DE392357C

DE392357C - Shaft furnace system with forehearth for the refinement of tin, lead and copper ores, etc. The like. Using a top-down through the charging train

Info

Publication number: DE392357C
Application number: DES53107D
Authority: DE
Original assignee: RICHARD SEMBDNER DR
Current assignee: RICHARD SEMBDNER DR
Priority date: 1920-05-21
Filing date: 1920-05-21
Publication date: 1924-03-20

Description

Schachtofenanlage mit Vorherd zur Verhütung von Zinn-, Blei- und Kupfererzen u. dgl. unter Anwendung eines von oben nach unten durch die Beschickung hindurchgeführten Zuges. Im allgemeinen verwendet man heutzutage namentlich zum Verschmelzen der Zinnerze Flarnmöfen verschiedener Abmessungen, entweder mit Kohlenfeuerung, Gasfeuerung oder Ölfeuerung. Nur vereinzelt werden jetzt noch Scbachtöfen in der Zinnhüttenpraxis zum Schmelzen von Zinnerzen benutzt, so zu Altenberg in Sachsen und Schlackenwald in Böhmen. Die Schachtöfen zum Erzschmelzen sind durchschnittlich 3 m hoch, die zum Schlackenschmelzen4m und darüber. Seit der Mitte des -vorigen Jahrhunderts -sind die Schachtöf en allmählich den aus Comwall stammenden und dort 1758 von Becher eingeführten Reverberieröfen gewichen, weil in diesen Ofen die kostspielige Torf- und Holzkohlenfeuerung durch Steinkohlenfeuerung ersetzt werden konnte. Doch hat man die ersteren bis jetzt meist in Form von Gebläseöfen mit oder ohne Vorherd aus begreiflichen Gründen zur Verhütung namentlich. der Zinnschlacken beibehalten.Shaft furnace system with forehearth for the prevention of tin, lead and copper ores and the like using a train passed through the feed from top to bottom. In general, flarn furnaces of various dimensions, either with coal-fired, gas-fired or oil-fired, are used nowadays for fusing tin ores. Only occasionally are shaft furnaces still used in tin smelting practice for smelting tin ores, for example in Altenberg in Saxony and Schlackenwald in Bohemia. The shaft furnaces for ore smelting are on average 3 m high, those for slag smelting 4 m and above. Since the middle of the - last century - the shaft ovens have gradually given way to the reverberation ovens from Comwall and introduced there by Becher in 1758 , because in these ovens the expensive peat and charcoal firing could be replaced by coal firing. But up to now the former have mostly been used in the form of fan ovens with or without a forehearth, for understandable reasons for prevention. of tin slags retained.

Zum Schmelzen der Zinnerze im Schachtofen, als älteste Forim der Zinnerzverhüttung, kann nur Holzkohle verwendet werden, da die Steinkohlen bzw. deren Schwefelgehalt das erschmolzene Zinn brüchig machen. Der ##7ind wurde von durch Wasserkraft getriebenen Blasebälgen erzeugt. Dabei flogen so viele Erzteilchen durch den Schornstein, daß man das ganze Strohdach der Schmelzhütte nach einer Reihe von Jahren einzureißen und zu verbrennen pflegte, um die darin angehäuften EIrz- und 'Metallteilchen zu gewinnen. Doch war auch schon damals, um 16oo, an manchen Hütten ein schräger Rauchfang angebracht, in welchem sich der abfliegende Erzstaub ansammeln konnte. Der Schachtofen hat leider den Nachteil, daß der starke Luftstrom in demselben leicht eine teilweise Oxydation und darauffolgende Verschlackung des Zinnes bewirkt. Auch wird das zarte Oxyd leicht vorn Luftstrom fortgeführt.Only charcoal can be used to melt the tin ore in the shaft furnace, the oldest form of tin ore smelting, as the bituminous coals and their sulfur content make the melted tin brittle. The ## 7ind was created by water-powered bellows. So many ore particles flew through the chimney that after a number of years the whole thatched roof of the smelter was torn down and burned in order to extract the ore and metal particles that had accumulated in it. But even then, around 1600, a sloping chimney was attached to some huts, in which the ore dust that flew off could collect. Unfortunately, the shaft furnace has the disadvantage that the strong air flow in it easily causes partial oxidation and subsequent slagging of the tin. The delicate oxide is also easily carried away by the air stream.

All diese Mängel haften teilweise auch heute noch den verschiedenen Schachtöfeii an, die in Form von Gebläseöfen mit oder ohne Vorherd zum Schmelzen arm-er Schlacken verwendet werden. Uni die Oxydation des im Schachtofen reduzierten Zinns durch den Gebläsewind soviel als möglich auszugleichen, versuchte man durch eine Verlängerung des Schachtes bis auf io in Höhe zugleich auch die Reduktionszone za verlängern, jedoch mit nur geringeai Erfolg. Das Erz bzw. die Schlacken werden bereits oberhalb der Gebläsezone geschmolzen und das darin enthaltene Metalloxyd reduziert. Das reduzierte Zinn sowie die flüssige Schldeke ehen durch die Gebläsezone, indem sie zusaillMen in Forin von kleinen Tropfen durch die weißglühenden Kohle- bzw. Koksschichten hindurchsickerri. Dabei werden die feinen Zinninetalltropfen zum größten Teile wieder oxydiert und mangels genügender Reduktionszeit von der Schlacke aufgenommen. All these deficiencies are still partly attached to the various shaft ovens, which are used in the form of fan ovens with or without forehearth to melt poor slag. To compensate for the oxidation of the tin reduced in the shaft furnace by the blower wind as much as possible, attempts were made to lengthen the reduction zone by lengthening the shaft up to the same height, but with little success. The ore or slag is melted above the blower zone and the metal oxide it contains is reduced. The reduced tin as well as the liquid sludge flow through the fan zone, as they collapse in the form of small droplets through the incandescent layers of coal or coke. The fine tin metal droplets are for the most part re-oxidized and, in the absence of sufficient reduction time, are absorbed by the slag.

Man hat nun bereits vorgeschlagen, die Nachteile der üblichen Schachtöfen dadurch zu vermeiden, daß man den Zug des Schachtofens umgekehrt wie sonst üblich, nämlich durch die Beschickung hindurch abwärts über den führt, also einen Schachtofen mit umgekehrtem Zug ohne Gebläse verwendet. Erfindungsgemäß wird eine vorteilhafte A.,usfüllrungsforni dieses Gedankens dadurch gewonnen, daß an den Vorlierd des Schachtofens eine besondere Vorrichtung zur Erzeugung oder Unterstützung des abwärts gerichteten Zuges vorzugsweise ein als Wascher und Kühler für die Abgase des Vorherdes ausgebildeter Wasserturrn angeschlossen wird. Der Wasserturm wirkt hier gewissermaßen als Ventilatgr in dem die plötzliche Abkühlung und die dadurch bedingte Volumenverminderung der Ab- gase eine starke Zugerhöhung hervorruft. Es I kann so der Widerstand der Beschickungssäule, die bei Erzverhüttung etwa 2 m und bei Schlackenverhüttung etwa 3 in hoch ist, leicht überwunden werden. Gleichzeitig findet eine Waschung und Kühlung der Abgase btatt. Wo es nicht möglich ist, die Abgase durch Wasser zu kühlen, z. B. wenn die Abgase durch eine Sackfilteranlage geführt werden, kann der erforderliche Zug z. B. dadurch erhalten werden, (laß die Abgase in verengtem Raum unmittelbar hinter dem Vorherd durch einen kräftigen Luftstrom angesaugt werden.It has now been proposed to avoid the disadvantages of conventional shaft furnaces by reversing the train of the shaft furnace as usual, namely through the charging downwards over the, so using a shaft furnace with reverse train without a fan. According to the invention, an advantageous A., filling form of this idea is obtained in that a special device for generating or supporting the downward draft, preferably a washer and cooler designed as a washer and cooler for the exhaust gases from the forehearth, is connected to the forehearth furnace. The water tower here acts as a sort of Ventilatgr in which the sudden cooling and the resulting volume reduction of the exhaust gases causes a strong Zugerhöhung. The resistance of the charging column, which is about 2 m high for ore smelting and about 3 inches high for slag smelting, can thus be easily overcome. At the same time, the exhaust gases are washed and cooled. Where it is not possible to cool the exhaust gases with water, e.g. B. if the exhaust gases are passed through a bag filter system, the required train z. B. can be obtained in this way (let the exhaust gases be sucked in by a powerful air stream in a narrow space immediately behind the forehearth.

Die Praxis hat gezeigt, daß bei einem nach der Erfindung ausgebildeten und arbeitenden Schachtofen durch die Ausschaltung des Gebläses die teilweise Oxydation des reduzierten Zinns, wie sie sonst beim Durchgehen durch die Gebläsezone auftritt, sowie auch die Verschlackung des Zinns verhindert und auch ein Mitreißen und Verflüchtigen des zarten Oxyds durch einen im Schacht aufwärtssteigenden Luftstrom ausgeschlossen ist, Ja hier der Zug zn. durch die Beschickung hindurch nach abwärts gesichert ist. Auch erhält bei dem neuen Schachtofen der Vorherd eher eine höhere denn eine niedrigere Temperatur als der z3 Schacht selbst.Practice has shown that in a shaft furnace designed and working according to the invention, switching off the fan prevents the partial oxidation of the reduced tin, as otherwise occurs when passing through the fan zone, as well as the slagging of the tin and also prevents it from being carried away and volatilized of the delicate oxide is excluded by a current of air rising up in the shaft, yes here the draft zn. is secured through the loading downwards. With the new shaft furnace, the forehearth is also given a higher than a lower temperature than the z3 shaft itself.

Die Zeichnung zeigt eine Schachtofenanlage nach der Erfindung in einem Ausführungsbei-.spiel. Dein Schachtofen i, der z. B. eine Höhe von 4 in ab Herdsohle und eine lichte Weite von o,75 m hat, ist ein kleiner Vorherd -2 vorgelagert, an den ein als Kühler und Wascher ausgebildeter Wasserturm 3 unmittelbar angeschlossen ist. Der '\#T#asserturm 3 mündet andererseits in eine Staubkammer 4, die sich in einen _;-#II)zugskanal 5 fortsetzt, Der Schachtofen i ist oben durch eine Ladevorrichtung 6 abgeschlossen und weist ferner ein über das Dach 8 der Anlage hinausgeführtes Abzugsrohr 7 von z. B. o, im Durchmesser oberhall) der Ladebühne 9 auf. Die Abgase werden durch die vom Wasserturm hervorgerufene Zugwirkung in der Richtung der eingezeichneten, Pfeile vom Vorherd durch den Wasserturm und die Staubkammer nach dein Abzugskanal gesaugt. Das über Dach ins Freie nifindende Abzugsrohr sorgt dafür, daß die Arheiter von Belästigungen der sich vielleicht momentan. im oberen Schachtraum entwickelnden Gase frei gehalten werden. E-ine Düse io dient zur Vernleidung einer Staubbildung und eines Hochbrennens der Ladung im Schacht, was. übrigens hei richtig gewählter Zugstärke nicht zu befürchten ist. Der Schachtofeii i ist mit einem Wassermantel ii und Schaulöchern 12 sowie mit einer Reinigungsöffnuag 13 in üblicher Weise versehen. Die Regelung des Zuges kann durch zwei Schieber 14, 15 erfolgen, von denen der eine 14 unmittelbar hinter dem Wasserturm 3 und der andere 15 vor dein A#b7tigskanal 5 angebracht ist. Vor dem Schieber kann noch ein Drahtnetz 16 eingebaut sein, das zweckmäßig aus zwei Lagen besteht, so daß bei der Reinigung des einen Ntetzes das andere im Abzugskanal bleiben kann.The drawing shows a shaft furnace system according to the invention in an exemplary embodiment. Your shaft furnace i, the z. B. has a height of 4 in from the hearth base and a clear width of o.75 m, a small forehearth -2 is upstream, to which a water tower 3 designed as a cooler and washer is directly connected. The '\ # T # asserturm 3 opens on the other hand in a dust chamber 4, which continues into a _; - # II) draft channel 5 , the shaft furnace i is closed at the top by a loading device 6 and also has a lead out over the roof 8 of the plant Exhaust pipe 7 of z. B. o, in the diameter upper hall) of the loading platform 9 . The exhaust gases are sucked from the forehearth through the water tower and the dust chamber to the flue duct in the direction of the arrows caused by the water tower. The flue pipe leading into the open air via the roof ensures that the arrows of annoyance may be present at the moment. gases evolving in the upper shaft space are kept free. E-ine nozzle io is used to disguise the formation of dust and burning up of the cargo in the shaft, what. Incidentally, with correctly selected tensile strength is not to be feared. The Schachtofeii i is provided with a water jacket ii and inspection holes 12 and with a cleaning opening 13 in the usual way. The control of the train can be done by two slides 14, 15, of which one 14 is attached directly behind the water tower 3 and the other 1 5 in front of the A # b7tigskanal 5. In front of the slide, a wire mesh 16 can be installed, which expediently consists of two layers, so that when cleaning one mesh, the other can remain in the flue.

Beim Erzschmelzen wird der Ofen zunächst mit Torf geheizt und dann mit Holzkohle gefüllt. Ist alle Kohle verbrannt, so wird wieder nachgefüllt, und jetzt werden alle Schieber weit geöffnet, bis die ganze Holzkohle in helle Glut gerät. Nun erst werden von Zeit zu Zeit die Erzmassen bzw. der Möllereinsatz schichtenweise mit frischer Holzkohle abwechselnd auf die glühenden Kohlenmassen aufgetragen. Das Erz wird ziemlich rasch reduziert und das Metall rieselt durch die glühenden Kohlen nieder und fließt, mit Asche, Schlacke und kleinen Kohlenmengen vermengt, in den sich an den Schacht anschließenden Vorherd. Hier sammeln sich Metall und Schlacke an, wobei die Schlacke fortwährend, sobald sie im Vorherd die Höhe des Schlackenabflußrohres erreicht hat, auf der vorgestellten Sch-lackenrinne abfließt, auf welcher sie gleich granuliert wird. Das Metall wird am niedrigsten Punkte des Herdes abgestoßen, sowie es sich in der Schlackenrinne zu zeigen beginnt. Die Temperatur im Vorherd steigt bis zu 16oo' C. When ore smelting, the furnace is first heated with peat and then filled with charcoal. When all the charcoal is burnt, it is refilled again, and now all the slides are opened wide until all the charcoal turns into bright embers. Only now are the ore masses or the use of mortar used in layers with fresh charcoal alternately applied to the glowing coal masses from time to time. The ore is reduced fairly quickly and the metal trickles down through the glowing coals and flows, mixed with ash, slag and small amounts of coal, into the forehearth adjoining the shaft. This is where metal and slag collect, and the slag, as soon as it has reached the level of the slag drainage pipe in the forehearth, flows off on the slag channel presented, on which it is immediately granulated. The metal is repelled at the lowest point of the hearth as soon as it begins to show up in the cinder trough. The temperature in the forehearth rises up to 16oo ° C.

Ein Ofen von 4 m Höhe und o,75 m Durchmesser verarbeitet binnen 24 Stunden :2ooo kg Zinnerz. Das -,#£usbringen beträgt 93 bis 94 Prozent des Gesaintzinngehaltes und der Holzkohlenverbrauch etwa 8oo kg auf iooo kg Zinnmetall. Der Flugstau-b weist nicht unter 50 Prozent Zinngehalt auf, und die Schlacken haben nicht über i Prozent Sn, so daß sie abgesetzt werden können. Es ergaben z. B. :20o0kg Erz-mit 62,4 Prozent Sn#Gehalt in 24 Stunden verhüttet: 1250119 Rohzinn mit 93,5 Prozent Sn == 1169 kg Sn, 5oo kg Schlacken mit o,6 Prozent Sn = 3 kg Sn, 149 kg Flugstaub mit 5 i,o Prozent Sn == 76 kg Sn. An Holzkohle wurden verbraucht 1050 kg, also 52,5 Prozent des Einsatzes oder 84o kg Kohle auf je looo kg Rohzinn. Of en A height of 4 m and o, 75 m diameter processed within 24 hours: 2ooo kg tin ore. The yield is 93 to 94 percent of the total tin content and the charcoal consumption is about 8oo kg per 100 kg of tin metal. The fly ash does not have less than 50 percent tin content and the slags do not have more than 1 percent Sn, so that they can be settled. There were z. B.: 20o0kg of ore with 62.4 percent Sn # content smelted in 24 hours: 1250119 crude tin with 93.5 percent Sn == 1169 kg Sn, 500 kg slag with 0.6 percent Sn = 3 kg Sn, 149 kg fly ash with 5 i, o percent Sn == 76 kg Sn. 1050 kg of charcoal were consumed , or 52.5 percent of the input or 840 kg of coal for every 100 kg of raw tin.

Für das Schlackenscbmelzen wird der Schachtofen nach der E r:findung zuerst mit Torf angeheizt, dann mit Koks, und so alli-nählich, bis zur Hälfte aufgefüllt. Sobald die Temperatur im Schachtinnern iooo bis iioo' C erreicht hat, folgen abwechselnd schichtenweise Schlacken mitsiamt den Zuschlägen und Koks. Metall und Schlacke sammeln sich wiebeim Erzschmelzen im Vorherd an. Die Schlacke läuft fortwährend ab, sobald sie die Höhe des Schlackenabflußrohres erreicht hat und wird gleich auf der vor dem letzteren stehenden Schlackenrinne granuliert.For the Schlackenscbmelzen the shaft furnace after e r: First-making with peat fueled, then coke, and so alli nählich, filled up to half. As soon as the temperature inside the shaft has reached 100 to 100 ° C , layers of slag, including the aggregates and coke, follow alternately. Metal and slag collect in the forehearth just like in ore smelting. The slag runs off continuously as soon as it has reached the level of the slag discharge pipe and is granulated immediately on the slag channel in front of the latter.

Der Ofen verarbeitet Schlacken, die z. D. im Herbertzofen kein Zinn mehr ergeben, und der Höchstgehalt an Zinn, den diese Schlacken nach ihrer Verarbeitung in diesem Ofen enthalten, beträgt o,8 Prozent Sn bei einem ursprünglichen Zinngehalt von 4 Prozent. Arme Schlacken enthalten meist 4 bis 7 Prozent Sn und Endschlacken, wie sie vom Gebläseofen fallen, haben 3 bis 4 Prozent Sn, außer wenn man einen Zuschlag von Bleirückständen gibt und auf eine Blei-Zinn-Legierung hinarbeitet. In diesem Fall ist es möglich, den Zinngehalt der Endschlacken bis auf 2 Prozent Sn herabzudrücken. Der Koksverbrauch ist in diesem Ofen etwa 12 Prozent gegen 15 Prozent irr, Herbertzofen. Der Flugstaub, der zum weitaus größten Teil in der Staubkammer niedergeschlagen wird, enthält nie unter 50 Prozent Sn, so daß er als Zinnasche unmittelbar im Flarntnofen auf Zinnmetall verhüttet werden kann.The furnace processes slag that z. D. no more tin produced in the Herbertz furnace, and the maximum tin content that these slags contain after their processing in this furnace is 0.8 percent Sn with an original tin content of 4 percent. Poor slags usually contain 4 to 7 percent Sn and final slags, as they come from the blast furnace, have 3 to 4 percent Sn, unless you add lead residue and work towards a lead-tin alloy. In this case it is possible to reduce the tin content of the final slag down to 2 percent Sn. The coke consumption in this furnace is about 12 percent versus 15 percent insane, Herbertzofen. The fly ash, which is for the most part precipitated in the dust chamber, never contains less than 50 percent Sn, so that it can be smelted as tin ash directly in the flaming furnace on tin metal.

Die durchschnittliche Ausbeute bei Verhüttun- fünfprozentiger zweiter Schlacken innerhalb :24 Stunden betrug z. B.: 24 - 35o kg nicht granulierter Schlacken=84oo kg Schlacken mit 5 Prozent Sn; 363 kg Rohzinn mit 8i,o Prozent Zinn # 294 1,9 Sn =: 70 Prozent desGesamtgehaltes derverarheitetenSchlacken; 130 kg Flugstattb mit 549 Prozent Zinne 67 kg Sn; gooo kg Endschlacken granuliert mit o,65 Prozent Sn = 59 kg Sn.The average yield from smelting five percent second slag within: 24 hours was z. E.g .: 24 - 35o kg of non-granulated slag = 8,400 kg of slag with 5 percent Sn; 363 kg crude tin with 81.0 percent tin # 294 1.9 Sn =: 70 percent of the total content of the processed slag; 130 kg flight with 549 percent pinnacle 67 kg Sn; gooo kg of final slag granulated with 0.65 percent Sn = 59 kg Sn.

Das Rohzinn hatte nie unter 81 Prozent Sil und der Rest war Fe mit Spuren bis 0,5 Prozent C-Li. Der Ofen verarbeitete 35o kg nicht "ranulierter Schlacken in der Stunde und an granulierten Schlacken, die z. B. der Herbertzofen Überhaupt nicht verarbeitet, :28o bis 3oo kg. The raw tin was never below 81 percent Sil and the rest was Fe with traces of up to 0.5 percent C-Li. The furnace processed 35o kg of non-granulated slag per hour and of granulated slag, which, for example, the Herbertz furnace does not process at all: 280 to 300 kg.

Claims

PATENT-A.xLSPRÜC] aE: i. Shaft furnace system with forehearth for smelting of tin, lead and copper ores as well as their residues and slags Use of a train passed through the feeder from top to bottom, characterized in that the forehearth upstream of your shaft furnace has a besolldere Device for generating or supporting the downward pull, preferably a water tower designed as a washer and cooler for the exhaust gases from the forehearth connected.

2. Furnace according to claim i, characterized in that in an exhaust duct emanating from the dust chamber, preferably made of a double layer existing wire network is installed.