer schmelzbaren Futter ausgekleidet sein. Bei einem Ofen, der ein Fassungsvermögen, von ungefähr 100 Tonnen täglich hat, was ein solcher von einer Reduzierkammer von 6,10 m Durchmesser leistet, hat die Röhre gewöhnlich einen Durchmesser von etwa 2,44 m und eine Länge von 36,60 m. Der Durchmesser des Kamins kann 2,44 m

sein. Die Röhre B wird von Rollen 3 getragen und durch eine Vorrichtung, welche nicht gezeichnet ist, gedreht. Das vorgewärmte Erz und der Brennstoff werden von dem Ende der Röhre B durch einen Krümmer 4 in bekannter Weise in das obere Ende der Reduzierkammer oder des Ofens A entladen. Die Kammer A hat meistens eine runde Form und besteht aus dem unteren Teil 5, welcher eine stumpf trichterförmige, nach unten sich verengende Innenfläche 5^a hat. Derselbe wird überragt von einem Dom oder einer halbkugelförmigen Wand 6, welche an ihrem oberen Ende eine verengte Öffnung 6^a aufweist,

^J5 durch welche das Erz und das Brennmaterial aus dem Krümmer 4 eintritt; j edoch darf der untere Teil der Kammer A an seiner inneren Seite nicht so eng ausgebildet sein, daß sich Verstopfungen einstellen können. Durch die Wände des Unterteiles 5 reichen Röhren 7, welche mit Luftregelungsvorrichtungen 7^a versehen sind. Durch den Krümmer 4 und den oberen Teil 8 der Reduzierkammer herabreichend ist eine Mittelröhre 9 angebracht, deren unteres Ende sich etwas oberhalb der Ebene der Seitenröhren befindet. Die innere Seite der Röhre 9 ist durch schwerschmelzbares Material g^a geschützt und enthält einen Wasserkühler 9⁶. Das obere Ende der Röhre 9 ist mit einer Luftregelungseinrichtung g^c versehen. Der obere Teil der Kammer A kann mit einem Wasserkühler 10 versehen werden. Wenn man es für zweckmäßig hält, kann man an der oberen Wand 6 der Kammer A Schüröffnungen mit Stöpsel n anbringen. Durch den Krümmer 4 reicht eine Röhre 12, welche mit einem Luftregelungsventil I2^a versehen ist und welche zur Einführung von Luft in den unteren Teil des Vorwärmers B dient. Die Röh- ren 7 und 9 müssen von weiter Form sein, um genügend Luft zur Erzielung einer großen Hitze an den inneren Enden der Röhren zuzulassen. Bei dem Verhütten von Eisenerzen ist es zweckmäßig, die Temperatur in der Nachbarschaft der inneren Enden genannter Röhren bei ungefähr 1927⁰ C zu halten, wobei Kohlendioxyd an diesen Stellen erzeugt wird. Wenn die Gase aufwärts steigen, so verwandeln sie sich in reduzierende Gase, und die Temperatur nimmt grad\veise ab. Die Röhre 12 muß einen weiten Querschnitt haben, um genug Luft zum Verbrennen der brennbaren Gase, welche in den Vorwärmer eintreten, einzulassen. Immerhin ist es wünschenswert, ein neutrales oder nicht oxydierendes Medium in dem Vonvärmer zu haben, wie man solches erhält, wenn man nur so viel Luft einführt, wie zum Verbrennen des gasförmigen Brennstoffes gerade genügt, so daß kein freier Sauerstoff, welcher den festen Brennstoff im Vorwärmer angreifen könnte, übrig bleibt. Die Temperatur in dem unteren Teil der Röhre B wird im wesentlichen z. B. bei der Reduzierung von Eisenoxyd auf ungefähr 1093⁰ C gehalten. Die Temperatur nimmt gradweise bis zu dem oberen Ende der Röhre B ab, und an dem oberen Ende derselben darf die Temperatur nicht über 260⁰ C hinausgehen.

Gewöhnlich befindet sich die Kammer A oberhalb eines Gestelles 13, welches von zylindrischer Form sein kann und dazu dient, die hocherhitzte Mischung von Erz und Brennmasse, welche die Beschickung absetzt, aufzunehmen. In diesem Gestell setzt sich die Reduzierung fort. Die Temperatur nimmt gegen das untere Ende dieses Gestelles ab. Zum Ablassen des Ofeninhaltes am unteren Ende des Gestelles 13 ist eine entsprechende Vorrichtung angebracht. In der Zeichnung ist ein hydraulischer Rammblock oder Schieber mit den Einschnitten 14* und 14^s verwendet, um das Material nach den Abfüllgruben 15 oder, wenn gewünscht, auf den Boden zu entladen. Die Grube 15 kann Wasser enthalten, oder aber man kann Wasser auf das abgezogene Material durch einen Schlauch spritzen, um, wenn ge\vünscht, das Brennmaterial abzulöschen und hierauf dasselbe von dem Erz zu trennen, worauf man es wieder in den Vorwärmer mit einer beliebigen Menge Erz bringen kann; eine verhältnismäßig kleine Menge Kohle oder Holz kann unmittelbar in die Reduzierkammer durch die Tür 17 gebracht werden.

Das zu verarbeitende Erz wird, wenn es hart ist, -gewöhnlich im zerriebenen Zustand angewendet, etwa in einer Größe von 25,4 mm oder weniger Durchmesser mit einer Charge von verkoktem oder verkohltem, festem Brennstoff, welche durch den Trichter 1 in das obere Ende des Vorwärmers B eingeführt werden. Wenn sich der Vorwärmer langsam herumdreht, so bewegen sich die Materialien durch ihre Schwere nach dem unteren Ende desselben und entleeren sich in die Reduzierkammer A. Auf diese Weise wird das Material praktisch ohne Unterbrechung in die Reduzierkammer entladen, so daß die Kammer durch die Mischung von Brennstoff und Erz voll oder wenigstens praktisch voll wird. In Fig. 2 ist der oben stumpf abgeschnittene Kegel der Beschickung oder der Charge in dem Ofen durch unterbrochene Linien 16 eingezeichnet.

Beim Durchgang durch den Vorwärmer wird das Erz und der Brennstoff stark vorgewärmt und bewirkt auf diese Weise einen schnellen Durchgang des Sauerstoffes in der Reduzierkammer, wodurch die Temperatur auf einer genügenden Höhe gehalten wird. Auf diese Weise werden die Metalle reduziert, und die Metallteilchen werden flüssig und

ballen sich zu Tropfen oder zu Massen von tropfenartigen Klumpen zusammen, wobei die Erzgruppen oder Büschel in der Tat voneinander getrennt sind und von Stücken, Klumpen oder Blöcken fester ko'hlenhaltiger Brennstoffe eingeschlossen werden. Auf diese Weise wird kein reinigendes Bad gebildet, und vor allem wird ein allgemeines Untereinanderfließen der erdigen Materialien oder der Gangart des Erzes vermieden. Wenn das Metall sich in dem Gestell nach abwärts bewegt, so setzt sich die Reduzierwirkung auf die Metalloxyde fort; wenn es sich aber dem unteren Ende des Gestelles nähert, so wird die Tempe-

*5 ratur gradweise niederer. Wenn das Erz und der Brennstoff durch die Reduzierkammer hindurchtritt, hängen Tausende von kleinen Metallteilchen oder Tröpfchen an dem Koks oder der Holzkohle, und wenn der Koks oder die Holzkohle nochmals durch den Ofen hindurchgelassen wird, so schmelzen diese kleinen Teilchen und wachsen zusammen, indem sie Tropfen oder tropfenartige Massen oder Massen von Tropfen und Tröpfchen bilden, und auf diese Weise bringen sie das Metall in solche greifbare Form oder Gestalt, daß man es durch irgendeine bekannte Arbeitsweise trennen oder sammeln kann..

Es ist zu beachten, daß die Vorwärmeröhre und der Kamin verhältnismäßig weiten Durchmesser haben, so daß die Gase frei hindurchtreten können, während die Reduzierkammer A eine verhältnismäßig geringe Höhe und einen weiten horizontalen Durchmesser hat.

Hieraus folgt, daß es durchaus praktisch ist, den Verhüttungsprozeß bei natürlichem Zug vorzunehmen. Auf diese Weise vermeidet man die hohen Ausgaben, welche sich bei Gebläseöfen einstellen, wie sie heute allgemein zur Erzeugung von Eisen in Anwendung sind.

Obwohl die Anwendung von Gebläseluft unnötig ist, so kann man doch, wenn gewünscht, ein Gebläse in Verbindung mit dem beschriebenen Ofen verwenden, wobei dann die Röhren entsprechend enger gewählt werden, und solch ein Gebläse kann mit verhältnismäßig geringen Kosten, betrieben werden, \veil nur ein geringer Druck angewendet werden muß. Da außerdem ein sehr hoher Prozentsatz der Wärmeeinheiten bei diesem Prozeß ausgenutzt wird und die Kohlenwasserstoffe, welche aus dem frischen Brennstoff, der unmittelbar in die Reduzierkammer A eingeführt wird, entstehen, zu Reduzierzwecken verwendet werden, so wird, wie leicht einzusehen, bei dem Verfahren in diesem Ofen weniger Luft verbraucht, als wie bei der Verwendung des Gebläseofens. In Hinsicht auf die vorhergehende Betrachtung ist es sehr wünschenswert, daß Platz für das unvermeidliche Anschwellen des frischen Brennstoffes am oberen Teil der Reduzierkammer A geschaffen wird und auch daß die Materialien, und besonders das Eisen, soviel als möglich außer Berührung mit der Ausfütterung der "5 Reduzierkammer gebracht werden, so daß die Wände der Kammer nidit zerstört werden. Dieses Ergebnis wird bei der hier beschriebenen Ausführung erreicht. Bei der Anwendung des beanspruchten Ofens kann man ein beinahe reines Eisen erzeugen. Wie allgemein bekannt, hat Schmiedeeisen ungefähr den doppelten Marktwert von Roheisen. Man wird daher verstehen, däß die Erfindung eines praktischen Reduzierofens, welcher es ermöglicht, ?>> Schmiedeeisen durch einen unmittelbaren Arbeitsgang herzustellen, von weitreichender Bedeutung ist.

Mangan kann in verhältnismäßig großen kugelartigen Massen ebenso wie in kleineren, aber noch durchaus greifbaren Tröpfchen durch dieselbe Behandlung, wie sie für Eisenerz beschrieben worden ist, erhalten werden. Kupfer kann auf dieselbe Art gewonnen werden, aber es wird etwas weniger Heizstoff benötigen und kann bei etwas niederer Temperatur gewonnen werden. Zink und Blei können auf dieselbe Weise gewonnen und in einem Verdichter, welcher nicht eingezeichnet ist, gesammelt werden, wobei zu beachten ist, daß die Verdampfungstemperatur dieser Metalle annähernd 1205⁰ C beträgt. Silber kann in derselben Weise wie Kupfer gewonnen werden.

Es soll bemerkt werden, daß es mit dem neuen Ofen durchaus möglich ist, durch einen unmittelbaren Prozeß und ohne Verwendung von Flußmitteln Metalle zu erhalten. Bei der Ausführung dieses Verfahrens braucht man keinen Kalk zuzusetzen. Bei Erzen, welche ¹Qo ein natürliches Flußmittel, wie z. B. eine Mischung von Kalk oder Magnesium oder beides mit dem hitzebeständigeren Silikat enthalten, werden die schlackenbildenden Bestandteile bei einer niederen Temperatur geschmolzen werden, als in dem Fall, wenn Silikat oder Kalk allein vorhanden ist. Auf jeden Fall muß das Verfahren so geleitet werden, daß das allgemeine Schmelzen der erdigen Bestandteile oder Gangart vermieden wird, ebenso wie das Entstehen eines Bades. Dies ist sehr wichtig, um die Verunreinigung der Metalle zu verhindern, welche eintritt, wenn alle Metalle zusammenfließen, wie dies bei dem Blaseverfahren der Fall ist.

' Bei dem dargestellten Ofen hat die Reduzierkammer bei oder in der Nähe ihres mittleren horizontalen Teiles · einen Durchmesser von 6,1 m, während die Höhe der oben genannten Kammer in ihrem mittleren Teil ungefähr 3,05 m beträgt. Der obere Teil der Kammer . hat die zusammengezogene Öffnung 6^a. Un-

terhalb des mittleren Teiles neigt sich die Innenkante der Kammer nach unten einwärts, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. In der Regel wird eine größere Anzahl von Röhren 7 angewendet. Acht solcher Röhren, von welchen jede einen Durchmesser von 58,42 cm hat, sind genügend, um dem unteren Teil der Reduzierkammer Luft zuzuführen. Die mittlere vertikale Röhre 9 kann einen Durchmesser von 61 cm oder mehr haben. Die Horizontalröhren liegen derart einander gegenüber, daß sie sich bei der Verteilung der Luft innerhalb der Beschickung unterstützen. Die verhältnismäßig kleine Menge von frischen Brenn-Stoffen, welche Kohlenwasserstoff enthält, wie bituminöse Kohle oder Holz, wird in der Hauptsache in die Reduzierkammer unmittelbar durch die Einfüllvorrichtung 17 eingebracht, so daß die Kohlenwasserstoffe, wenn

ao sie abdestilliert sind, als Reduziergase verfügbar sind. Obwohl die mittlere vertikale Röhre 19 von dem oberen Teil der Reduzierkammer herabhängend gezeigt ist, soll die Erfindung nicht auf eine derartige Anordnung beschränkt sein und auch nicht auf die Be^ nutzung einer einzelnen mittleren oder einer mittelbaren A^ertikalröhre.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Vorrichtung zum Reduzieren von Erzen, bei welcher eine Mischung von Erz und Brennstoff in einer Röhre, in deren unteren Teil Luft in regelbarer Menge zur Verbrennung der brennbaren Gase und zur Erzeugung einer neutralen Atmosphäre eingeblasen werden kann, vorgewärmt wird, und welche die Mischung auf einen Ofen liefert, der aus einer verhältnismäßig niedrigen Kammer mit einem Einlaß für zusätzlichen Brennstoff und Vorrichtungen zum Entfernen von unverbrauchtem Brennstoff, des Metalls und der Gangart in fester Form und Vorrichtungen zum Einführen des brennbaren Gases in den Vorwärmer besteht, gekennzeichnet durchRöhren in der Reduzierkammer zum Einblasen von Luft in das Innere derselben in einem verhältnismäßig kleinen Abstand unterhalb des Gasauslasses.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein inneres, meist senkrecht in die Reduzierkammer sich erstreckendes Rohr.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durchRöhren, welche durch die Seitenwände der Reduzierkammer führen und Luft in die Masse des Erzes in der Reduzierkammer leiten, und zwar in genügender Menge zur Erzeugung einer genügend heißen, reduzierenden und metallverflüssigenden Temperatur, um das Metall, wenn es sich gebildet hat, zu schmelzen und Tropfen bilden zu lassen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein Gestell, welches die untere Fortsetzung der Reduzierkammer unterhalb der seitlichen Röhren bildet und mit Vorrichtungen zum Entfernen des Erzes und des Brennstoffes am Boden versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.