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Verfahren zur Hitzebehandlung von Erzen o. dgl. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Hitzebehandlung von Erzen oder anderen Stoffen
im Zustande feiner Verteilung, indem man zunächst eine gesinterte Masse von fein
verteiltem Brennstoff, Erz oder anderen Stoffen bildet und dann in einem zweiten
Stadium den Brennstoff der Masse verbrennt, um gleichzeitig das darin verteilte
Erz oder sonstige Materialien zu schinelzen.
Man hat bereits vorgeschlagen,
fein verteiltes Erz einer Hitzebehandlung zu unterwerfen, wobei die Gangart zusammensintert,
während die flüchtigen Bestandteile des Erzes abgeführt und gesondert aufgefangen
werden. Dieses bekannte Verfahren, welches besonders zum Abrösten von Sulfiderzen
dient, bedingt, daß die Erze eine gewisse Menge Gangart enthalten, um gegebenenfalls
durch Zusatz von Flußmitteln eine Schlacke zu bilden, wodurch eine Trennung von
den flüchtigen Erzbestandteilen herbeigeführt wird. Bei dem vorliegenden Verfahren
wird nicht Erz allein, sondern ein Gemisch von Erz und kohlehaltigem Material, erforderlichenfalls
unter Zusatz von Flußmitteln, behandelt, wobei die Masse eine klebrig-backende Beschaffenheit
annimmt. Dies hat zur Folge, daß die Masse mit geeigneter Geschwindigkeit gegen
eine Sammelfläche geschleudert, daran haftenbleibt und sich zu einer zusammengesinterten
Masse anhäuft. Das Verfahren ist auch zur Behandlung von Flugstaub, Schlämmen, Präzipitaten
o. dgl. geeignet.
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Viele Erze und Mineralstoffe enthalten brennbare Bestandteile, beispielsweise
Kohlenstoff, Schwefel u. dgl., welche den Zusatz von Brennstoff ganz oder teilweise
entbehrlich machen.
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Die brennbare Substanz wird zweckmäßig beim Bilden der gesinterten
Masse nur teilweise verbrannt, so daß eine genügende Menge brennbaren Stoffes in
der ganzen Sintermasse verteilt bleibt und das Schmelzen der Masse bewirkt werden
kann, indem man eine genügende Menge von Sauerstoff oder Luft in die Behandlungskammer
einbläst, so daß der Brennstoffrest 'innerhalb der Charge zum Verbrennen kommt.
Unter anderen Bedingungen kann der Brennstoff beim Bilden der gesinterten Masse
aus teilweise geschmolzenem Erz vollständig verbraucht werden, so daß ein Brennstoffzusatz
erforderlich ist, um das Schmelzen der gesinterten Masse zu vollenden. Nach Bildung
der gesinterten Masse kann sie ausgestoßen und in einem Schmelzofen bekannter Art
eingeführt werden, oder sie wird in diesem geschmolzen, indem Luft oder ein Gemisch
von Brennstoff und Luft in die Kammer eingeblasen werden. Der Teil der Beschickung,
welcher unmittelbar der Hitze ausgesetzt ist, schmilzt, und die Schmelze setzt sich
dann auf den Rest der Beschickung allmählich fort, so daß flüssige Schlacke und
flüssiges Metall entstehen, die sich, in dem Behälter sammeln und fortdauernd oder
von Zeit zu Zeit abgestochen werden.
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Die Schmelzreaktionen können je nach den vorherrsehenden Bedingungen
entweder eine oxydierende, eine reduzierende oder eine neutrale Atmosphäre erforderlich
machen. Behufs Bildung der gesinterten Masse ist es zweckmäßig, die heiß behandelten
Teilchen von Erz und Brennstoff auf eine Fläche zu schleudern, während sie sich
in backendem Zustande befinden. Dann haften die Teilchen an der Fläche und aneinander,
so daß sie eine zusammenhängende Masse von Erz und Brennstoff in gesintertem Zustande
bilden. Um das Erz zu schmelzen, braucht man nur den Brennstoff der Masse zu verbrennen,
wobei die Verbrennung an den außen liegenden Brennstoffteilchen beginnt und fortschreitend
den erforderlichen Brennstoff in der Masse verzehrt, so daß die darin verteilten
Erzteilchen geschmolzen und verschlackt werden. Die Verbrennung des Brennstoffs
in der Masse wird zweckmäßig so geregelt, d..ß die Verbrennung beendigt ist, ehe
die ganze Masse des zusammengesinterten Brennstoffs und Erzes innerhalb der Behandlungskammer
geschmolzen ist, um eine Schicht von genügender Dicke übrigzulassen, die ein schützendes
Futter für die Kammer bildet. Dieses Futter macht mehr oder weniger die Anwendung
einer feuerfesten Auskleidung überflüssig, wie sie jetzt bei allen Arten von Schmelzöfen
angewandt wird und welche sehr häufig ergänzt werden muß. Falls aber ein feuerfestes
Futter angewandt wird, so schützt der Überzug der gesinterten Masse dieses gegen
Zerstörung.
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In der Zeichnung, die einen Apparat zur Ausführung des Verfahrens
im Längsschnitt darstellt, bedeutet i eine Behandlungskammer von geeigneter Größe
und Form. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat sie eine zylindrische Form
mit glockenföi-mligem Ende und hohlen Tragzapfen 2, 3. Die Kammer ist ferner mit
einer abnehmbaren Deckelplatte versehen, die unter gewöhnlichen Umständen durch
Schraubenbolzen 5 gehalten wird und eine Öffnung 6' besitzt, die durch eine Abschlußplatte
7 geschlossen ist und .zu später angegebenem Zweck geöffnet werden kann. An einem
Ende nimmt der hohle Zapfen 3 ein verschiebbares Zuführrohf 6 auf, dessen Austrittskopf
7' am Umfange mit Austrittsöffnungen 8 versehen ist. Das entgegengesetzte Ende des
Zuführrobrs ist mit einer Schraubenspindel 9 versehen, die im Innern eines Zuführkanals
io liegt und mittels eines Handrades i z gedreht werden kann. Auf die Schraubenspindel
ist eine Mutter i2 aufgesetzt, welche zwischen zwei Halteelemente eingefügt ist
und von einem umlegbaren Halter 13 gegen Drehung gesichert werden kann. Dieser
Halter verhindert eine Drehung der Mutter, wenn er die- dargestellte Lage besitzt,
so daß bei einer Drehung .der Spindel diese sich in- der £ängsrichtung verschiebt.
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Der Zufilhrkanal -io ist mit einer Verlängerung
I4.
versehen, die bei z5 mit einem Zuleitrohr I6 Verbindung hat, welches ein Gemisch
aus Brennstoff, Erz und Zuschlag aus dem Trichter I7 mittels einer Förderschnecke
I8 empfängt. Dieser Trichter steht mit einem Venturieinsatz in Verbindung, der an
ein Gebläse I9 angeschlossen ist, so daß ein Luftstrom durch das Rohr I6, den Kanal
Io und das Zuführrohr 6 erzeugt wird. Ein geeignetes Luftventil 2o ist in der Nähe
des Gebläses in die Zuleitung eingeschaltet, um die Menge der eintretenden Luft
zu regeln. Ferner ist ein mit Ventil versehenes Rohr 2i vorgesehen, durch welches
Wasser, Öl o. dgl. dem im Rohr entlang strömenden Gemisch zugesetzt werden kann.
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Der Zapfen 2 der Behandlungskammer mündet in einen Auslaßbogen ä2,
gegen den er durch eine Packung 23 abgedichtet ist. Dieser Bogen 22 hat eine allseitig
bewegliche Verbindung 24 mit dem Auslaßrohr 25, über welches teleskopisch ein Auslaßrohr
26 gesteckt ist, das durch eine Stopfbüchse 27 mit dem Auslaß 28 verbunden ist.
Ein Abflußrohr 29 ist an dem Bogen 22 vorgesehen, welches gewöhnlich durch einen
Stopfen 30 geschlossen wird.
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Wenn eine Menge fein verteilten Erzes geschmolzen werden soll, wird
dasselbe erforderlichenfalls mit einem Flußmittel versetzt und mit einem Brennstoff,
beispielsweise Kohlenstaub, Öl o. dgl., gemischt und aus dem Trichter I7 in das
Zuführrohr I6 eingebracht. Das Gebläse I9 treibt einen Luftstrom durch das Rohr
I6, welcher am Venturieinsatz das eintretende Brennstoff- und Erzgemisch aufnimmt
und mitreißt und es allmählich durch das Rohr I4, den Kanal Io und das Rohr 6 hindurchführt
und mit Geschwindigkeit aus den Öffnungen 8 im Kopf des Zuführrohrs gegen die Seitenwand
der Behandlungskammer I bläst. Vor der Einführung dieses Gemisches aus Brennstoff
und Erz wird zweckmäßig die Behändlungskammer mittels eines Gasbrenners 3I' vorgewärmt,
dessen Mundstück durch die Öffnung 6' in die Kammer eingeführt wird. Die Vorwärmung
wird fortgesetzt, bis das Innere der Kammer heiß genug geworden ist, um das mit
dem Erz zusammen eintretende Brennmaterial zu entzünden. Später erhält die Verbrennung
des mit dem Erz gemischten Brennmaterials die geeignete Temperatur in der Behandlungskammer
aufrecht. Wenn die gewünschte Temperatur erreicht ist, wird der Gasbrenner zurückgezogen,
und die Hitzebehandlung ergibt sich durch die völlige oder teilweise Verbrennung
des mit der Charge eingeführten Brennmaterials. Alle nicht gasförmigen Produkte
des Brennstoffs werden zusammen mit den Erzteilchen, die klebrig geworden und teilweise
geschmolzen sind, gegen die innere Wand der Behandlungskammer geschleudert und haften
daran fest, so daß sie eine gesinterte Masse von Kohlenstoff und teilweise geschmolzenem
Erz ergeben. Die Masse haftet fest an den Wandungen der Behandlungskammer oder an
der vorher gebildeten Masse, und die Teilchen von Erz und Brennstoff sind gleichförmig
in der gesinterten Masse verteilt. Die Zuführung der Charge wird so lange fortgesetzt,
bis die gewünschte Dicke der gesinterten Masse gewonnen ist, wie etwa in der Zeichnung
angedeutet. Während die Charge in die Kammer eingeführt und behandelt wird, wird
das Zuführrohr 6 langsam hin und her bewegt, indem das Handrad I I gedreht wird.
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Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, liegen die Zäpfen 2 und 3 in
einer Wiege 3I, welche auf einer Welle schwingbar ist, die ein Schneckenrad 33 trägt,
welches mit einer durch das Handrad 35 betätigten Schnecke 34 in Eingriff steht.
Auf dem Tragzapfen ist ferner eine Riemenscheibe 36 angeordnet, welche fegt mit
einem punktiert gezeichneten Kettenrad 37 verbunden ist. Dieses betätigt durch eine
Kette 38 und ein Kettenrad 39 eine Schnecke 40, die an der Wiege gelagert ist und
mit einem an der Behandlungskammer befestigten Schneckenrad 4I in Eingriff steht.
Vermöge dieser Anordnung kann während der Bildung der gesinterten Masse die Behandlungskammer
langsam gedreht werden, um eine gleichmäßige Niederschlagung der Masse äuf den Wandungen
der Kammer zu sichern.. Diese Drehung --ist ferner erwünscht, ,vährend die Schmelzung
des Erzgehalts in der Masse eintritt, wie nunmehr beschrieben ,wird.
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Nachdem eine Charge auf den Wandungen der Behandlungskammer niedergeschlagen
ist, kann der Deckel 44 abgehoben und die angesammelte Masse Iosgebrochen und in
einen besonderen Schmelzofen gebracht werden, in welchem die Schrmefzung des im.
Brennstoff verteilten Erzes- erfolgt. Zweckmäßiger ist es jedoch, die Charge nicht
aus der Behandlumgskammier zurcn Schmelzen herauszunehmen, sondern sie während des
Schmelzens darin zu belassen, indem der in der Masse enthaltene Brennstoff verzehrt
oder weiterer Brennstoff zugeführt wird, wenn der Brennstoffgehalt der gesinterten
Masse nicht ausreicht- Eine genügende Menge von Luft -wird mittels des Gebläses
ig und des Ventils 2o evtl. unter Zusatz von Brennstoff in die Kammer eingeblasen
und die Verbrennung m'it Hilfe der Hitze der Kammer und der darin niedergeschlagenen
Masse durchgeführt, so daß die Schmelzung der Masse eintritt. Während der .Zuführung
dieser Luft wird die Behandlungskammer
langsam gedreht. Das Zuführrohr
6 kann gleichfalls hin und her bewegt werden, wobei der direkt der Hitze ausgesetzte
Teil der Charge geschmolzen wird und dann beim Verzehren des Brennstoffs auch der
übrige Teil der Masse allmählich ins Schmelzen gerät. Wenn eine gesinterte Masse
in der Behandlungskammer gebildet wird, werden die Verbrennungsprodukte und alle
nicht verbrannten, abdestillierten oder flüchtigen Bestandteile des Brennstoffs
durch den Bogen 22 und die Leitungen 25, 26,28 zu einer Sammelstelle geleitet, wo
die nicht verbrannten oder teilweise verbrannten Gase gewonnen werden können. Dies
kann ebenfalls während des Schmelzstadiums geschehen. Das geschmolzene Metall und
die sich ergebende Schlacke wird durch den Zapfen 2 und die Auslaßöffnung 29 einer
Sammelstelle zugeführt. Während des Schmelzvorganges kann die Wiege und die Behandlungskammer
gekippt werden, indem das Handrad 35 gedreht wird, so daß die geschmolzene Masse
kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit oder alle auf einmal entleert werden können.
Die Behandlungskammer wird dann in die wagerechte Stellung zurückgeführt, um eine
neue Charge gesinterter Masse einzubringen.
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Wenn die Charge geschmolzen wird, ist es zweckmäßig, die Verbrennung
des Brennstoffs zu unterbrechen, wenn die gesinterte Masse so weit allgeschmolzen
ist, daß nur eine dünne Schicht an der Wand der Behandlungskammer übrig ist, so
daß ein Überzug aus unverbranntem Brennstoff und Erz übrigbleibt, der ein gegen
Hitze schützendes Futter für den Behälter bildet.
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Dieses Futter macht ganz oder teilweise die Anwendung einer feuerfesten
Auskleidung entbehrlich, welche bei anderen Arten von Retorten u. dgl. häufige Ausbesserungen
erfordert. Wenn eine neue Sinterschicht in der Behandlungskammer gebildet wird,
so haftet dieselbe leicht auf der unverbrannten Schicht, die in der Behandlungskammer
zurückgeblieben ist.