DE51681C - Verfahren und Ofeneinrichtung zur Herstellung von Zink, Eisen u. dergl - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 4O: Hüttenwesen.

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Ofeneinrichtung zur Reduction von Zink, Eisen und anderen Stoffen gleicher Art. Da der Ofen zur Ausführung des Verfahrens benutzt werden soll, so mag derselbe in folgendem zunächst näher erläutert werden. Die hauptsächlichsten Theile dieser Ofeneinrichtung sind auf beiliegenden Zeichnungen durch Fig. 1 bis 6 veranschaulicht.

Fig. ι zeigt die Einrichtung im Grundrifs mit theilweisem Schnitt, Fig. 2 im Längsschnitt nach der Linie x-x der Fig. 1, Fig. 3 dagegen nach der Linie y-y der Fig. 1. Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen im Verticalschnitt die" Ventile, welche den Zweck haben, getrennte Röhrenleitungen zu verbinden.

Der Reductionsofen A ist an seinem oberen Theil mit einer Oeffhung B versehen, welche in das Rohr C ausmündet, das abwärts führt und sich in die mit je einem Ventil D¹ und E¹ ausgestatteten Rohre D und E verzweigt. Die Rohre D und E führen nach dem unteren Theil von je einem von zwei einander gleichen Condensationsöfen F und G, welche mit einem passenden Füllungsmaterial, z. B. Koks, angefüllt gehalten werden.

Von einem tieferen Theil des Reductionsofens A führen die Rohre / und I¹ nach dem unteren Theil von je emem der Condensationsöfen F und G. Jedes der Rohre / und 7¹ ist mit einem Ventil /² zur Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Reductionsofen A und den Condensationsöfen F und G ausgestattet. Von den oberen Theilen der Oefen F und G führen die Rohre J und J¹ nach einem durch Fig. 6 veranschaulichten Ventil K, welches so eingerichtet ist, dafs die beiden Rohre J und J¹ abwechselnd mit je einem der beiden Rohre L und L¹ in Verbindung gesetzt werden können. Das Rohr L¹ steht durch die Zweigrohre L² Z,³ mit den Kühlapparaten N und N¹ in Verbindung.

Diese letzteren können verschieden eingerichtet sein, z. B. wie in Fig. 2 dargestellt, wo das Gas beim Durchgang durch die Kühlapparate durch mit kalter Luft oder Wasser umgebene Rohre geht. Beide Kühlapparate N und 2V¹ münden in ein Reservoir iV² aus, welches seinerseits durch das Rohr N³ mit einer Gebläsevorrichtung O in Verbindung steht.

Die Gebläsevorrichtung O steht durch das Rohr O¹ mit dem durch Fig. 4 veranschaulichten Ventil P in Verbindung, welche mit den Rohren P¹ und P², die in den unteren Theil je eines der Regeneratoren jR und R¹ führen, ausgestattet ist. Das Ventil P steht auch durch das Rohr P³ mit der Esse Q. in Verbindung. Die Rohre 0\ P\ P² und P³ sind so angeordnet, dafs die Gase von der Gebläseeinrichtung O entweder nach dem Regenerator R durch das Rohr P¹ oder nach dem Regenerator R¹ durch das Rohr P² gehen können, und dafs, während der eine der Regeneratoren mit dem Rohr O¹, der andere mit dem Rohr P³ und der Esse Q in Verbindung steht, wie aus Fig. 4 ersichtlich. Jeder der Regeneratoren R und R¹ besitzt einen Kanal i?², welcher den oberen Theil des Regenerators mit dem unteren Theil des Reductionsofens A verbindet. Das Ventil S in diesem Kanal R² dient dazu, die Verbindung zwischen den Re-

generatoren und dem Reductionsofen A unterbrechen zu können.

Die Rohre L und L¹ sind von einem Mantel T umgeben, in welchem sich eine Oeffnung zum Einlassen von atmosphärischer Luft befindet. Das Rohr U führt von diesem Mantel nach dem Ventil F, welches zweckmäfsig in der Nähe des Ventils P anzuordnen ist und mit den Rohren t/¹ und U², welche nach dem Regenerator R, ferner mit den Rohren U^s und £/⁴, welche nach dem Regenerator R¹ führen, und endlich mit dem mit dem Rohr L verbundenen Rohr U^s in Verbindung steht. Durch dieses Rohr kann der ganze Ueberschufs an Gas, welcher nicht nach den Kühlapparaten geht, gesaugt werden. Dieses durch Fig. 5 veranschaulichte Ventil V ist so eingerichtet, dafs, während durch das Rohr Z7² Luft von dem Mantel T und dem Rohr U nach dem Regenerator R gesaugt wird, der Ueberschufs an Gas durch die Rohre U⁵ und U¹ nach demselben Regenerator R abgeht. Wenn das Ventil V umgestellt wird, so dringen auf gleiche Weise Luft und Gase durch die Rohre U³ und Z7⁴ in den Regenerator R¹ ein. Sowohl der Reductionsofen als die Condensationsöfen sind oben mit abschliefsbaren Gichten und unten mit abschliefsbaren Entleerungsvorrichtungen versehen.

Diese Ofeneinrichtung findet für das vorliegende Verfahren in folgender Weise Anwendung.

Wenn Zinkerz reducirt werden soll, so wird der Reductionsofen A mit einem Gemisch aus Zinkerz und Steinkohlen und die Condensationsöfen F und G zweckmäfsig mit Koks beschickt.

Steht nun der eine der Regeneratoren jR und R¹ mit dem Reductionsofen A in Verbindung, so ist der andere Regenerator mittelst des Ventils S von dem Reductionsofen abgeschlossen. Der Reductionsofen A wird alsdann mit Kohlenoxydgas, welches in dem einen Regenerator erhitzt worden ist, gespeist, und die Gase, welche sich in dem Reductionsofen bilden, können entweder nach oben durch die Oeffnung B oder durch die aus einem tieferen Theil abführenden Rohre I lind I¹ abgeleitet werden. Wenn die Oeffnung B mit dem Condensationsöfen G in Verbindung gesetzt werden soll, so wird das Ventil D¹ in dem Rohr D geschlossen, während das Ventil E¹ in dem Rohr E geöffnet wird, wodurch die Oeffnung B mittelst der Rohre C und E mit dem Condensationsöfen G in Verbindung tritt. Das Ventil /² in dem Rohr 7, welches den Reductionsofen mit dem Condensationsöfen F verbindet, ist dann offen, so dafs die sehr heifsen Gase aus dem unteren Theil des Reductionsofens durch das Rohr / in den Condensationsofen F hineingehen, während die kälteren Gase von dem oberen Theil des Reductionsofens durch die Oeffnung B nach dem Condensationsöfen G gehen; der Condensationsöfen F wird also dazu verwendet, um Zinkgase zu condensiren, während der andere Ofen G mittelst der Gase, welche aus dem oberen Theil des Reductionsofens kommen, abgekühlt wird.

Dieser beschriebene Arbeitsgang kann umgeändert werden, indem man das Ventil E¹ in dem Rohr E schliefst und das Ventil D¹ in dem Rohr D öffnet, während man gleichzeitig das Ventil J² in dem Rohr / schliefst und das Ventil /² in dem Rohr 7¹ öffnet. In diesem Falle werden in dem Condensationsöfen G Zinkgase condensirt, während der Condensationsöfen F abgekühlt wird. Von den bezw. Condensationsöfen F und G gehen die Gase durch die Rohre J und J¹ durch das Ventil K und von da nach den Rohren L und L¹, woselbst sie von der Luft, welche den Mantel T durchströmt, etwas abgekühlt werden.

Von dem Rohr L' gehen die Gase nach den Kühlapparaten N und JV¹, woselbst sie noch weiter abgekühlt werden, und von da nach dem Reservoir IV², wo die etwa mitgerissenen festen Theile sich auf dem Boden des Reservoirs absetzen. Die Gase werden dann weiter nach der Gebläsevorrichtung O gezogen und von da durch das Rohr O¹ und das Ventil P nach dem einen der Regeneratoren R und R¹ und endlich in den Reductionsofen A geprefst. Die Gase bestehen nunmehr aus stark erhitztem Kohlenoxyd.

Der andere Regenerator wird während dieser Zeit dazu benutzt, die überschüssigen Gase, welche durch das Rohr L und Ventil V nach' diesem Regenerator gelangen, zu verbrennen, während die erforderliche Luftmenge dem Regenerator durch das Rohr U und das Ventil V zugeführt wird. Der eine der Regeneratoren wird also dazu verwendet, den Reductionsofen mit überhitztem Kohlenoxydgas zu speisen, während der andere Regenerator durch Verbrennung der überschüssigen Gase erhitzt wird.

Es geht also ein ununterbrochener Strom von Kohlenoxydgas durch den Reductionsofen, von hier durch einen der Condensationsöfen, dann durch die Kühlapparate, die Gebläsevorrichtung und durch einen der Regeneratoren. Diese Gase werden fortwährend wieder verwendet, um dem Erz die zur Reduction sowie zur Vergasung des Zinks erforderliche Wärme zuzuführen, während gleichzeitig der Ueberschufs an Kohlenoxydgas, d. h. so viel wie in dem Reductionsofen aus der Steinkohle und dem Sauerstoff des Zinkerzes gebildet wird, ununterbrochen von dem unteren Theil des Reductionsofens nach dem anderen Condensationsöfen geht, um die mitgeführten Zinkdämpfe zu condensiren und von hier aus seinen

Weg nach dem anderen Regenerator fortsetzt, woselbst er verbrannt wird.

Es mag hier besonders darauf aufmerksam gemacht werden, dafs es bei der Reduction von Zinkerzen nicht allein nothwendig ist, dafs die Gase dem Erz eine genügende Menge von Wärme zur Reduction und Vergasung · zuführen, sondern auch, dafs diese Gase durchaus frei von oxydirenden Bestandtheilen sind. Gewöhnliches Generatorgas, dargestellt durch Einleiten von Luft in glühende Steinkohlen, ist nicht frei von Kohlensäure und daher für diesen Zweck nicht verwendbar. Bei dem vorliegenden Verfahren soll die Anwesenheit von Luft oder Sauerstoff vermieden werden. Reduction von Zinkoxyd läfst sich durch Kohlenoxyd allein nicht erreichen, eine Thatsache, welche einmal dadurch bewiesen wird, dafs . Zink oxydirt, sobald es in Berührung mit Kohlensäure erhitzt wird, und dann auch dadurch , dafs für gleiche Mengen verbrauchten Sauerstoffes bei der Verbrennung von Zink eine gröfsere Quantität Wärme entwickelt wird, als bei der Verbrennung von Kohlenoxyd. Hier ist es die feste, mit Zinkerz vermengte Kohle, welche das reducirende Mittel bildet und welche sich mit dem Sauerstoff des Erzes verbindet.

Da somit die Gegenwart von Luft vermieden wird und daher auch eine chemische Veränderung der Gase nicht stattfinden kann, so dient bei dem vorliegenden Verfahren, was ein wesentlicher Umstand ist, das Kohlenoxyd nur als Uebertrager der für die Reduction und Vergasung nöthigen Wärme. Die Condensation von Zinkdämpfen in Mischung mit permanenten Gasen ist lediglich von der Spannung der Zinkdämpfe abhängig. Nach vorliegendem Verfahren mufs man daher den aus dem Reductionsofen kommenden Gasstrom derart reguliren, dafs das Zink, welches in denjenigen Gasen enthalten ist, die aus dem oberen Theil des Reductionsofens ausströmen sollen, schon in dem Ofen condensirt wird, und dafs die Gase, welche weiter unten ausströmen, reicher an Zink sind, so dafs diese den Ofen mit den Zinkdämpfen in Maximalspannung verlassen.

Bisher wurden alle permanenten Gase mit den Zinkdämpfen fortgeleitet, was gegenüber dem vorliegenden Verfahren von bedeutendem-Nachtheil ist, denn erstens waren alsdann die Zinkdämpfe nicht im Maximum ihrer Spannung, und zweitens wurde nur eine so grofse Menge der freien Wärme der permanenten Gase ausgenutzt, als dem Unterschied zwischen der Temperatur der Gase beim Eintritt in den Reductionsofen und der Vergasungstemperatur des Zinks entspricht, wogegen bei vorliegendem Verfahren ein bedeutender Theil der den Gasen innewohnenden Wärme beim Vorwärmen der Beschickung in dem oberen Theil des Reductionsofens ausgenutzt werden kann, nachdem die Temperatur der Gase unter die Vergasungstemperatur des Zinks gesunken ist. Hierdurch wird jedenfalls bedeutend an Wärme gespart.

Wenn die Ofeneinrichtung zur Reduction von Eisenerz verwendet werden soll, so wird der Reductionsofen mit dem Erz beschickt, während die Oefen F und G mit Steinkohle beschickt werden und Koks als Product liefern, weshalb dieselben hierbei Koksöfen genannt werden können.

Wenn die Gebläsevorrichtung in Thätigkeit gesetzt wird, so werden die kohlehaltigen Gase von einem der beiden Koksöfen F und G durch das Rohr Z,¹, die Kühlapparate N und N¹ und das Rohr JV³ hindurchgezogen und weiter nach dem Ventil P getrieben, von wo sie nach einem der beiden Regeneratoren R und R¹ gelangen, um hier überhitzt zu werden, bevor sie weiter durch den Kanal R² nach dem Reductionsofen A gelangen. Die kohlenhaltigen überhitzten Gase durchstreichen darauf das Erz im Reductionsofen und reduciren das Eisen aus demselben zu Eisenschwamm.

Die Gase, welche sich im Reductionsofen bilden, können entweder oben durch die Oeffnung B oder durch die Rohre / und I¹ weiter nach unten fortgeleitet werden. Wenn die Oefmung B mit dem Koksofen G in Verbindung gesetzt werden soll, so wird das Ventil D¹ in dem Rohr D geschlossen, während das Ventil E¹ in dem Rohr E geöffnet wird, wodurch die Oeffnung B mittelst der Rohre C und E mit dem Koksofen G in Verbindung tritt. Das Ventil /² in dem Rohr 7, welches den Reductionsofen mit dem Koksofen F verbindet, ist alsdann offen, so dafs so viel von den Gasen, wie der neuerzeugten Gasmenge entspricht, durch das Rohr I nach dem Koksofen F geht, während die circulirenden Gase durch die Oeffnung B nach dem Koksofen G gelangen.

Dieser Arbeitsgang kann umgeändert werden, indem man das Ventil J?¹ in dem Rohr E schliefst und das Ventil D¹ in dem Rohr D öffnet, während man gleichzeitig das Ventil /² in dem Rohr I schliefst und das Ventil 7² in dem Rohr I¹ öffnet.

In den Koksofen, welcher durch eines der Rohre / und I¹ mit dem unteren Theil des Reductionsofens in Verbindung steht, wird eine zur Verbrennung unzureichende Menge Luft geprefst, wodurch man gewöhnliches Generatorgas erhält, welches nebst den überschüssigen Gasen aus dem Reductionsofen durch das Ventil K, das Rohr L und das Ventil V nach dem einen der Regeneratoren gelangt, wo diese Gase mit noch weiterem Luftzuschufs verbrannt werden. Durch Einleiten der Luft

in diesen Koksofen werden die Steinkohlen in glühenden Koks verwandelt, welcher sodann, wenn die. Ventile /², .D¹ und E¹ umgestellt worden sind, dazu dient, die circulirenden Gase kohlenstoffreicher zu machen. Wenn der Koks hierdurch so weit abgekühlt worden ist, dafs die Gase keinen Kohlenstoff aus demselben mehr aufnehmen, und gleichzeitig der Koks in dem anderen Koksofen durch Einleiten von Luft bis zum Glühen erhitzt worden ist, werden die Ventile wieder umgestellt, und der letztere Koksofen wird nun dazu verwendet, die circulirenden Gase kohlenstoffreicher zu machen. Es findet also keine Unterbrechung in dem Arbeitsgange statt. Die kohlenstoffreichen Gase werden mittelst der Gebläsevorrichtung O von dem oberen Theil der Koksöfen gesaugt und gehen durch das Rohr L¹, die Kühlapparate u. s. w., wie oben beschrieben.

In dem Mafse, wie der Koks in den Koksöfen verbraucht wird, füllt man Steinkohlen durch die abschliefsbaren Gichten der Oefen nach. Andere Erze, wie Manganerze, werden auf dieselbe Weise wie Eisenerze behandelt; zweckmä'fsig mengt man dieselben jedoch mit Koks.

Zur Reduction von pulverisirten Erzen benutzt man als Reductionsofen . anstatt des vorstehend beschriebenen Schächtofens einen Flammenofen mit einer oder mehreren Abtheilungen , auf dessen Boden das Erz ausgebreitet wird, während die Gase darüber hinweggehen.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Die Reduction von Zinkerzen, darin bestehend, dafs man durch das mit Steinkohle vermengte Erz überhitztes Kohlenoxydgas leitet, darauf die Zinkdämpfe, sowie so viel von den permanenten Gasen, wie der während des Processes neugebildeten Menge entspricht, abwechselnd in den einen von zwei oder mehreren Schachtöfen, welche mit Koks zur Condensirung der Zinkdämpfe gefüllt sind, hineinleitet und schliefslich den Rest der permanenten Gase wieder überhitzt und diese wieder, durch das mit Steinkohlen vermengte Erz hindurchleitet.
2. 2. Das durch Patent-Anspruch i. gekennzeichnete Verfahren für die Reduction von Eisen-Mangan- und anderen Erzen in der Weise abgeändert, dafs man überhitztes Kohlenoxydgas durch das betreffende, event, mit Koks gemengte Erz leitet, darauf einen Theil der Gase zur Erhitzung von Regeneratoren verwendet und den Rest der Gase durch glühenden Koks leitet, um dieselben in Kohlenoxyd zu verwandeln, und schliefslich diese Gase überhitzt und sie durch das betreffende Erz hindurchleitet.
3. 3. Eine für die in Patent-Ansprüchen 1. und 2. beschriebenen Verfahren geeignete Ofeneinrichtung, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Reductionsofens und von Regeneratoren, welche abwechselnd mit dem Reductionsofen in Verbindung gesetzt werden, von Condensations- oder Carbonisirungsöfen, ' welche mit genanntem Reductionsofen durch zwei oder mehrere Rohre verbunden sind und abwechselnd mit den oberen oder unteren Theilen des genannten Reductionsofens in Verbindung gesetzt werden, und von einer Gebläsevorrichtung, ' welche sowohl mit genannten Condensations- oder Carbonisirungsöfen als auch mit genannten Regeneratoren in Verbindung steht. ■
4. 4. Bei der in Anspruch 3. gekennzeichneten Ofeneinrichtung die Anordnung von Kühlapparaten, welche mit den Condensations- oder Carbonisirungsöfen und der Gebläsevorrichtung in Verbindung stehen, die ihrerseits wiederum mit den Regeneratoren in Verbindung steht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.