DE508010C - Karburieren von kohlensaeurehaltigem Gas - Google Patents

Description

Bei der Reduktion von Eisenerz mit Anwendung von Kohlenoxyd (CO) als Reduktionsmitteln wird im allgemeinen das Kohlenoxyd in der Weise erzeugt, daß man das durch die Reduktion gebildete kohlensäurehaltige (kohlendioxydhaltige CO₂) Gas durch eine auf erforderliche Temperatur erhitzte Kohlenschicht hindurchleitet, wobei die Kohlensäure reduziert wird unter Rückbildung von Kohlenoxyd, das wieder nach dem Reduktionsofen zurückgeleitet wird.

Für diese Karburierung des kohlensäurehaltigen Gases sind Öfen vorgeschlagen worden, bei denen die für den Prozeß erforderliehe Energie durch Erhitzung der Kohlenschicht mittels elektrischen Stromes, den man durch dieselbe hindurchleitet, zugeführt wird. Es hat sich indessen schwierig erwiesen, in diesen Öfen, die stillstehen, eine wirksame

so Karburierung zu erzielen, was für die Ökonomie des Erzreduktionsprozesses eine notwendige Voraussetzung ist. Die Schwierigkeiten werden in erster Linie durch die mit steigender Temperatur rasch zunehmende Leitfähigkeit des Kohlenmaterials veranlaßt. Wenn eine gewisse Zone der Kohlenmasse eine höhere Temperatur erhält als die übrige, wird demnach die Leitungsfähigkeit bei dieser Zone gesteigert; demzufolge sucht der Strom sich seinen Weg vorzugsweise durch diese Zone, was wiederum eine weitere Temperatursteigerung zur Folge hat. Die Neigung zu lokalen Überhitzungen ist also in solchen Fällen groß. Das Gas wiederum, das durch die Kohlenschicht geleitet werden soll, hat Neigung, sich seinen Weg durch die kältesten Zonen zu suchen, und daraus ergibt sich leicht eine unvollständige Karburierung. Ein Übelstand bei diesen Karburatoren ist auch, daß die kompakte Kohlenschicht das Durchdringen des Gases verhindern kann, wenn nicht relativ grobe Kohlenstücke angewendet werden. Sind die Kohlenstücke groß, so wird indessen die Berührungsfläche zwischen dem Gase und der Kohle relativ klein, was zur Folge hat, daß eine hohe Temperatur nötig wird, um hinreichend Reaktionsgeschwindigkeit zu bewirken, ein Umstand, der die technische und ökonomische Durchführung des Prozesses erschwert.

Nach der vorliegenden Erfindung werden die vorgemachten Übelstände vermieden durch die Ausführung des Prozesses in einem rotierenden Ofen mit horizontaler oder schräger Achse. Durch die Rotation des Ofens wird das Kohlenmaterial die ganze Zeit über in Bewegung erhalten und durchgerührt, wodurch in dem Teil der Masse, die der Strom passiert, eine gleichmäßige Temperatur erzielt wird. Es sind indessen gewisse konstruktive Schwierigkeiten damit verknüpft, in einem derartigen rotierenden Ofen das Gas durch

die Kohlenschicht zu leiten. Es hat sich nun herausgestellt, daß ein gutes Resultat dadurch zu erzielen ist, daß man das Gas oberhalb der Kohlenschicht leitet, wenn diese in steter Bewegung ist und die Masse bei der Rotation des Ofens mit der Ofenwand aufgehoben wird und dann in dem durchströmenden Gase herabfällt. Der Ofen muß jedoch von solcher Länge sein, daß die Zeit für den Durchgang

ίο des Gases nicht zu kurz wird.

Eine wesentliche Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit kann durch Anwendung eines fein pulverisierten Kohlenmaterials erzielt werden. Bei der Rotation des Ofens wird sich dasselbe alsdann, zum Teil in dem Gase schwebend, erhalten, wodurch eine sehr wirksame Karburierung erzielt wird. Der Kontakt zwischen der Kohle und dem Gase kann des weiteren verbessert werden, wenn die Ofenwände inwendig mit Kämmen oder Schaufeln versehen werden, die den Zweck haben, einen Teil des Kohlenpulvers aus der Masse herauszuheben und dasselbe alsdann durch das hindurchströmende Gas herabrieseln zu lassen.

Bei gewissen Kohlensorten, und zwar besonders wenn Holzkohle zur Karburierung angewendet wird, kann es vorteilhaft sein, diese mit einem anderen Kohlenmaterial oder evtl. einem anderen geeigneten Stoff, der bessere elektrische Stromverhältnisse im Ofen gewährt, zu mischen. So hat sich gezeigt, daß eine Mischung von Holzkohle und Koks ein gutes Resultat abgibt. Die elektrische Leitfähigkeit des Kokses variiert nämlich nicht so stark mit der Temperatur wie die der Holzkohle, was bewirkt, daß die Anwesenheit von Koks die Möglichkeit einer gleichmäßigeren Regulierung der Stromzufuhr und damit der Temperatur des Ofens gewährleistet ist. Da die Holzkohle leichter oxydiert als Koks, wird es in diesem Falle hauptsächlich die Holzkohle, die als Karburierungskohle dienen, während der Koks nicht nennenswert verbraucht wird. Als Ersatzkohle braucht demnach in der Hauptsache nur Holzkohle zugeführt zu werden.

Die Zuführung der Kohle kann in einem derartigen rotierenden Ofen durch einfache Vorrichtungen kontinuierlich erfolgen mittels einer Schleuse, die so beschaffen ist, daß ein nennenswerter Gasverlust auf diesem Wege nicht in Frage kommt, was für den gleichmäßigen Gang der Karburierung von Wert ist. In beiliegender Zeichnung wird schematisch eine Ausführungsform von einem Karburierungsofen laut vorliegender Erfindung gezeigt.

Fig. ι zeigt einen Längsschnitt des Ofens. Fig. 2 und 3 zeigen Querschnitte nach den Linien A-A bzw. B-B in Fig. 1.

Der Ofen besteht aus einem liegenden Zylinder, der nach der veranschaulichten Ausführungsform eine etwas geneigte Achse hat im Verhältnis zur Horizontalebene, die durch die gestrichelte Linie H-H angegeben wird. Das Beschickungsende muß nämlich etwas höher liegen als das Abfiußende, wie dies aus der markierten Lage der Beschikkung im Ofen hervorgeht. Der Ofen hat an beiden Enden zentrale Öffnungen b bzw. c für den Ein- bzw. Ausgang des Gases. Der Ofen rotiert um seine Achse und ist zu diesem Zweck mit Lauf ringen d und e versehen, welche in an und für sich bekannter Weise auf Stützrollen / ruhen, die gleichzeitig als Treibrollen dienen können. Der Ofen wird bis zu geeigneter Höhe mit dem Kohlenmaterial gefüllt, das bei der Karburierung angewendet werden soll. Der elektrische Strom, der in diesem Falle einphasig gedacht ist, wird beispielsweise in bekannter Weise durch Vermittlung von Schleifringen und Schleifkontakten durch die Elektrodeng· zugeführt, die aus Graphit, Kohle, einer wärmebeständigen Metallegierung oder anderem zweckmäßigen, elektrisch leitenden Material sein können. Die Elektroden sind radial wie die Speichen eines Rades angeordnet, je ein System für jede Phase, welche Ausführungsform sich zweckmäßig erwiesen hat. Für die Einführung der Kohle in den Ofen ist eine Schleusenvorrichtung h vorhanden, bestehend aus einer Trommel tn mit dem Ofen gemeinsamer Achse und versehen mit einer Anzahl Scheidewände/. Diese Scheidewände haben an der Peripherie je einen Ausschnitt k, und diese Ausschnitte sind in den einzelnen Wänden so im Verhältnis zueinander plaziert, und die Anzahl der Scheidewände ist so groß, daß stets ein Ausschnitt sich ganz unten im Kohlenmaterial befindet und dadurch das Gas hindert, herauszudringen. Die Kämme I an der inneren Ofenwand dienen dazu, während der Rotation Kohlenmaterial aus der Masse herauszuheben und es durch das Gas herabrieseln zu lassen.

Die Ausführung des Ofens braucht sich natürlich nicht auf die Form, welche die Zeichnung angibt, zu beschränken. Jede Form des Ofens, die ihm gestattet, um eine horizontale oder schräge Achse zu rotieren, kann in Frage kommen. Die zweckmäßigste Form dürfte jedoch die zylindrische sein oder ein Ofen, bestehend aus einem zylindrischen Mittelteil und konischen Enden.

Die Elektroden können auch in verschiedener Weise ausgeführt werden. Die Hauptsache ist, daß sie eine solche Form haben, daß der in die Masse eintauchende Teil in jeder Ofenlage ziemlich konstant ist. Die Elektroden können weiter mit Vorteil in solcher Form ausgeführt werden, daß sie gleich-

zeitig als die obenerwähnten Kämme oder Schaufeln dienen können.

Der Ofen kann sowohl für Emphasen- als

Mehrphasenstrom ausgeführt werden. Besonders einfach ist eine Elektrodenanordnung für Zweiphasenstrom (Scotts Kupplung).

Hierbei werden drei Elektrodensysteme in einer Reihe in der Längsrichtung des Ofens plaziert, die beiden äußeren Elektrodensysteme für je eine Phase und die mittlere für die gemeinsame zurücklaufende Phase.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   I. Verfahren zum Karburieren von kohlensäurehaltigem Gase dadurch, daß das Gas mit auf entsprechende Temperatur erhitzter Kohle in Kontakt gebracht wird, welche Erhitzung dadurch zuwege gebracht wird, daß man elektrischen Strom durch die Kohle leitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeß in einem rotierenden, mit Elektroden versehenen Ofen ausgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenmaterial ganz oder teilweise in so fein verteilter Form ist, daß es bei der Rotation des Ofens teilweise in den durchgeleiteten Gasen im Ofen schwebt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionskohle mit anderen Kohlensorten, wie z. B. Koks oder einem anderen elektrisch leitenden Material, mit kleinem Temperaturkoeffizienten der Leitfähigkeit in Mischung verwandt wird.
4. 4. Ofen zur Ausführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er eine für Rotation um eine horizontale oder schräge Achse geneigte Form hat und mit zentralen Öffnungen an beiden Enden für das Ein- bzw. Ausströmen des Gases und mit Elektroden für die Zu- und Ableitung des elektrischen Stromes durch die im Ofen befindliche Kohlenmasse versehen ist.
5. 5. Of en nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenwände mit Kämmen oder Schaufeln versehen sind (/), die so angebracht sind, daß sie während der Rotation des Ofens einen TeE der Kohle aus der Masse aufheben und durch das Gas, das durch den Ofen geleitet wird, herabfallen lassen.
6. 6. Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden ganz oder teilweise so geformt sind, daß sie die Hebung des Kohlenmaterials aus der Masse bewirken.
7. 7. Ofen nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen an seinem Beschickungsende mit einer für die Einführung des Beschickungsmaterials bestimmten Schleusenvorrichtung versehen ist, die so beschaffen ist, daß sie die feste Beschickung durchläßt, aber das Gas am Austritt hindert.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen