DE3139278A1

DE3139278A1 - Pyrometallurgische ofenanlage, insbesondere zum schmelzen von erzkonzentrat und nachbehandeln der schmelze

Info

Publication number: DE3139278A1
Application number: DE19813139278
Authority: DE
Inventors: Friedrich 5000 Köln Megerle
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1981-10-02
Filing date: 1981-10-02
Publication date: 1983-04-21
Also published as: CA1177644A; IT8249193A0; US4389041A; IT1149375B; AU8771182A; ZA827215B

Description

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Anlage zum Patentgesuch der

Klöckner-Humboldt-Deutz

Aktiengesellschaft

vom 9. September 1981

Pyrometallurgische Ofenanlage, insbesondere zum Schmelzen von Erzkonzentrat und Nachbehandeln der Schmelze

Die Erfindung betrifft eine pyrometallurgische Ofenanlage, insbesondere zum Schmelzen von Erzkonzentrat und Nachbehandeln der Schmelze, mit Ofenwänden, deren wenigstens mit der Schmelze und/oder Schlacke in Kontakt kommender Bereich aus einzelnen von Kühlmedium durchströmten Kühlelementen zusammengesetzt ist.

Bei einer bekannten pyrometallurgischen Ofenanlage zum . Beispiel zur Erschmelzung von feinkörnigem sulfidischem Bleierzkonzentrat (DE-OS 29 35 394, Figuren 4 und 5) sind die Ofenwände in dem Bereich, der mit der flüssigen Schlacke in Berührung kommt, aus einzelnen, zum Beispiel aus Kupfer bestehenden Kühlkästen zusammengesetzt, die von Kühlwasser durchströmte Kühlkanäle aufweisen. Aufgrund der starken Kühlwirkung friert eine dünne Schlackenschicht an der inneren AuGerioberfläche der Kühlkästen fest und schützt diese vom Angriff durch das heiße aggresive Schlackenbad. Die sich über die gesamte Schlackenbadhöhe erstreckenden Kühlkästen sind infolge ihrer Größe verhältnismäßig schwer

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und unhandlich. Ein Auswechseln einzelner Kühlkasten ist nur bei kaltem Ofen möglich, weil bei heißem Ofen die unmittelbar benachbarten, außen fest verspannten Kühlkasten infolge ihrer Wärmedehnung fest sitzen, auch wenn man die Stoßflächen der horizontal benachbarten Kühlkasten konisch ausbilden würde, wobei bei letzterer Lösung nur immer jeder zweite Kühlkasten unmittelbar demontierbar wäre, ohne daß vorher die jeweils benachbarten Kühlkasten ausgebaut werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ofenanlage zu schaffen mit Ofenwänden, deren mit flüssiger Schlacke in Kontakt kommende Kühlkästen bzw. Kühlelemente einfach montierbar und demontierbar sind, im Reparaturfall sofort nach Abstich der Schlacke bei heißem Ofen einzeln austauschbar sind (damit nur kurze Betriebsunterbrechnungen der Ofenanlage) sowie noch weitere Vorteile aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Ofenanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen" des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Ofenanlage bestehen die mit der Schlacke in Kontakt kommenden Kühlkästen aus übereinanaer angeordneten horizontal liegenden und mit

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Kühlmittelkanälen versehenen plattenförmigen Kühlelementen, vorzugsweise aus Kupfer, von denen immer jeweils mehrere übereinander angeordnete Kühlelemente an einem gemeinsamen türähnlich gebauten Kühlelementträger vorzugsweise aus Stahlblech lösbar befestigt sind. Die über jeweils ein Gelenk nach außen aus der Ofenwand herausschwenkbaren türartigen Kühlelementträger sind ihrerseits über Stützelemente nach außen an einer ortsfesten Stützkonstruktion abgestützt. Die vergleichsweise leichtgewichtigen Kühlelemente sind bei der Montage und Demontage einfach handzuhaben. Im Reparaturfall wird die im Ofen befindliche Schlacke abgestochen, die Stützelemente zwischen den türartigen Kühlelementträgern und der ortsfesten Stützkonstruktion werden entfernt und bei noch heißem Ofen können der betreffende Kühlelementträger nach außen aus der Ofenwand herausgeschwenkt und die am Kühlelementträger beispielsweise durch eine Schiebeverbindung lösbar befestigten einzelnen Kühlelemente einfach und schnell ausgewechselt oder sogar untereinander ausgetauscht werden, weil die einzelnen Kühlelemente gleich groß sind. Aufgrund von Reparaturarbeiten an den wassergekühlten Kühlelementen hervorgerufene Betriebsunterbrechungen werden so auf ein Minimum reduziert. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion wird eine klare Trennung zwischen den die Kühlfunktion übernehmenden Kühlelementen und den die Tragfunktion übernehmenden Trag-

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und Stützelementen eingehalten. Zwischen den horizontal benachbarten türartigen Kühlelementträgern ragen die plattenförmigen Kühlelemente mit ihren Kühlwasseranschlußleitungen aus der Ofenwand nach außen heraus. Durch die Schiebesitzverbindung zwischen den türartigen Kühlelementträgern und den daran befestigten einzelnen plattenförmigen Kühlelementen sind diese im Falle von Wärmedehnungen freibeweglich. Die an der ortsfesten Stützkonstruktion abgestützten türartigen Kühlelementträger können ebenfalls Wärmedehnungen mitmachen. Insgesamt ist die erfindungsgemäße Konstruktion durch ein großes Verhältnis zwischen der wirksamen Ofenwand-Kühlfläche und dem Gewicht der Kühlelemente gekennzeichnet, bei gleichzeitiger sehr schneller Zugänglichkeit zum Ofeninneren.

Die Erfindung und deren weiteren Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die

erfindungsgemäße pyrometallurgische Ofenanlage längs der Linie I - I der Figur 2,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch die Ofenanlage längs der Linie II - II der Figur 1,

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Fig. 3 in vergrößerter Darstellung die Einzelheit III der Figur 2,

Fig. 4 die Ansicht in Richtung der Pfeile IV - IV der Figur 2,

Fig. 5 eine gegenüber Figur 1 abgewandelte

Ausführungsform als Vertikalschnitt längs der Linie V-V der Figur 6,

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie VI - VI der Figur 5.

Die in den Figuren gezeigte pyrometallurgische Ofenanlage dient zum Beispiel zur Erschmelzung von feinkörnigem sulfidischem Bleierzkonzentrat. In der über ein Fundament nach unten abgestützten Ofenwanne IO sammelt sich die Bleischmelze 11 mit der Bleibadoberfläche 12. Darüber liegt ein Schlackenbad 13 mit der Schlackenbadoberfläche 14. Der mit der Schlacke 13 in Berührung kommende Teil der Ofenwand ist durch einzelne, horizontal übereinander angeordnete und von Kühlwasser durchströmte plattenförmige Kühlelemente 15, 16, 17, 18 geschützt, die vorzugsweise aus Kupfer bestehen. Infolge der starken Kühlwirkung friert an der Oberfläche der Kühlelemente 15 bis 18 eine dünne Schlackenschicht fest, welche die Oberfläche der Kühlelemente vor dem Angriff durch das Schlackenbad schützt.

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Wie deutlich in Fig. 1 zu sehen ist, springen von der
Rückseite der Kühlelemente 15 bis 18 Halteelemente 19 vor, mittels deneri die Kühlelemente in horizontale Schienen 20,

21 eingeschoben sind, die von der Vorderseite eines
Kühlelementträgers 22 vorspringen, der aus einem nach außen offenen Stahlblechgehäuse besteht. Im Kühlelementträger 22 ist an Armen 23, 24 jeweils ein oberes und unteres Gelenk 25, 26 angeordnet, wobei die Gelenke 25, 26 über
Stützelemente bzw. Scharniere 27, 28 an einem vertikalen
Träger 29 befestigt sind. Zur Entlastung der Gelenke und
Scharniere ist der Kühlelementträger 22 mit seiner
Unterseite im Betriebszustand an der Ofenwanne 10
abgestützt.

Nach dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind vier
horizontal übereinander angeordnete plattenförmige
Kühlelemente 15 bis 18 an dem gemeinsamen Kühlelementträger

22 lösbar befestigt. In Figur 2 sind drei solche horizontal benachbarte Kühlelementträger 22, "30; 31 zu sehen, die alle jeweils vier plattenförmige Kühlelemente tragen. So wie der Kühlelementträger 22 sein Gelenk 26 hat, weist der
Kühlelementträger 30 das Gelenk 32 und der Kühlelementträger 31 das Gelenk 33 auf, wobei mittels dieser Gelenke
jeder Kühlelementträger türartig nach außen in Richtung des Pfeiles 34 aus der Ofenwand herausschwenkbar ist, gezeigt
in Fig. 2 am Kühlelementträger 31, bei dem das obere

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plattenförmige und von Kühlwasser durchströmte Kühlelement 35 zum Auswechseln gerade in Richtung des Pfeils 36 herausgezogen wird, während sich das untere Kühlelement 37 noch in seiner eingeschobenen Betriebsstellung befindet=

Wie noch in Fig. 2 zu sehen ist, weist die ortsfeste Stützkonstruktion vertikale Träger 29, 38, 39, 40 auf mit einem Abstand von beispielsweise 2,40 m, der dem Abstand der Gelenke 26, 32, 33, benachbarter Kühlelementträger 22, 30, 31, sowie etwa deren horizontaler Länge entspricht» Die vertikalen Träger 29, 38, 39 sind durch horizontale Träger 41, 42 miteinander verbunden, zwischen denen und inneren Versteifungsrippen 43 bis 46 der Kühlelementträger 22, 30 Keile 47 bis 50 einschiebbar sind, so daß im Betriebszustand die türartig schwenkbaren Kühlelementträger fest abgestützt sind. Während die Länge jedes plattenförmigen Kühlelementes zum Beispiel etwa 2,40 m beträgt, beträgt die Hohe aller vier horizontal übereinander angeordneten Kühlelemente beispielsweise etwa 1,30 m. Die Gelenke bzw. Drehpunkte der einzelnen Kühlelementträger liegen vorzugsweise in der Nähe eines Endes dieser Träger.

Nach den Figuren 2 und 3 weisen die horizontal benachbarten Kühlelementträger 30, 22 einen Abstandsspalt auf, durch den das am Kühlelementträger 30 befestigte Kühlelement 51 mit

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seinem an einer Seite nach außen gebogenen Längsende 52 sowie mit seiner Kühlwasser-Zu- und Abflußleitung 53, 54 nach außen aus dem Ofeninneren herausgeführt ist, wobei die benachbarten Kühlelementträger 30, 22 im Bereich des Abstandsspalts durch eine Spanneinrichtung 55 wie zum Beispiel Schraubenbolzen miteinander .verbunden sind. Der Abstandsspalt ist nach Figur 3 äußerndem noch durch Dichtungsschnüre 56 zum Beispiel aus Asbest abgedichtet, die beim Anfahren der Ofenanlage für eine gasdichte Abdichtung des Ofeninnenraums sorgen. Nach Figur 1 haben die vorzugsweise aus Kupfer bestehenden plattenförmigen Kühlelemente jeweils einen Kühlwasservorlaufkanal 56 und einen mit diesem verbundenen darüberliegenden Kühlwasserrücklaufkanal 57. Aus der Ansicht der Figur 4 ist zu sehen, daß von den jeweils vier horizontal übereinander angeordneten Kühlelementen 51, 51a bis 51c das jeweils unterste Kühlelement 51c an eine Kühlwasserzulaufleitung und das jeweils oberste Kühlelement 51 an eine Kühlwasserablaufleitung 54 angeschlossen sind, während die Kühlwasserkanäle der benachbarten Kühlelemente miteinander durch U-förmige Umlenkrohrbögen 53 verbunden sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 haben die vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Kühlelemente 59, 60 im Vertikalschnitt eine winkelförmige Gestalt und umgreifen die Oberkante und Unterkante des aus Stahlblech bestehenden Kühlelementträgers 61 mit Gelenk 62, 63.

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Bei dieser Konstruktion ist der Übergang des ,Ofenwandbereichs vom unteren Kühlelement 60 zur Ofenwanne 10 sehr gut geschützt, weil sich infolge der großen Kühlkontaktfläche in jedem Fall beim Betrieb der Ofenanlage eine ausgefrorene Schlackenschutzschicht an der Ofeninnenwandung sowie in etwaigen Innenwandspalten bildet. Dem gleichen Zweck dient nach Figur 6 die Überlappung 64, 65 nebeneinander benachbarter Kühlelemente 66, 60 im Bereich des Abstandsspalts zwischen nebeneinander benachbarten Kühlelementträgern 67, 61.

Wärmedehnungen in der Ofenwand.werden aufgenommen durch den Schiebesitz zwischen den Kühlelementen und ihren Trägern sowie nach Figur 2 durch die in horizontaler Richtung verschiebliche Lagerung 68 der Scharniere 69, die jeweils das Gelenk 33 des jeweiligen Kühlelementträgers 31 tragen.

Im Fall der Reparatur eines oder mehrererer der Kühlelemente wird in der Ofenanlage zunächst die Schlacke 13 abgestochen. Dann wird, wie aus Fig* 2 anschaulich hervorgeht, die Spanneinrichtung 55 bzw«, eine dieser entsprechende Spanneinrichtung gelöst. Nachdem die Keiistücke 49, 50 sowie die horizontalen Träger 42 bzw. die entsprechenden Teile an der benachbarten Stelle demontiert sind, kann nach Abmontieren des Kühlwasserzulauf- und Ablaufschlauchs der jeweilige Kühlelementträger,

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demonstriert am Kühlelementträger 31 der Figur 2, ganz einfach in Richtung des. Pfeiles 34 nach außen aus der Ofenwand herausgeschwenkt werden und zwar bei noch heißem Ofen. Dann wird das jeweils beschädigte Kühlelement einfach herausgezogen und durch ein neues Kühlelement ersetzt,so daß das alte Element in Ruhe repariert werden kann. In umgekehrter Reihenfolge wird der Ofen wieder geschlossen und in Betrieb genommen. Durch Reparaturen an den Kühlelementen verursachte Betriebsunterbrechungen der Ofenanlage werden auf ein Minimum reduziert.

Leerseite

Claims

9. September 1981 ...I«. .:.'..· \." .:. _K hTD¹ ^ ^Q Chr/Gn H 81/39

Patentansprüche

1. Pyrometallurgische Ofenanlage, insbesondere zum Schmelzen von Erzkonzentrat und Nachbehandeln der Schmelze, mit Ofenwänden, deren wenigstens mit der Schmelze und/oder Schlacke in Kontakt kommender Bereich aus einzelnen von Kühlmedium durchströmten Kühlelementen zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere benachbarte Kühlelemente (15 bis 18 bzw. 59, 60) jeweils an einem gemeinsamen Kühlelementträger (22 bzw. 61) lösbar befestigt sind, der nach außen an einer ortsfesten Stützkonstruktion (29) über Stützelemente (49, 41) abgestützt ist mit jeweils mindestens einem Gelenk (25, 26 bzw. 62, 63) pro Kühlelementträ'ger, durch welches jeder Kühlelementträger türartig nach außen aus der Ofenwand herausschwenkbar ist.

2. Ofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder vorzugsweise aus Stahlblech bestehende Kühlelementträger (22 bzw. 61) an seiner thermisch beanspruchten Seite mehrere übereinander angeordnete, horizontal liegende und vorzugsweise aus Kupfer bestehende Kühlelemente (15 bis 18 bzw. 59, 60) trägt.

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3. Ofenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelementträger (22) an ihrer thermisch beanspruchten Seite Horizontal-Nuten (20, 21) aufweisen, in welche die einzelnen übereinander angeordneten Kühlelemente (16) mit von ihrer Rückseite vorspringenden Halteelementen (19) einschiebbar sind.

A. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kühlelementträger (22) jeweils aus einem zur außenliegenden ortsfesten Stützkonstruktion (29) hin offenen Stahlblechgehause besteht, in dem jeweils ein oberes und unteres Gelenk (25, 26) angeordnet sind, die ihrerseits über entsprechende Scharniere (27, 28) an der Stützkonstruktion (29) befestigt sind.

5. Ofenanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkonstruktion vertikale Träger (29, 38 bis 40) aufweist mit einem Abstand voneinander, der dem Abstand der Gelenke (26, 32, 33) benachbarter Kühlelementträger (22, 30, 31) sowie etwa deren horizontaler Länge entspricht, daß die vertikalen Träger durch horizontale Träger (41, 42) miteinander verbunden sind und daß zwischen den horizontalen Trägern und inneren Versteifungsrippen (43 bis 46) der Kühlelementträger Keile (47 bis 50) einschiebbar sind.

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6. Ofenanlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontal benachbarten Kühlelementträger (22, 30) voneinander einen Abstandsspalt aufweisen, durch den die am Kühlelementträge.r befestigten Kühlelemente (51, 51a bis 5^Lc) mit ihren an einer Seite nach außen gebogenen Längsenden (52) sowie mit ihren Kühlmedium-Zu- und Abflußleitungen (53) nach außen aus dem Ofeninneren herausgeführt sind, wobei die benachbarten Kühlelementträger im Bereich des Abstandsspalt durch Spanneinrichtungen (55) miteinander verbunden sind.

7. Ofenanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontal.übereinander angeordneten, vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Kühlelemente (15 bis 18) eine plattenförmige Gestalt haben und jeweils einen Kühlmittelvorlaufkanal (56) und einen mit diesem verbundenen, darüberliegenden Kühlmittelrücklaufkanal (57) aufweisen.

8. Ofenanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kühlelemente gleich groß und damit austauschbar sind.

9. Öfenanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die horizontal benachbarten Kühlelemente {66, 60) im Bereich des Abstandsspalts benachbarter Kühlelementträger (67, 61) überlappen (64, 65).

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10. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente (59, 60) eine winkelförmige Gestalt haben und die Oberkante bzw. die Unterkante des Kühlelementträgers (61) umgreifen.