DE374148C - Verfahren zur Herstellung von Eisen aus vorgewaermtem, feinkoernigem Eisenerz - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Eisen aus vorgewärmtem, feinkörnigem Eisenerz. Bei dem Hochofenverfahren wird das Reduktionsgas für die Oxyde erhalten durch Verbrennung von Kohle mittels Luft; bei der Oxydation des Kohlenstoffs zu Kohlenoxyd wird die Wärmemenge frei, die zur Schmelzung des reduzierten Eisens sowie der Schlacke notwendig ist.
• Ein großer Nachteil des Hochofenverfahrens ist aber, daß der Sauerstoff, welcher zur Bildung des Kohlenoxyds notwendig ist, der I.,uft entnommen wird, und daß sehr große Stickstoffmengen, welche bei dem Verfahren nicht mitwirken, als Ballast durch den Ofen und die weiteren Apparate mitgeführt wer-. den.
• Die Erfindung bezweckt diesen Nachteil aufzuheben, indem bei dem Verfahren für die Reduktion des Erzes und das Niederschmelzen des Metalles keine Luft verwendet wird, Es hat sich herausgestellt, daß beim Zusammenbringen von fein gekörntem Erz mit fein gekörntem Brennstoff bei einer Temperatur, welche r roo° C nicht zu übersteigen braucht, eine sehr schnelle Reaktion erhalten wird, wobei als Erzeugnisse einerseits nicht geschmolzenes metallisches Eisen und anderseits eine große Menge Gas gebildet werden, dessen Zusammensetzung durch die verwendete Kohle bedingt ist, jedoch in allen Fällen einen großen Brennwert besitzt, weil es außer einer kleinen Menge von aus der Kohle stamtuendem Stickstoff ganz- aus Kohlenoxyd, Wasserstoff und evtl. Kohlenwasserstoffen besteht.
• Diese Beobachtung führte zu dem vorliegenden neuen Verfahren zur Herstellung von Eisen aus Eisenerzen.
• Die Berechnung ergibt, daß das erhaltene Gas von sehr hohem Brennwert zur Lieferung der Reaktionswärme für die Einwirkung von Kohle auf Eisenoxyd sowie zur Schmelzung des erhaltenen Eisens und V erschlakkung der Beimischungen genügt.
• Da die eigentliche Reaktion, durch welche das Eisen reduziert und das Heizgas gebildet wird, ohne Zutritt von Luft oder von Verbrennungsgasen, also in indirekter Weise durch Zufuhr von Wärme durch die Wand des Ofenraumes erfolgt, ist es vorteilhaft, die Beschickung durch direkte Erhitzung vorzuwärmen, was durch Verbrennung eines Teiles des gebildeten Gases vorteilhaft geschieht.
• Bei dieser selbstverständlich oxydierenden V orheizung wird außerdem erreicht, daß die schwierig reduzierbaren Oxyde, wie Magnetit und Titaneisensand, in sauerstoffreichere, doch leichter zu reduzierende Verbindungen umgesetzt und wasserhaltige Erze, wie das Lehmerz von Celebes oder Kuba, entwässert werden. Auch werden Eisenkarbonate, welche sonst vorher geröstet werden und dann abkühlen müssen, bevor sie in den Hochofen gelangen, unmittelbar mit ihrer Eigenwärme verarbeitet werden können.
• Obschon es nicht unmöglich sein wird, das Verfahren in den bestehenden Ofen auszuführen, z. B. in einem »Wedge«-\lut'telofen, wobei die Beschickung von den Verbrennungsgasen getrennt bleibt, wird es am l-esten in einem Drehofen ausgeführt, in welchem die Verbrennungsgase von der Beschickung getrennt gehalten werden.
• Die bisherigen Versuche, ]-,ei der Herstellung von Eisen den Hochofen auszuschalten, haben zu einem wirtschaftlichen Erfolg nicht geführt. Im allgemeinen wurde mit einem hohen Aufwand an Brennstoff nur ein Eisenschwamm erhalten, welcher sich schwer einschmelzen läßt.
• Nach einem bekannten Verfahren wird das Erz zunächst in einem Ofen vorgewärmt und dann in einem zweiten Ofen nach Zusatz eines Reduktionsmittels reduziert. Die Vorwärmung jedoch, ebenso wie die Heizung des Reduzierofens, findet iii@;l'irekt statt unter schlechter Ausnutzung der Wärme und ohne Oxydation des Erzes. Dabei ist die Temperatur, in welcher das `-erfahren ausgeführt werden soll, so niedrig, daß die Reduktion nur langsam unter großen Wärmeverlusten erfolgen kann, und daß die erzeugten brennbaren Gase zur Beheizung des Reduzier-, Vorwärme- und Schmelzofens nicht entfernt ausreichen.
• Nach einem anderen Verfahren wird metallisches Eisen aus reinen Eisensauerstoffverbindungen durch Erhitzung der mit Kohlenstoff gemengten Eisensauerstoffverbindungen in einer Muffel erhalten, wobei die Reduktionstemperatur unterhalb des Sinterungspunktes, jedoch oberhalb etwa i ooo° C liegen muß. Hier wird zwar die richtige Reduktionstemperatur angegeben, doch findet keine oxydierende Vorheizung des von der Kohle noch getrennten Erzes statt, und über die Verwendung des entstehenden Gases wird nichts bemerkt. Dazu wird die Reduktion derart geleitet, daß die entstehenden Gase so viel Kohlensäure enthalten, daß sie für die Heizung der Reduktionsretorte und für die Vorheizung nicht ausreichen würden; auch ist das Verfahren nur mit reinem Erz und reiner Kohle ausführbar, weil sonst die Reaktion schon weit unterhalb i ooo° C anfangen würde.
• Schließlich hat man vorgeschlagen, Eisen in einem von außen geheizten Schacht zu erzeugen, wobei aber weder eine gesonderte Vorwärmung des Erzes noch die Verwendung der entstandenen Gase zur Beheizung des Reduktionschachtes, zur Vorheizung des Erzes oder zum Schmelzen des erzeugten Eisens vorgesehen ist, weshalb die wärmewirtschaftlichen Vorteile des vorliegenden Verfahrens nicht verwirklicht wurden.
• Schließlich ist es bekannt, ein besonderes Erz, welches aus einer Mischung von Eisen mit einem überschuß bituminöser Kohle besteht, zu verkoken und die dabei entstehenden Gase zur Behandlung des Erzes zu benutzen. Es ist dabei jedoch keine Vorheizung des Erzes vorgesehen, und das erhaltene Produkt ist kein Eisen, sondern eine Mischung von Koks und Eisen, welche erst getrennt werden müssen, ehe das Eisen weiterverarbeitet werden kann.
• Die Ausführung des Verfahrens, das den Gegenstand der Erfindung bildet, findet demgegenüber in folgender Weise statt: Das Eisenerz wird in feinkörnigem Zustande, also nötigenfalls vorher gemahlen, z. B. in einen Drehofen bekannter Bauart eingebracht, in dem es durch direkte Erhitzung auf eine Temperatur von i ioo= C oder höher gebracht wird, worauf es zusammen mit dem ebenfalls auf diese Temperatur gebrachten Zuschlag, welcher auch vorher mit dem Erz gemischt sein kann, in einen Reduzierofen gelangt, in dem die Heizgase von dem Reduktionsraum getrennt gehalten werden und dem zugleich die zur Reduktion notwendige Kohlenmenge zugeführt wird.
• Das dabei gebildete, nicht geschmolzene Eisen wird am Auslaßende des Reduktionsofens ohne Zutritt von Luft in einen Flammofen übergeführt, wo es geschmolzen und von der Schlacke getrennt wird, um darauf entweder abgegossen oder in einen zweiten Flammofen übergeführt zu werden, wo die letzte Reinigung und gegebenenfalls Kohlung stattfindet.
• Ein Teil des gebildeten Gases verbrennt in den Heizkanälen des Reduzierofens. Ein anderer Teil wird zur Erhitzung des Flammofens und ein dritter Teil zur Vorheizung des Erzes und des Zuschlags in dem direkt geheizten Drehofen verwendet.
• Die Vorteile des Verfahrens sind folgende: Man arbeitet mit feinkörnigem Erz, weshalb die Brikettierung von Feinerz, wie es zum Verschmelzen im Hochofen notwendig ist, wegfällt.
• Die Erze aus Java (auch Titaneisenerz), das Lehmerz von Kuba und Celebes, aus magnetithaltigem Gestein abgeschiedener Magnetit, abgerösteter und entkupferter Pyrit u. dgl. können unmittelbar verarbeitet werden. Für grobe Erze scheint ein Nachteil darin zu bestehen, daß diese erst gemahlen werden müssen, aber die Kosten dieser BearLeitung werden völlig oder teilweise gedeckt durch das leichtere Beschicken und Vermischen von feinem Gut. Da kein Hochofenkoks gebraucht wird, müssen besondere Anforderungen an den Brennstoff nicht gestellt werden. Man kann jeden halb verkohlten oder unverkohlten Brennstoff verwenden, wenn nur der Wassergehalt nicht zu hoch ist; andernfalls muß ;eine Trocknung des Brennstoffs vorausgehen. Auch schlechter, wenig zusammenhängender oder sandförmiger Koks, der bei der Tieftemperaturverkokung von Steinkohle entsteht, kann benutzt werden. Weitere Vorteile des Verfahrens sind, daß der Hochofen durch weniger große und zuverlässigere Apparate ersetzt wird. Dadurch wird die Zufuhr einer großen Menge Luft von hohem Druck vermieden, wie auch die Aufstellung großer Winderhitzer. Der Heizwert des Gases, welches die notwendige Wärme liefert, ist so hoch, daß die Erhitzung der Verbrennungsluft höchstens für den Schmelzofen notwendig sein wird.
• Man ,erhält kein Roheisen mit hohem Kohlenstoffgehalt, weil die Temperatur des Reduzierofens zu hoch ist, um bei dem kurzen Aufenthalt des Eisens im Ofen eine beträchtliche Kohlung herbeizuführen. Die Entkohlung im Konvertor kann damit auch fortfallen.
• Der Feuchtigkeitsgrad der Luft hat keinen Einfluß auf den Gang des Verfahrens wie beim Hochofen, wo man selbst dazu ü4erge-Bangen ist, die Feuchtigkeit der Luft durch vorangehende Abkühlung mittels teurer Einrichtungen herabzusetzen.

Claims (1)

1. PATENT-ANSpRUcH: Verfahren zur Herstellung von Eisen aus vorgewärmtem, feinkörnigem Eisenerz, das mit feinkörnigem, festem, verkohltem oder unverkohltem Brennstoff gemischt und darauf ausschließlich durch indirekte Erhitzung reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Erz mit dem Zuschlag erst ohne den Brennstoff durch direkte oxydierende Heizung auf eine über i ooo° C liegende Temperatur vorerhitzt, dann mit dem Brennstoff gemischt und in bekannter Weise bei einer über i ooo° C doch unter dem Schmelzpunkt des Eisens liegenden Temperatur reduziert wird, worauf die Masse, in der das Eisen in zusammengesintertem Zustande enthalten ist, in bekannter Weise ohne Abkühlung in einen anderen Ofen übergeführt wird, in welchem sie durch Verbrennung eines Teiles des bei der Reduktion entstandenen Gases geschmolzen wird, während der Rest dieses Gases zur indirekten Heizung des Reaktionsraumes sowie zu der direkten oxydierenden Vorheizung des Erzes verwendet wird.