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Verfahren zum Reduzieren von Erzen, Oxyden u. dgl. Gegenstand der
Erfindung ist ein Verfahren zum Reduzieren von Erzen, Oxyden u. dgl. Zweck der Erfindung
ist, die Reduktion schneller und wirtschaftlicher vorzunehmen, als sie bei den heute
üblichen Verfahren erfolgt.
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Zu diesem Zweck wird der Kohlenwasserstoff oder kohlenwasserstoffhaltige
Körper, der den zur Reduktion erforderlichen Kohlenstoff enthält, in solcher Weise
eingeleitet, daß der Kohlenstoff mit dem heißen Gut im Entstehungszustande in Berührung
tritt.
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Es ist bekannt, Kohlenwasserstoff als zerstäubte Flüssigkeit oder
in Gasform in eine Reduktionskammer zu leiten, beispielsweise zum Reduzieren von
Erzen. Bei diesen bekannten Verfahren wird jedoch kein Wert darauf gelegt, den Kohlenwasserstoff
vor vorzeitiger Zersetzung zu bewahren, im Gegenteil wird der Kohlenwasserstoff
auf einem ziemlich langen Wege durch den Ofen geführt, um ihm Gelegenheit zu geben,
sich mit dem Gut möglichst innig zu vermischen. Bei diesem Verfahren wirkt aber
der Kohlenstoff zum größten Teil nicht im Entstehungszustande, sondern in der Form
von Ruß auf das Gut ein, so daß das reduzierte Metall nicht besonders rein ist und
außerdem die Reduktion selbst sehr langsam vor sich geht-.-Es ist ferner bekannt,
das Erz zunächst zu erwärmen und dann erst mit dem Reduktionsmittel zusammenzubringen.
Hierbei trifft jedoch das reduzierende Gas an der Stelle, wo es die Reduktionskammer
betritt, auf bereits reduziertes Erz, welches sich auf einer solchen Temperatur
befindet, daß das Gas augenblicklich zersetzt wird. Das einzige Material, auf das
der hierbei frei werdende Kohlenstoff in seinem anfänglichen Zustande einwirken
kann, ist reduziertes Gut; die eigentliche Reduktion findet höher in der Reduktionskammer
statt und wird infolgedessen mittels Kohlenoxyds oder Kohlenstoffs in molekularem
Zustande bewirkt.
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Beim Verfahren nach der Erfindung werden Metalle von bisher unerreichter
Reinheit, 98 bis 99 °/o, in bedeutend kürzerer Zeit gewonnen als bei den älteren
Verfahren.
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Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird der Kohlenwasserstoff oder
kohlenwasserstoffhaltige Körper so eingeleitet, daß er mit dem zu reduzierenden
Gut in Berührung tritt, ehe Zersetzung erfolgen kann. Er muß daher auf oder in das
Gut in dem gleichen Zustande gespritzt -werden, in dem er sich vor der Verwendung
befand. Um diesen Zweck zu erreichen, kann man sich beliebiger Mittel bedienen,
beispielsweise den Kohlenwasserstoff oder kohlenwasserstoffhaltigen Körper -durch
eine Leitung mit Wasserkühlung zuführen, an deren Ende der Kohlenwasserstoff oder
kohlenwasserstoffhaltige
Körper sofort mit dem heißen Erz in Berührung
tritt. .Wird diese Bedingung nicht erfüllt, so scheidet sich der Kohlenstoff in
fester Form als Ruß, aus, was beweist, daß der Kohlenwasserstoff zersetzt worden
ist, ehe er in Berührung mit dem Gut trat. Bei einem solchen Verfahren wirkt also
der Kohlenstoff nicht im Entstehungszustand ein.
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Nach der Erfindung wird das Gut auf eine Temperatur erwärmt, die die
normale Reduktionstemperatur nicht überschreitet, und bei dieser Temperatur auf
oder in das heiße Erz ein Kohlen-,vasserstoff oder ein Körper gespritzt, der Kohlenwasserstoff
enthält. Hierdurch wird der Kohlenwasserstoff plötzlich zersetzt, und Kohlenstoff
wird frei. Dieser bewirkt die Reaktion in statu nascendi, wie der im Vergleich zu
den in der üblichen Weise vorgenommenen Reduktionen schnelle Verlauf der Reduktion
nach der Erfindung beweist. Der Kohlenstoff darf also in der Tat als in statu nascendi
befindlich betrachtet werden.
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Das Verfahren wird in einer Vorrichtung ausgeführt, die Luftabschluß
gestattet und vorzugsweise in ständigem Strom vom Gut durchzogen wird. Ihr Baustoff
richtet. sich nach der Beschaffenheit des Gutes und der Temperatur, bei der die
Reduktion erfolgt.
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Die Vorrichtung kann eine Kammer oder einen Zylinder haben, durch
dessen Umdrehung das Gut umgerührt wird, man kann aber auch umlaufende Rührschaufeln
vorsehen oder die Bewegung des Gutes in Absätzen vor sich gehen lassen, um das Gut
beim Durchgang durch die Vorrichtung häufig in Bewegung zu bringen.
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Als Beispiel soll die Reduktion von Eisenerz oder Eisenoxyd zum Metall
beschrieben werden.
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Das Erz wird auf etwa 6 mm Maschenweite zerkleinert und durch einen
Trichter in einen Turm geleitet. Der Trichter hat eine selbsttätige Füllvorrichtung,
die als Abschluß wirkt. Der Turm ist aus feuerfestem Material, beispielsweise Schamotteziegeln,
gebaut und hat übereinanderstehende, in gleichen Abständen verteilte Lenkplatten.
Die Platten stehen in der Ruhe waagerecht, werden aber in geeigneten Zeitabständen
geneigt oder umgedreht und geben dabei ihr Gut an die nächsttieferen Platten ab.
Jede tieferliegende Platte wird in passendem Zeitabstand von der Bewegung der höher
liegenden Platte in Bewegung gesetzt und gibt das Gut an die darunterliegencie Platte
ab. Der Antrieb der Platten ist so ausgebildet, daß das Gut eine bestimmte Zeit
lang im Turm bleibt. Bei Eisenerz oder Eisenoxyd braucht das Gut zum Durchlaufen
des Turmes vom Eintritt bis zur Sohle i-/2 bis a Stunden.
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Der untere Teil des Turmes wird von einer Flamme beheizt, die durch
teilweise Verbrennung eines Strahles aus flüssigem Kohlenwasserstoff oder eines
festen Brennstoffes, wie Kohle, erzeugt wird. Die Wärme nimmt im Turm von unten
nach oben ab, jede untere Lenkplatte ist daher wärmer als jede obere. So wird das
Gut auf dem Wege nach unter allmählich auf die Temperatur erwärmt, bei der die Reduktion
erfolgt. An oder ungefähr an dem Punkt, wo diese Temperatur herrscht, wird Kohlenwasserstoff
oder ein kohlenwasserstoffhaltiger Körper auf oder in das Gut gespritzt. Bei Magnetit
ist die Reduktionstemperatur etwa iioo°, doch ist es möglich, die Reduktion schon
bei etwa 95o° vorzunehmen. Der Kohlenwasserstoff wird an dem heißen Gut zersetzt,
und es entsteht Kohlenstoff, der in statu nascendi das Gut reduziert. Um Wiederoxydation
zu verhindern, wird das reduzierte Gut zweckmäßig dem Turm an einer Stelle entnommen,
die unterhalb des Punktes liegt, an dem die Reduktion beendet ist, aber oberhalb
des Punktes, an dem die heiße Flamme eingeführt wird, und in einen Zylinder gebracht,
der mit einem Kühler und . einer Rührvorrichtung versehen ist. Diese schiebt das
Gut in der Längsrichtung durch den Zylinder, der im vorliegenden Falle aus Eisen
bestehen kann und außen durch aufgespritztes Wasser oder auf andere Weise so gekühlt
wird, daß das reduzierte Eisen am Austritt des Zylinders ungefähr die Temperatur
der Außenluft hat und ohne Gefahr der Wiederoxydation ins Freie gelangen darf.