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Publication number: DE297525C
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KAISERLICHES

PATENTAMJ

Bei der Reduktion von Oxyden, wie Eisenerz, Manganerz u. dgl., sowie bei der Herstellung von Calciumcarbid und Ferrosiücium hat man bereits vorgeschlagen, die Erze bzw. Oxyde und den zur Reduktion benutzten Kohlenstoff getrennt in den Ofen einzuführen bzw. das nach der Reduktion verbleibende Kohlenoxyd durch Verbrennung mit Luft zur Vorwärmung der oxydischen Erze zu verwenden. Hierbei wird zumeist der Kohlenstoff einfach in den unteren Teil des Ofens lose eingefüllt, so daß eine Mischung mit dem schwereren Erz nicht stattfindet. Zur Verbrennung des Kohlenoxydgases benutzt man sodann reine Luft, so daß die bereits ohnehin hohe Temperatur des Kohlenoxyds noch weiter erhöht wird. Infolgedessen werden entweder die Ofenwandungen gefährdet oder das Erz zum Fließen gebracht, so daß es in der Reduktionszone für das Kohlenoxydgas undurchdringlich wird.

Durch die Erfindung sollen nun die erwähnten Mängel beseitigt und die sich aus ihnen ergebenden Energieverluste vermieden werden. Zu diesem Zweck wird die Reduktion der Oxyde im elektrisch beheizten Schachtofen mit getrennter Zuführung der Erze und des Kohlenstoffs in der Weise ausgeführt, daß das oxydische Erz gegebenenfalls mit seinen Zuschlägen am oberen Ende des Schachtes eingeführt und im unteren Teile des Schachtes oberhalb des Schmelzraumes mit unter mechanischem Druck zugr führtem Kohlenstoff gemischt sowie das dabei gebildete Kohlenoxyd auf das Erz in der oberen Vorwärmungszone zur Einwirkung gebracht wird.

Hierdurch werden beträchtliche Ersparnisse an Kohlenstoff und elektrischer Kraft erzielt.

Das sich bei der Reduktion des Erzes mittels festen Kohlenstoffes ergebende Kohlenoxydgas wird also gezwungen, an dem in der oberen Vorwärnningszone erhitzten und im Verlaufe des Verfalirens nach unten gleitenden Erze vorbeizustreichen, so daß eine teilweise Zersetzung des Erzes durch Kohlenoxyd möglich wird.

Nachdem das Kohlenoxyd genügend Zeit hatte, auf das Erz reduzierend einzuwirken, falls solche Reduktion, wie im Falle von Mangan-, und Eisenerzen, möglich ist, wird der Überschuß an CO durch Einführung von einer Mischung von Luft und verbranntein Gas in den Schacht im oberen Teil des Ofens gänzlich oder teilweise verbrannt. Die Menge der zugeführten Mischung aus Luft und verbranntem Gas ist so geregelt, daß die Temperatur nicht zu hoch ansteigen kann, wodurch das Erz sintern und für das Reduktionsgas in dem unteren Teil des Schachtes undurchlässig werden würde.

Falls die Reduktion des Erzes in dem unteren Teil des Schaclit.es noch so viol C O verbraucht, daß der Überschuß an Gas nicht genügt, um die Ladung auf die zur Reduktion erforderliche Temperatur zu bringen, kann Generatorgas auf demselben Niveau eingeführt werden wie die Mischung aus Luft und verbranntem Gas.

Der feste Kohlenstoff wird am besten an

Claims

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einer solchen Stelle eingeführt, daß er eine möglichst vollständige Reduktion der Oxyde bewirkt, bevor sie. die Elektroden erreichen, damit diese soviel als möglich gegen Zersetzung durch die Oxyde geschützt werden.

Ihn den vorteilhaftesten Betrieb zu erzielen, muß das Verhältnis zwischen Luft und verbranntem Gas derart sein, daß die Temperatur auf dem höchst zulässigen Punkte gehalten wird,

ίο der erreicht werden darf, ohne das Krz zum Sintern zu bringen.

In der Zeichnung ist beispielsweise eine. Ausführungsform eines Ofens zur Ausführung des Verfahrens im senkrechten Schnitt dargestellt.

Der Ofen besteht aus einem weiten Tiegel oder Schmelzraum ti, der durch ein Gewölbe oder einen Deckel b abgedeckt ist, über welchem sich ein Schacht c befindet. Ander Verbindungsstelle mit dem Schmelzraum ist der Schacht

ao von genügend kleinein Durchmesser, um die. Elektroden /' durch öffnungen in dem Gewölbe // in den Schmelzraum α entweder senkrecht oder geneigt einzuführen. Das Gewölbe des Schmelzrauiv.es ist von besonderer Bauart, und besteht ans Magnesitziegeln, welche die hohe Temperatur, der sie ausgesetzt sein würden, falls sich ein Lichtbogen zwischen den Elektroden und der Oberfläche der Charge bilden· sollte, aushalten, und welche von kochender basischer, eisenhaltiger Schlacke nicht angegriffen werden.' Die Elektroden werden in die Charge so weit eingeführt, daß die Bildung von großen Lichtbögen verhindert und es erreicht wird, daß die Charge genügend Kontakttläche findet, um nur kleine Lichtbögen an den Berührungsste.llen zwischen den Elektroden und der Charge und zwischen den Stücken, aus welchen die Charge besteht, aufkommen zu lassen.

Die Vorrichtung zum Einführen des festen Brennstoffes (Holzkohle, Koks, Anthrazit) ist am unteren Teil des Schachtes c angebracht. Sie besteht aus einem in den Schacht einmündenden Füllrohr f mit einer Schraube s, die durch einen Elektromotor o. dgl. angetrieben wird und einen genügenden Druck auf die Kohle ausübt, um den Druck der Charge im Schacht zu überwinden. Die Kohle wird der Schraube s aus einem Trichter / angeführt. Es ist vorteilhaft, die Kohle gleichzeitig von mehreren Seiten einzudrücken und die Einrichtung zur Einführung des Kohlenstoffes nicht genau radial, sondern halb radial, halb tangential anzuordnen, wodurch .der ganzen Charge eine Schraubbewegung erteilt wird, welche, für die innige

Mischung, von Erz und Kohle vorteilhaft ist.

Werden Oxyde, wie Eisenerz oder Manganerz,

reduziert, so wird der untere Teil C₁ des Schach- · tes unmittelbar oberhalb der Füllvorrichtung /"' verwendet, um dem Kohlenoxyd, welches sich in dem unteren Teil des Ofens bildet, Gelegenheit zu geben, auf die vorerhitzten Oxyde ohne ! Behinderung durch feste Kohlenstoffe einzuwirken und sie zu reduzieren, wodurch eine > vollständigere Reduktion dieser Erze durch ; das Kohlenoxydgas ermöglicht wird, als es in : öfen der Fall ist, bei welchen der Kohlenstoff von Anfang an mit dem Krz zusammen eingeführt wird.

Der darüber befindliche Teil c, des Schachtes ' wird für die Vorwärmung der Ladung verwendet. Bei Calciumcarbid und Ferrosilicium beginnt dieser Teil schon ,unmittelbar oberhalb der Einfüllvorrichtungen für den festen Kohlenstoff. Die Vorwärmung erfolgt teils durch die in den Gasen von dem unteren Teil des Ofens mit-■ geführte Wärme, teils dadurch, daß diese Gase ganz oder teilweise durch. Zuführung einer Mischung von Luft und verbrannten Gasen durch die Ventilatoren ν und ti,, die Luftleitung / und die Düsen (/ verbrannt werden, und schließlieh auch noch dadurch, daß Generatorgas durch die Düsen d zugeführt wird. Dies letztere ist nur dann erforderlieh, wenn das im Schnuizraum ;/ erzeugte Kohlenoxyd vom Erz im Teil r, so vollständig verbrannt wird, daß nicht genügend Wärme durch die Verbrennung des verbleibenden .Restes erzeugt werden kann, um die Charge auf die erforderliche Temperatur zu bringen.

Die verbrannten Gase können, wenn eine vollständige Verbrennung im Schacht. <■' stattfindet, der Gicht g des Schachtes <· oder einem beliebigen Schornstein entnommen werden. Die Gicht ist in der bei gewöhnlichen Hochöfen üblichen Bauart ausgeführt und so eingerichtet, daß das den Ofen verlassende Gas aufgefangen werden kann. Dieses Gas kann, wenn es genügend reich ist, für andere Zwecke verwertet werden.

Ihn den Gasen genügend Zeit zu lassen, ihre Wärme abzugeben, und um ihre Geschwindigkeit zu verringern, gibt man dem zylindrischen Teil oberhalb der Verbindungsstelle mit dem Schmelzraum, soweit es die unbehinderte. Bedienung der Elektroden zuläßt, einen größeren Querschnitt. Der Vorteil eines solchen erweiterten Schachtes ist bei diesem Ofen derselbe wie bei einem gewöhnlichen Hochofen, d. h. vermehrter Raum, ohne die Höhe des Ofens zu vergrößern, und verringerte Gasgeschwindig- no keit.

Pa tk ν τ - A N s ν ldk'ii κ:

ι. Verfahren zum Reduzieren von Oxyden, us insbesondere denen des Eisens und Mangans, im elektrisch beheizten, mit einem Schmelzraum versehenen Schachtofen, mit getrennter Zuführung der Erze 0, dgl. und des festen Kohlenstoffs und Vorwärmung des Erzes iao o. dgl. durch die bei der Reduktion entstehenden kohlenoxydhaltigen Gase im obe-

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ron Teil des Selfnchtofons, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Kohlenstoff zwecks innigen Misehens mit dem heißen, aus dem oberen Toil des Ofens herabrutschendcn Erz unter mechanisehem Druck 'noch oberhalb des Sehmolzraumes in den (MVn eingeführt wird, und daß das im Ofonselmcht aufsteigende kohlenoxydhaltige das im oberen Teil des Ofens dureh Zuführung von Luft so verbrannt wird, dal! es das aufgegebene Krz o. dgl. zwar vorzuwärmen, aber noch nicht zum Sintern zu bringen vermag.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Verbrennungstemperatur ties aus der Reduktionszone entweichenden kohlenoxycthaltigcn Gases ein Gemisch von Luft, und bereits verbrannten Gasen in das Schachtinne/o oberhall) der Einführungsstelle der Kohle e'ngcführt wir.1. ' ao
j. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Erzielung der für die Reduktion erforderlichen Temperatur zu geringer Kohlenoxydüberschuß durch Einführen von Generatorgas unterhalb der Vorwürnnmgszone des, Schachtes gesteigert wird. .
4. Ofen zur Ausführung des Verfahrens nach Anspiueh i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungsrohre für den festen Kohlenstoff so weit tangential zum OfeiiquerschnitL angeordnet sind, daß sie der Charge im Ofen eine Schraubbtwegung zu erteilen vermögen. '.'.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.