DE344712C - Verfahren zum Verfestigen mit Brennstoff vermischter feiner Eisenerze u. dgl. im Schachtofen - Google Patents

Verfahren zum Verfestigen mit Brennstoff vermischter feiner Eisenerze u. dgl. im Schachtofen

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DE344712C
DE344712C DEG50353D DEG0050353D DE344712C DE 344712 C DE344712 C DE 344712C DE G50353 D DEG50353 D DE G50353D DE G0050353 D DEG0050353 D DE G0050353D DE 344712 C DE344712 C DE 344712C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16Sintering; Agglomerating
    • C22B1/214Sintering; Agglomerating in shaft furnaces

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Description

  • Verfahren zum Verfestigen mit Brennstoff vermischter feiner;-Eisenerze u. dgl. im Schachtofen. _ Beim Agglomerieren von Zusammenballungen aus feinen Eisenerzen mittels Koksgrus im Schachtofen wurde vereinzelt ein Erzeugnis erhalten, welches bei beträchtlicher Festigkeit eine wesentlich höhere Porosität aufwies,- als sie beim normalen Sintervorgang auftrat. Mit dem letzteren ist infolge des teilweisen Schmelzens nämlich * immer eine gewisse Verglasung verbunden. Die guten Eigenschaften des eingangs erwähnten Erzeugnisses gaben darum zur Nachforschung nach den Bedingungen, unter denen es sich bilden konnte, Veranlassung und weiter auch zu der Aufgabe, den Ofenbetrieb im Sinne dieser Bedingungen zu führen. Für die Weiterverarbeitung im Hochofen hat nämlich dasjenige Agglomerat den größeren Wert, welches bei annähernd gleicher Festigkeit am wenigsten verglast ist.
  • Als Ursache für das Auftreten eines sehr porösen Agglomerates in dem mit Koksgrus befeuerten Schachtofen wurden Ausnahmebedingungen erkannt, die in Zufallsmomenten der Feuerführung liegen, und die darauf hinauslaufen, daß das in der eigentlichen Sinterzone noch nicht verglaste Stück kurz danach in Berührung mit außerordentlich heißer Luft kommt, aus welcher es Sauerstoff unter Überführung von Oxydul oder Oxyduloxyd zu Oxyd aufnimmt. Diese Anlagerung von Sauerstoff wirkt ähnlich einem Kristallisationsvorgange, der sich gleichmäßig im Innern des Stückes vollzieht und eine Verkittung der einzelnen Stückchen innerhalb des Skeletts bei entsprechender Raumvermehrung zur Folge hat. Da aber die Menge des angelagerten Sauerstoffs verhältnismäßig nur gering ist, so tritt die Abnahme des Porenraumes kaum in Erscheinung, dagegen ist die Festigkeitszunahme infolge der Sauerstoffanlagerung ganz bedeutend.
  • Das neue Verfahren ermöglicht es nun unter anderen, die Bedingungen für das Auftreten der erwähnten Erscheinung dauernd im Ofen- -betrieb einzuhalten, so daß danach ein für die Weiterverarbeitung hervorragend geeignetes Agglomerat erhalten wird.
  • Das Verfahren besteht darin, daß man dem Schachtofen Zusammenballungen mit etwas darin gleichmäßig verteiltem, feinem Kohlenstoff zuführt, daß man sie in einer verhältnismäßig niedrigen Schicht über der Verbrennungszone bei nur mäßiger Versinterung schnell erhitzt, um durch den beigemischten Kohlenstoff Eisenoxyd zu Oxydul zu reduzieren, und daß man die Erhitzung durch gasförmigen Brennstoff (z. B. Gichtgas, Generatorgas, Mischgas o. dgl.) bewirkt, wobei dieses Gas in die Verbrennungszone eingeführt und mittels im Ofen aufsteigender Luft verbrannt wird.
  • Man kann das Verfahren auch noch so ausführen, daß man die Zusammenballungen durch Beimischen von genügendem Kohlenstoff und durch Regelung der Gaszufuhr oberhalb der Verbrennungszone und in der letzteren in höherem Grade reduzierend erhitzt, also größere Mengen von Oxydul oder Metall erzeugt, ohne sie dabei überhaupt oder doch stärker zu versintern, und dann die eigentliche Verfestigung unterhalb der Verbrennungszone durch die mit der Rückoxydation verbundene Anlagerung von heißem Sauerstoff in Verbindung mit der dabei unter den genannten Betriebsbedingungen auftretenden, bedeutenden Temperaturzunahme bis zur Sinterhitze herbeiführt.
  • Das Verfahren wird z. B. so ausgeführt, daß man einen zylindrischen oder sich nach unten mäßig erweiternden Ofenschacht oben mit Preßkörpern aus einer Mischung von Feinerz mit einer geringen Menge von feinem Koks beschickt. Ziemlich dicht unter der Oberfläche, z. B. in i m bis 1,5 m Abstand, führt man durch Düsen Gichtgas unter Druck in regelbarer Menge ein. Die Verbrennungsgase werden oben abgesaugt, wodurch ständig Luft von unten nachdringt, die sich im Gegenstrome an dem fertigen Erzeugnis vorwärmt und mit hoher Temperatur in der Verbrennungszone auf das Gas trifft. Der unterhalb der Gasdüsen liegende Kühlraum ist dabei zweckmäßig erheblich höher, z. B. 3 bis 5 m, als der Ofenteil oberhalb der Gasdüsen. Der Ofen wird vorteilhaft durch geeignete Vorrichtungen ununterbrochen beschickt, und ebenso wird das fertige Erzeugnis nach Maßgabe des Feuerfortschrittes entleert.
  • Die durch das neue Verfahren ermöglichten Verbesserungen gegenüber der Beheizung mit festen Brennstoffen lassen sich am besten an Hand eines Zahlenbeispiels nachweisen. Im letzteren Falle verbrennt Kohlenstoff und im ersteren Falle hauptsächlich Kohlenoxyd; das Verbrennungserzeugnis ist in beiden Fällen Kohlensäure. Nun entwickelt i kg Sauerstoff beim Verbrennen von Kohlenstoff zu Kohlensäure z kg Sauerstoff entwickelt dagegen beim Verbrennen von Kohlenoxyd zu Kohlensäure Mit anderen . Worten heißt dieses, daß zur Entwicklung gleicher Wärmemengen beim Verbrennen von Kohlenoxyd nur 72 Prozent der für Kohlenstoff erforderlichen Luftmenge nötig sind. Diese beträchtlich geringere Luftmenge vermag sich aber beim Aufsteigen im Ofen an dem fertigen Sintererzeugnis auf eine entsprechend höhere Temperatur vorzuerwärmen. Die heißere Luft bewirkt dann aber auch mit Priel größerer Intensität die Rückoxydation unterhalb der Verbrennungszone, zumal sie infolge ihrer geringeren Menge bei der gleichzeitig einsetzenden Wärmeentwicklung auch weniger Wärme zur Erhöhung der Eigentemperatur verbraucht. Sehr heiße Luft ist deshalb sogar imstande, die Rückoxydation finit einer solchen Wärmesteigerung auszuführen, daß dadurch die höchste Temperatur unterhalb der Verbrennungszone liegt und sich hier der Vorgang der Versinterung vollzieht. Eine solche Versinterung wird aber in ihrem Grade auf das zulässige Maß beschränkt, weil sie an das Eindringen von Sauerstoff in das Innere der Stücke gebunden ist und dieses Eindringen bei zunehmender Verdichtung aufhört.
  • Der Unterschied in der Temperatur der vorgewärmten Luft bei Kohlenoxyd gegenüber Kohlenstoff ist nun für das Ergebnis noch wesentlich größer, als es das obige Zahlenverhältnis ausdrückt. Auch dieses zeigt ein Zahlenbeispiel. Rechnet man damit, daß in. einem Fall 8 Prozent Koksgrus vom fertigen Sintererzeugnis gebraucht werden, daß x kg Koksgrus mit dem praktisch erforderlichen Luftüberschuß 1o cbm Luft verbraucht, daß die Sinterung bei 125o ° erfolgt, daß die spezifische Wärme des Sintererzeugnisses im Mittel o,18 ist, und daß zur Erhöhung der Temperatur von i cbm Luft um i° 0,3i W. E. gebraucht werden, daß ferner eine vollständige und verlustlose Wärmeübertragung aus dem Sintererzeugnis an die Verbrennungsluft stattfindet, so ergibt sich folgende Rechnung für die Temperatur T der in die Verbrennungszone eintretenden Luft Beim Verbrennen von Kohlenoxyd sind nur 72 Prozent der obigen Luftmenge erforderlich, deren Temperatur T1 wird also beim Eintreten in die Verbrennungszone 226o° betragen.
  • Diese Rechnung wurde unter der Annahme einer verlustlosen Wärmeübertragung durchgeführt, die aber für praktische Verhältnisse natürlich nicht zutrifft. Die gesamte vom Ofenschacht unterhalb der Verbrennungszone ausgestrahlte Wärme ist so aufzufassen, daß sie auf Kosten der Luftvorwärmung erfolgt und eine entsprechend niedrige Lufttemperatur zur Folge hat. Deshalb werden auch bei festem Brennstoff keine 9o6° erreicht, sondern beträchtlich weniger, vielleicht 750° bei einem schnell betriebenen Ofen. Ebenso gilt dieses für Kohlenoxyd, wobei das obige Rechnungsergebnis allerdings nur hypothetischen Charakter hat, denn die Luftvorwärmung kann natürlich nicht über die mit 125o° angenommene Sintertemperatur hinausgehen; man darf aber wohl mit iooo bis 105o° rechnen. Erst bei einer so hohen Temperatur erfolgt aber überhaupt die Rückoxydation genügend lebhaft, während sie bei der kälteren Lufttemperatur im normalen Koksbetrieb überhaupt nicht eintritt und nur infolge zufälliger Ofenstörungen an den eingangs erwähnten Erzeugnissen auftreten und beobachtet werden konnte.
  • Besonders wichtig ist aber die hohe Luftvorwärmung dann, wenn durch die Rückoxydation unterhalb der Verbrennungszone eine Temperatursteigerung des Sintererzeugnisses zwecks teilweiser Verfestigung auch durch Sintern erreicht werden soll. Bei der Oxydation von 1 kg Fe in der Form von Fe 0 zu Fee 03 wird eine Wärmemenge von 571 W. E. frei. Nimmt man nun an, daß in 1 kg Erz nur o,2 kg Fe vorher zu Fe 0 reduziert und nachher zu Fee 03 rückoxydiert werden, so werden damit 114,2 W. E. frei. Diese Wärmemenge erhöht die Temperatur des Erzstückes (dessen spezifische Wärme bei dieser Temperatur zu 0,2o gesetzt sei) und der Luft um Hat nun die Luft vor Eintreten der Reaktion bereits die hohe Temperatur von zooo ° gehabt, so genügt diese mäßige Steigerung zur Herbeiführung der Sinterhitze; denn man braucht nur 125o°, während hier 13o2° zu erreichen sind. Trotzdem findet keine Schmelzung statt; denn die Oxydation und damit auch die Wärmezufuhr hört auf, sobald das Gefüge durch die Sinterung eine gewisse Verdichtung erreicht hat. Der Ofenbetrieb läßt sich also in sehr einfacher Weise führen.
  • Eine solche Arbeitsweise hat außerdem noch den großen Vorteil, daß man dadurch selbst ein heizschwaches Gas verwenden kann; denn in und oberhalb der Verbrennungszone soll die Temperatur gar nicht auf volle Sinterhitze steigen. Die bei der Rückoxydation frei werdende Wärmemenge nimmt ferner noch ganz beträchtlich zu, wenn man Eisenoxyd zu Metall reduziert, selbst wenn dieses nur bei einem geringen Anteil der Fall ist. Vor allem erfolgt aber die Rückoxydation ebenso wie die Reduktion vorwiegend im Innern der Zusammenballungen, und dort entwickelt sich auch die Wärme. Dadurch bekommen die einzelnen Zusammenballungen in sich eine hohe Festigkeit, äber sie neigen weniger dazu, zu größeren Klötzen zusammenzuschweißen. Letzteres geschieht dagegen, wenn die zur Sinterung erforderliche Wärme durch Verbrennen von festen oder gasförmigen Brennstoffen zwischen den Zusammenballungen entwickelt wird.
  • Der Gedanke, die bei der Rückoxydation des vorher reduzierten Erzes auftretende Wärme zur Sinterung heranzuziehen, ist an sich bereits bekannt und z. B. in den Patentschriften 263773, 286607 und 294708 behandelt. In der Ausführung unterscheidet sich das vorliegende Verfahren davon aber dadurch, daß ein besonders poröses Erzeugnis an Stelle einer Schlacke oder große Stücke an Stelle kleiner erhalten werden, und daß man die Beheizung durch, vollkommen verbrennendes Gas, die Reduktion dagegen durch wenig im Erz fein verteilten Kohlenstoff bewirkt.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Verfestigen mit Brennstoff vermischter feiner Eisenerze u. dgl. im Schachtofen, in dem die Erze zunächst zu Metall oder niederen Sauerstoffverbindungen reduziert und dann im unteren Teil des Ofens durch Zufuhr von Luft wieder höher oxydiert und hierdurch weiter verfestigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die innig darin verteilten, Reduktionskohlenstoff enthaltenden Zusammenballungen mittels verhältnismäßig dicht unter der Oberfläche eingeführten Gases mit reduzierender Wirkung erhitzt, aber nur mäßig oder noch gar nicht gesintert und nach Verlassen der Verbrennungszone mittels im Gegenstrom aufsteigender heißer Luft unter Rückoxydation weiter verfestigt werden.
  2. 2. Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in und oberhalb der Verbrennungszone die Erhitzung im wesentlichen auf eine Reduktion des Eisenerzes zu Oxydul oder Metall beschränkt wird, und daß die Verfestigung durch Sintern unterhalb der Verbrennungszone bei der Rückoxydation erfolgt.
DEG50353D 1920-02-19 1920-02-19 Verfahren zum Verfestigen mit Brennstoff vermischter feiner Eisenerze u. dgl. im Schachtofen Expired DE344712C (de)

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