DE3729193C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wannenofen für die metallurgische Behandlung von Nichteisen-Metallen, wie er beispielsweise in dem DE-GM 70 47 380 bekanntgeworden ist. Es geht dort um einen im Grundriß rechteckigen Herd, wobei die Bodenfläche des Herdes die Form eines umgekehrten Bogens aufweist. Metallträger sind vorgesehen, auf welchen eine einen Halt bildende metallische Konstruktion ruht. Der obere Teil des Herdaufbaues ist nach unten gewölbt. Im übrigen handelt es sich um einen metallurgischen Elektroofen.

Die metallurgische Behandlung von Nichteisenmetallen, wie Blei, Zink und Kupfer, befaßt sich hauptsächlich mit mineralischen Sulfiden dieser Metalle und umfaßt die Stufen des Oxidierens dieser Sulfide in Oxide und/oder Sulfate, gefolgt durch deren Reduktion in den rohen Elementarzustand vermittels einer Reihe sehr komplizierter Reaktionen, die noch weiter aufgrund der Tatsache verkompliziert werden, daß Nichteisenmetallerze fast immer einander zugeordnet vorkommen und daß technische und wirtschaftliche Betrachtungen deren Trennung und Rückgewinnung erfordern.

Vor der eigentlichen metallurgischen Stufe wird das Erz vorbereitet, indem es auf die geforderte Partikelgröße verkleinert, von der Gangart befreit wird und die verschiedenen einander zugeordneten Erze - beispielsweise durch Flotation - getrennt werden und dann deren Feuchtigkeitsgehalt vermindert wird. Die metallurgische Stufe wird, soweit die Produktion des Metalls in seinem rohen Elementarzustand durch die vorher genannten Schritte betroffen ist, nach üblichen Verfahren entweder in gesonderten Öfen oder im Falle der jüngst bekanntgewordenen Verfahren (sogenannten Kivcet-Verfahren) in einem einzigen Ofen durchgeführt, auf alle Fälle wird jedoch an geschichteten flüssigen Phasen gearbeitet, von denen die untere aus dem rohen Elementarmetall und die obere Phase aus einer oder mehreren Schichten geschmolzener Schlacke bestehen, in denen die zum rohen Elementarmetall führenden Reaktionen stattfinden.

Oberhalb der flüssigen Phase befindet sich eine gasförmige Phase, die durch Oxidations- und Reduktionsreaktionen erzeugt wird.

Die Temperaturen liegen sehr hoch und werden im allgemeinen durch die Notwendigkeit bestimmt, die Schlacke geschmolzen zu halten, so daß der Massentransfer zwischen den verschiedenen flüssigen Phasen begünstigt wird; diese Temperaturen können 1400-1500°C erreichen.

Die ernsten mechanischen, chemischen und thermischen Beanspruchungen, denen diese Öfen ausgesetzt sind, werden also deutlich. Flüssige Schlacke und gasförmige Phase sind extrem aggressiv gegenüber dem Konstruktionsmaterial bei Prozeßtemperaturen; deswegen müssen sowohl die feuerfesten und die metallischen Materialien im Kontakt mit den Prozeßfluiden entweder repariert oder periodisch ersetzt werden.

Es ist somit offenbar notwendig, entweder sämtliche Teile des Ofens so zu konstruieren, daß sie sich ersetzen lassen, ohne daß man auf ihre benachbarten Teile einwirkt, oder die Bauteile werden bei niedrigen Temperaturen gehalten, die niedriger als die Prozeßtemperaturen sind, und zwar vermittels von Kühlfluiden.

Sowohl das rohe Elementarmetall wie die flüssige Schlacke verfügen über sehr hohe spezifische Dichten; eine Druckhöhe der flüssigen Phase von beispielsweise nur 2 m kann den Herd mit einem hydrostatischen Druck beanspruchen, der 1-2 bar beträgt.

Die hohen Temperaturen erzeugen ernste Expansions- und Dichtprobleme, da die flüssige Phase stark fluid und in der Lage ist, unter die feuerfesten Bauteile zu kriechen und somit den Herd und die Wandauskleidungen derart beeinträchtigen, daß sie schließlich auf der flüssigen Phase schwimmen. Es ist daher wesentlich, diese Teile der Konstruktion in kompakter und undurchlässiger Weise aufzubauen.

Wegen der Toxizität und Aggressivität der gasförmigen Phase muß der Ofen ausgezeichnete Dichtungscharakteristiken haben und bei geringem Unterdruck arbeiten; jeder Gasaustrag wird kontrolliert und an Behandlungsanlagen überführt.

Das Ausmaß dieser mechanischen, chemischen und thermischen Beanspruchungen bedeutet, daß Öfen für Nichteisenmetallbehandlung in ihren Abmessungen und damit in ihrer Einheitsproduktionskapazität begrenzt sind.

Eine weitere Konsequenz dieser Beanspruchungen ist die niedrige Ofenverfügbarkeit wegen der häufig erforderlichen Wartungs- und Erneuerungsvorgänge, die diese Anlage für eine bestimmte Zeitspanne stillsetzen, da das Abschalten und Wiederstarten des Ofens bis zu vollen Arbeitsbedingungen sehr langsam zu erfolgen hat.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, bei einem solchen Wannenofen der oben angegebenen Art Expansionen aufgrund von Veränderungen in der Temperatur und in der hydrostatischen Belastung zu begrenzen.

Die vorstehende Aufgabe löst erfindungsgemäß ein Wannenofen für die metallurgische Behandlung von Nichteisen- Metallen mit einem äußeren Tragrahmen, der folgende Ofenkomponenten trägt:

• - einen im Grundriß rechteckigen Ofenherd mit einem nach unten weisenden bogenförmigen Profil, der das Bodenteil des Wannenofens bildet;
• - Seitenwandungen;
• - eine Ofendecke aus feuerfestem Mauerwerk, die mit den Seitenwandungen verbunden ist;
• - am Ofenumfang angeordnete Metallträgerplatten, die an den Seitenwandungen mit dem Ofenherd in Verbindung stehen und so ausgebildet sind, daß sie sich in horizontaler Expansionsrichtung des Herdes bewegen können und gleichzeitig den Ofenherd stützen;
• - einen gekühlten Metallhaltegürtel, der auf den Metallträgerplatten angeordnet ist;
• - elastische Elemente oder Reaktionsfedern, die zwischen dem Tragrahmen und den Metallträgerplatten so vorgespannt sind, daß die Metallträgerplatten gegen den Ofenherd gedrückt werden; und
• - Gelenkstäbe, die einenends an der Basis des Tragrahmens und anderenends an den Metallträgerplatten derart befestigt sind, daß sie die Metallträgerplatten abstützen und gleichzeitig deren horizontale Beweglichkeit zulassen.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß voll gelöst, den Expansionen wird begegnet.

Der Ofen kann sich frei dehnen: Dichtheit der Auskleidungen und deren Kontinuität bleiben trotzdem beibehalten. Die Reparaturhäufigkeit wird erheblich heruntergesetzt.

Durch die Kombination der Maßnahmen gemäß der Erfindung kann man unter niedrigen Temperaturbedingungen arbeiten: Etwa noch durchsickerndes Metall würde sich sofort verfestigen. Die Schichten des Ofens stoßen nicht mehr unmittelbar aufeinander. Elemente und vertikale Wandungen können noch relativ frei bezüglich einander unter starker Abdichtung bleiben.

Aus der Zeitschrift "Radex-Rundschau" (1950) Heft 2, Seite 102 und 103, ist das Prinzip bekannt, die thermischen Ausdehnungen eines Gewölbes durch entsprechende Ausbildung seiner Randbereiche derart abzufangen, daß sie horizontal in Richtung der Expansion des Gewölbes beweglich sind. Hierbei wird das Gewölbe durch Reaktionsfedern zusammengepreßt gehalten, die gegen die vertikalen Elemente einer Gitterkonstruktion anstoßen, welche ihrerseits den äußeren Tragrahmen für den Ofen bildet.

Vorzugsweise Maßnahmen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.

Die Erfindung soll nun mit bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in:

Fig. 1 eine Darstellung, teilweise in der Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Seitenteils des Wannenofens;

Fig. 2 ist ein vergrößerter Teilschnitt längs der Linie A-A der Fig. 1;

Fig. 3 ist teilweise im Schnitt ein Teil einer Eckzone des Ofens;

Fig. 4 erläutert die Gesamtauslegung der Anlage;

Fig. 4A ist ein Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 4;

Fig. 4B ist ein Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 4;

Fig. 4C ist ein Schnitt längs der Linie C-C in Fig. 4; und

Fig. 4D dient zur Erläuterung der in den Fig. 4-4C gezeigten Materialien, die für den Aufbau des Ofens verwendet werden.

Der Ofen nach dieser Ausführungsform besteht aus einem Wannenofen, der im wesentlichen aus einem steifen Metallrahmen gebildet ist, der die folgenden Bauteile umschließt und abstützt, deren Erläuterung wie folgt gegeben wird:

A) Herd
B) Trägerplattenanordnung
C) Metallhaltegürtel, der die flüssige Prozeßphase umschließt
D) Seitenwandungen und Ofendecke.

Der Querschnitt durch den Ofen ist rechteckig, der Herd ist konkav mit einem nach unten weisenden bogenförmigen Profil.

Fig. 1 läßt einen Schnitt durch die untere Seitenwandung des Ofens erkennen;

Fig. 2 ist eine Draufsicht gemäß der Ebene A-A.

Der äußere Tragrahmen 1 besteht aus einer steifen Gitterkonstruktion horizontaler und vertikaler Stahlträger.

A) Herd

Der Ofenherd besteht aus einer Reihe von sogenannten Sätteln 2, die quer angeordnet sind, auf denen eine metallische umgekehrte Bogenkonstruktion 3 ruht, die mit longitudinalen Kühlleitungen 4 ausgestattet ist, durch welche Kühlmittel zugeführt wird, um den Herd auf einer Temperatur zu halten, die geringer als die des darüberliegenden flüssigen Metalls ist. Dieses Kühlmittel kann Druckluft sein.

Auf der metallischen bogenförmigen Konstruktion 3 sind ein Dauerfutter 5 aus Graphitsteinen sowie eine metallische Dichtungsplatte 6 aufgelegt, die als Schürze für die obere umgekehrte bogenförmige Verschleißschicht 7 dient.

Die Schichten 5 und 7 sowie die Platte 6 erstrecken sich in die Anordnung von Trägerplatten 9, die später noch beschrieben werden.

Die Verschleißschicht aus feuerfesten Ziegeln, beispielsweise aus Chrom-Magnesiumoxid, die sich wie die Keile eines Bogens gegenseitig tragen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Steine der Schicht 7 mit einem endseitigen Stufenprofil 8 versehen, das in das entsprechende Gegenprofil des benachbarten Steins greift. Alle Spalte zwischen den Steinen der Schicht 7 können mit feuerfestem Mörtel ausgestrichen sein; dies hängt von der Genauigkeit der Steinoberflächen ab.

B) Trägerplattenanordnung

Vier Trägerplatten 9 in Form eines Metallträgers großer Dicke im wesentlichen von C-Querschnitt sind an der Basis der vier vertikalen Wandungen am Umfang des Ofens angeordnet.

Jede der Trägerplatten kann entweder einstückig oder aus einer Anzahl von Platten in Längsrichtung zusammengesetzt sein.

Innerhalb des Steges der Trägerplatte sind Längsleitungen 10 vorgesehen, durch welche Kühlwasser unter Druck zirkuliert.

Die Trägerplatten 9 sind mit der Basis des Tragrahmens 1 über eine Vielzahl von Gelenkstäben 11 verbunden, die es den Trägerplatten ermöglichen, sich horizontal unter dem Schub der Expansion des Ofens und insbesondere der Verschleißschicht 7 zu bewegen.

Das Dauerfutter 5 aus Graphitsteinen erstreckt sich mittels des Endstücks 12 an die Innenfläche der Trägerplatten, genau wie die Metallabdichtungsplatte 6, die mit ihrem umgebogenen Ende an diese Innenfläche anstößt.

Die Verschleißschicht 7 setzt sich mit Profilsteinen 13 und 14 fort, um die die Platte 6 nach oben gebogen ist.

Ist ein Zementmörtelverguß zwischen den Steinen der Schicht 7 erfolgt, so muß dieses Einmörteln vorzugsweise am Profilstein 13 fortgelassen werden, um ein durch Wärmeexpansion verursachtes Gleiten zwischen dem Profilstein 13 und dem letzten Stein 15 der Verschleißschicht 7 zu ermöglichen. Beim Stein 15 ist die obere Kante geringfügig nach unten gedrückt, um ihm ein Gleiten unter einem Metallband, das weiter unten beschrieben wird, zu ermöglichen.

Die Trägerplatten 9 sind stark gegen den Herd mittels einer Vielzahl elastischer Elemente oder Reaktionsfedern 16 zusammengedrückt, die gegen die Längselemente des Tragrahmens 1 anstoßen. Das Verhalten des Herds unter Prozeßbedingungen verdient einige Betrachtung.

Wegen den Temperaturveränderungen expandiert und zieht sich der Herd zusammen; der Einfluß des Schubs der Reaktionsfedern 16 ist jedoch derart, daß die die Verschleißschicht 7 bildenden Komponenten immer zusammengedrückt gehalten werden und richtig aneinander haften. Die Reaktionsfedern 16 absorbieren die Wärmekontraktion und Expansion des Herdes, ohne daß die Bildung von Spalten möglich wird.

Wenn andererseits das rohe elementare Metall in flüssigem Zustand einen Spalt zwischen den Zwischenräumen der Verschleißschicht finden sollte, so würden diese durch die Stufenprofile 8 zugesetzt, wodurch eine weitere Abdichtung vom Labyrinthtyp erzeugt würde.

Würde das flüssige Metall dennoch die Platte 6 erreichen, so wäre dieses nicht in der Lage, die Steine der Schicht 7 zu heben, und zwar wegen des Widerstands, der sowohl aufgrund der Bogengestalt der Schicht wie aufgrund der Stufenprofile 8 geboten wird.

Da die Dauereinlage 5 aus Graphit ist, die ein guter Wärmeleiter ist und durch die luftgekühlte Stahlkonstruktion gekühlt wird, wird die Platte 6 bei einer Temperatur unterhalb der Erstarrungstemperatur des Metalls gehalten. Ein aufwärts gerichteter Schub auf die Steine oder Ziegel der Schicht 7 wird nicht ausgeübt, denn jede Infiltration über den Umfang an den Elementen 13 und 14 würde bei Kontakt mit der Platte 6 und den durch die Leitungen 10 wassergekühlten Plattenanordnungen 9 erstarren. Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, liegt an den Stirnseiten des Ofens (also senkrecht zu den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Seiten) der feuerfeste Stein- oder Ziegelherd nicht auf den beiden Metallträgerplatten 9 auf.

Die Eckdichtungen müssen gesondert erwähnt werden. Die Metallträgerplatten 9, die auf den vier Umfangsseiten des Herdes positioniert sind, können sich durch den Effekt der Wärmeexpansion nach außen bewegen. Bei dieser Bewegung würden sie Spalte an den vier Ecken erzeugen, durch welche das flüssige Metall austreten könnte. Wie Fig. 3 zeigt, sind, um eine Abdichtung gegen das schmelzflüssige Metall zu liefern, vier wassergekühlte Winkelelemente 17 aus Stahl an den Ecken des Herdes installiert und am Tragrahmen 1 fixiert.

Am letzten Platz der feuerfesten Profilsteine 13 und 14, die die Verschleißschicht 7 bilden und sich bei den Winkelelementen 17 befinden, sind Expansionsräume 18 belassen, um Schübe zu verhindern, die gegen diese festen Elemente 17 erzeugt wurden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind diese Räume mit einer Mineralwolledichtung verfüllt, welche die Expansion absorbiert.

C) Metallhaltegürtel für die Flüssigphasen

Der Haltegürtel, der oberhalb der Metallträgerplatten 9 liegt, stellt den meist beanspruchten Bereich des Ofens sowohl in chemischer als auch in statischer Hinsicht dar. Zum einen steht er in Kontakt mit der flüssigen Schlacke, die eine extrem aggressive Phase bildet, in welcher die chemischen Reduktionsreaktionen, die zum elementaren Metall führen, stattfinden; zum anderen wirkt der seitliche hydrostatische Schub und ruft eine thermische Beanspruchung hervor, da die flüssige Schlacke für einen intensiven Wärmeübergang sorgt.

Der Metallhaltegürtel ist aus gegossenen Metallblöcken 19 hoher parallelepipedförmiger Gestalt oder in Kasten-Paneelform aufgebaut, die mit Kühlleitungen 10 versehen sind, durch welche Wasser unter Druck geführt wird.

Fig. 1 zeigt eine einfache Lage gegossener Blöcke 19; der Metallhaltegürtel kann jedoch aus einer oder mehr als einer Lage von Blöcken, die vertikal miteinander verbunden sind, bestehen. Die Blöcke 19 sind steif miteinander mit zwischengelegten Dichtungsringen durch Muttern und Bolzen 20 unter Bildung eines steifen Parallelogramms verbunden, wodurch die lasttragende Konstruktion im Ofenumfang gebildet und hydrostatischen Schüben Widerstand geleistet wird (Fig. 2).

Die gegossenen Blöcke 19 sind durch eine Reihe von Distanzstücken 21 geführt, beispielsweise in Form von Stahlprofilabschnitten, die am äußeren Tragrahmen 1 befestigt sind. Dadurch wird der aus den Blöcken 19 gebildeten Haltegürtel fest in einer horizontalen Ebene gehalten, jedoch eine gewisse horizontale Bewegung zugelassen, die den Bewegungen der Metallträgerplatten 9 folgt.

Die gegossenen Blöcke 19 ruhen auf den Metallträgerplatten 9 vermittels eines Dichtungsringes 22.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtung 22 aus Graphit mit einem Metallkern aufgebaut, die nicht nur eine Abdichtung für das schmelzflüssige Bad bietet, sondern auch ein geeignetes horizontales relatives Gleiten zwischen dem Haltegürtel und den metallischen Platten sichert, die sich durch den Einfluß der Herdausdehnung aufgrund von Wärmeexpansion bewegen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Blöcke 19 aus Kupfer oder einer Metallegierung auf Kupferbasis gebildet.

Auf ihrer gegen das schmelzflüssige Bad weisenden Außenfläche weisen die Blöcke 19 eine Reihe von Vorsprüngen und Schlitzen 23 auf, beispielsweise von Schwalbenschwanzgestalt, in welchen feuerfeste Ziegel 24 mit einem Innenprofil entsprechend denen der Schlitze 23 greifen und eine Schicht 25 hoher Beständigkeit gegen chemischen Angriff durch die flüssige Schlacke bilden. Die Höhe des Haltegürtels entspricht wenigstens dem für die flüssige Prozeßphase vorhergesagten Maximalniveau.

D) Seitenwandungen und Ofendecke

Die Seitenwandungen des Ofens sind aus Chrom-Magnesia-Feuerfeststeinen oberhalb des im vorherigen Abschnitt beschriebenen metallischen Gürtels aufgebaut. Das Mauerwerk wird von einer Reihe horizontaler Leisten 26 getragen, die sich horizontal über die gesamte Ofenwand erstrecken, jedoch auf den Haltegürtel nicht pressen (Fig. 1). Diese Leisten bestehen aus metallischen Profil- oder Winkelabschnitten, die an der Tragkonstruktion 1 befestigt sind. Befestigungen 27 halten die Ziegel- oder Steinkonstruktion in Position. Die Leistenausbildungen sind vorteilhaft mit einem Kühlsystem ausgestattet, das Leitungen analog denen der Blöcke 19 umfaßt, durch welche Wasser unter Druck zur Abführung von Wärme zirkuliert, wodurch die Temperatur der Leisten gleichmäßig gehalten wird. Das Mauerwerk ist aus Ziegeln 28 aufgebaut.

Der Raum zwischen dem metallischen Gürtel und den Leisten 26 ist mit Chrom-Magnesiumoxid-Steinen 29 nach Zwischenlage einer Dichtung 30 zwischen dem metallischen Gürtel und den Steinen 29 abgedichtet, um neben der Abdichtung auch jedes relative horizontale Gleiten durch Wärmeexpansion zu ermöglichen. Die Ziegellage 29 kann leicht entfernt werden, um Arbeitsräume zu schaffen und den Abbau oder den Ersatz beschädigter Elemente zu ermöglichen.

Das seitliche Mauerwerk oberhalb der Leistenausbildungen 26, welche die vertikalen Wandungen bilden, ist außen mit Isoliersteinen 31 verkleidet. Es wird von dem Tragrahmen eingeschlossen.

Die tragende Decke wird aus Chrom-Magnesiumoxid- Steinen hergestellt und ist in verschiedene Abschnitte durch Querverbindungen und Dichtungen unterteilt, um die Expansion teilweise zu absorbieren. Eine weitere Wärmeexpansion des Deckenträgerteils wird durch die um den Umfang angeordneten Federn absorbiert.

Zu einer besseren Darstellung der Charakteristiken und Vorteile des Wannenofens nach der Erfindung wird im folgenden eine beispielhafte Beschreibung einer Ausführungsform zur Behandlung von Bleierzen mit Bezug auf Fig. 4 gegeben, die einen Längsschnitt und drei Querschnitte durch den Ofen nach der Erfindung zeigt. Der Ofen ist in drei Bereiche unterteilt, die durch zwei vertikale Trennwände 32 und 33, die sich vertikal bewegen können, begrenzt sind. Das Maximalniveau der flüssigen Phase ist dargestellt durch die gestrichelte Linie 34, die maximal dem Niveau des Haltegürtels entspricht; das Maximalniveau des schmelzflüssigen Bleis ist dargestellt durch die strichpunktierte Linie 35, die dem Niveau der Metallträgerplatten 9 entspricht.

Geht man von links nach rechts über den Längsschnitt, so gibt es folgende drei Ofenbereiche:

Der erste Bereich 36 wird verwendet, um das Gas abzuziehen, welches durch das Rösten und das Reduzieren des Materials erzeugt wurde, wobei der Durchsatz des abgezogenen Gases durch das Niveau der vertikalen Trennwand 32 gesteuert wird. Ein Steuern der Geschwindigkeit der Reaktion des Gases ermöglicht es, dessen Staubgehalt und Wärmeverluste zu reduzieren.

Der zweite Bereich 37 wird zum Rösten oder für die Hauptreduktion des Erzes verwendet. Das Bleierz, im wesentlichen Bleiglanz oder Galenit, der Kohlenstoff und der Sauerstoff zum Unterhalt der Reaktion und zum Aufbau der Schlackenmaterialien werden durch die Öffnung 38 gegeben.

Das schmelzflüssige Bad besteht aus Oxiden und Sulfiden, Flußmitteln und reduzierten Metallen, die durch Rösten und Reduktion der Charge erzeugt wurden, wodurch seine Temperatur zwischen 1200 und 1400°C variiert.

Eine beispielsweise Zusammensetzung der flüssigen Schlacke ist die folgende:

CaO
13-20 Gew.-%
FeO	25-35 Gew.-%
SiO₂	25-35 Gew.-%
PbO	1- 6 Gew.-%
ZnO	4-15 Gew.-%

Eine beispielsweise Zusammensetzung von Gas und Dampf oberhalb des Schmelzbades in den Bereichen 36 und 37 ist wie folgt:

SO₂
35-45 Gew.-%
CO₂	18-28 Gew.-%
PbO	14-20 Gew.-%
O₂	3- 7 Gew.-%
N₂	4-12 Gew.-%

Der Arbeitsdruck liegt geringfügig geringer als der Außendruck und beträgt bis zu 1 mbar Unterdruck.

Der dritte Bereich 39 wird verwendet, um die Reduktionsreaktion abzuschließen, die durch Zufuhr von Wärme mittels der Elektroden 40 unterstützt werden, die mit elektrischem Strom gespeist sind.

Die Gasdecke oberhalb des Bereichs 39 ist von den Bereichen 36 bis 37 durch die Trennwand 33 getrennt, die ins Schmelzbad tauchend gehalten wird. Eine beispielsweise Zusammensetzung ihrer Hauptkomponente (der Gasphase) ist die folgende:

CO+CO₂
15-25 Gew.-%
Pb+PbO	10-20 Gew.-%
Zn+ZnO	20-30 Gew.-%
N₂	30-40 Gew.-%
O₂	1- 5 Gew.-%

Das rohe geschmolzene Blei wird durch Überströmen aus dem Siphon 41 abgezogen. Die Austragsöffnungen 42 werden für den normalen Austrag der flüssigen Schlacke verwendet; die Austragsöffnungen 43 werden für deren Notaustrag benutzt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in den Zonen oberhalb der Bereiche 36 und 37 das Mauerwerk gekühlt, indem Metallelemente 44, vorzugsweise aus Kupfer, eingesetzt werden, in welchen Kühlleitungen für die Zirkulation des Kühlmediums vorgesehen sind.

Die beispielsweise für die Ofenkonstruktion verwendeten Materialien sind (Fig. 4D):

45 Chrom-Magnesit
46 feuerfester Ton
47 plattenförmiger Asbest
48 Chromit-Periklas
49 Graphit

Die Auskleidung 50 ist der feuerfeste Wandschutz, der ein Sehloch zwischen Haltegürtel und Herd schützt. Diese bilden eine vertikale Wandung (Fig. 3 und 4 - Bezugszeichen 50).

Die Vorteile des Wannenofens nach der Erfindung gehen aus der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres hervor. Als Hauptvorteil sei jedoch der folgende herausgestellt:

• - Es gibt keine wesentlichen Begrenzungen hinsichtlich der Einheitskapazität des Ofens nach der Erfindung.
• - Ein einziger Ofen kann eine Jahresproduktion an rohem, elementarem Metall in der Größenordnung von 100 000 Tonnen erzeugen.
• - Der Metallhaltegürtel sichert Steifigkeit und Abdichtung für das Schmelzbad und für das flüssige Metall, während er an dem Tragrahmen des Ofens befestigt und hiergegen verankert ist.
• - Die gegossenen Kupferblöcke, die den Haltegürtel bilden, lassen sich leicht ohne Beschädigung des darüberliegenden Mauerwerks entfernen.
• - Das den oberen Teil des Ofens bildende Mauerwerk kann unabhängig von dem Tragrahmen, der fest verbleibt, expandieren.
• - Die Feuerfestauskleidung der Kupferblöcke schützt verfahrensseitig gegen chemischen Angriff und gegen einen wesentlichen Wärmeverlust.
• - Die Herdkonstruktion ist kompakt, obwohl sie sowohl in Längsrichtung, wie in Querrichtung während des Anlaufs und während des Betriebs frei expandieren kann, da sie durch Federn zusammengepreßt wird.
• - Eine Abdichtung gegen Ausdiffundieren flüssigen Metalls, welches unter Arbeitsbedingungen eine sehr niedrige Viskosität hat, wird durch die Gestalt des Herdes, durch die Kompression und durch das Kühlen der Herddauerschicht sichergestellt.
• - Die Leitungen der Zwangsluftkühlung des Herdes und der Leitungen für die Druckwasserkühlung der metallischen Bauelemente sichern eine Temperaturkontrolle jedes Teils des Ofens.
• - Der Herd, die Trägerplatten, der Haltegürtel sowie das darüber lagernde Mauerwerk sind nicht fest verbunden; sie sind somit in der Lage, unabhängig zu expandieren und sorgen so für eine perfekte Abdichtung und lange Lebensdauer.
• - Das Mauerwerk ist von außen für kleine Reparaturen ohne Unterbrechung des Ofenproduktionsablaufs zugänglich.
• - Die Reduktionskammer, d. h. der Bereich 37, ist konstruktiv von der Gasabzugskammer, d. h. dem Bereich 36, getrennt und expandiert unabhängig hiervon.

Claims (8)

1. Wannenofen für die metallurgische Behandlung von Nichteisen- Metallen mit einem äußeren Tragrahmen (1), der folgende Ofenkomponenten trägt:

• - einen im Grundriß rechteckigen Ofenherd mit einem nach unten weisenden bogenförmigen Profil, der das Bodenteil des Wannenofens bildet;
• - Seitenwandungen;
• - eine Ofendecke aus feuerfestem Mauerwerk, die mit den Seitenwandungen verbunden ist;
• - am Ofenumfang angeordnete Metallträgerplatten (9), die an den Seitenwandungen mit dem Ofenherd in Verbindung stehen und so ausgebildet sind, daß sie sich in horizontaler Expansionsrichtung des Herdes bewegen können und gleichzeitig den Ofenherd stützen;
• - einen gekühlten Metallhaltegürtel (19), der auf den Metallträgerplatten (9) angeordnet ist;
• - elastische Elemente oder Reaktionsfedern (16), die zwischen dem Tragrahmen (1) und den Metallträgerplatten (9) so vorgespannt sind, daß die Metallträgerplatten (9) gegen den Ofenherd gedrückt werden; und
• - Gelenkstäbe (11), die einenends an der Basis des Tragrahmens (1) und anderenends an den Metallträgerplatten (9) derart befestigt sind, daß sie die Metallträgerplatten (9) abstützen und gleichzeitig deren horizontale Beweglichkeit zulassen.

2. Wannenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenherd auf einer Reihe von quer angeordneten Sätteln (2) ruht und aus den folgenden Lagen, von unten nach oben gesehen besteht:
einer metallischen umgekehrt bogenförmigen Konstruktion (3), einer Graphitsteindauerlage (5), einer Metallabdichtungsplatte (6) und einer Verschleißschicht (7) aus feuerfesten Steinen.

3. Wannenofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische umgekehrt bogenförmige Konstruktion (3) mit längs verlaufenden Kühlleitungen (4) versehen ist, durch welche ein Kühlmittel, vorzugsweise Druckluft, geführt ist.

4. Wannenofen nach Anspruch 1, wobei der Metallhaltegürtel (19) aus metallischen Blöcken mit hohler parallelepipedförmiger oder kasten-plattenförmiger Konstruktion besteht, wobei letztere unter Bildung eines steifen Parallelogramms verbunden sind.

5. Wannenofen nach Anspruch 4, wobei die hohlen parallelepipedförmigen Metallblöcke mit Kühlleitungen (10) durch welche Wasser unter Druck strömt, versehen sind.

6. Wannenofen nach Anspruch 4, wobei der Metallhaltegürtel (19) auf den Metallträgerplatten (9) unter Zwischenschaltung einer Graphitdichtung (22) derart ruht, daß er relativ zu diesen Metallträgerplatten (9) horizontal frei gleiten kann, wobei der Metallhaltegürtel (19) durch Distanzelemente (21) gehalten ist, die an der den äußeren Tragrahmen (11) für den Ofen bildenden Gitterkonstruktionen befestigt sind.

7. Wannenofen nach Anspruch 1, wobei die Seitenwandungen aus feuerfestem Mauerwerk (28) bestehen, das von Leisten (26) die mit der Konstruktion des äußeren Tragrahmens (1) verbunden sind, derart getragen ist, daß das feuerfeste Mauerwerk (28) nicht auf dem Metallhaltegürtel (19) ruht, und somit ein freies Expandieren relativ hierzu möglich ist.

8. Wannenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen in drei Bereiche (36, 37, 39) unterteilt ist, von denen der erste (36) zur Gasabfuhr, der zweite (37) für das Rösten und die Reduktion des Erzes und der dritte (39) für die elektrothermische Vervollständigung der Oxidreduktion verwendet wird, wobei diese drei Bereiche durch vertikale Trennwände (32, 33) einstellbarer Höhe getrennt sind, die derart gestaltet sind, daß die erste die beiden Bereiche (36, 37) trennende Trennwand (32) zur Steuerung der Gasphasenströmung dient, und die zweite die beiden Bereiche (37, 39) trennende Trennwand (33) in das schmelzflüssige Bad taucht und die gasförmige Atmosphäre der ersten beiden Bereiche (36, 37) von der gasförmigen Atmosphäre des dritten Bereichs (39) trennt.