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Verfahren zur'Gewinnung von Eisen aus Erzen, Schlacken oder anderen
eisenhaltigen Stoffen In dein Patent 47oor5 wird ein Verfahren zur Gewinnung von
Eisen aus Erzen, Schlakken oder anderen eisenhaltigen Stoffen durch Einwirkung von
Chlorwasserstoffgas auf die fein zerkleinerten genannten Stoffe beschrieben. Das
in dem Chlorierungsraum entstehende Eisenchlorid wird in einem Kühler durch Absenken
der Gastemperatur unter Zoo' abgeschieden, während der Wasserdampf durch weiteres
Senken der Temperatur in einem zweiten Kühler sich niederschlägt. Versuche haben
gezeigt, daß bei Leistungssteigerung und der damit verbundenen Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeiten
das durch Sublimation sich abscheidende Eisenchlorid nicht restlos in dem ersten
Kühler niedergeschlagen wird und mitunter Verstopfungen des Verbindungsrohres zwischen
beiden Kühlern, verursacht durch allmählich sich ablagerndes Eisenchlorid, hervorgerufen
werden.
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Bisher kannte man nur den Weg, das flüchtige Eisenchlorid durch Abkühlung
des Gasstromes niederzuschlagen. Diesen Weg haben auch andere Erfinder auf diesem
Gebiete eingehalten. Nun ist an sich bekannt, daß Eisenchlorid wasserlöslich ist.
Neu ist jedoch die Erkenntnis, daß ein Gasstrom, bestehend aus flüchtigem Eisenchlorid,
Chlorwasserstoff und Wasserdampf, bei überstreichen einer Wasserfläche und bei Temperaturen,
die über dem Siedepunkt des Wassers liegen, das Eisenchlorid an das Wasser abgibt.
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Dieser Vorgang beruht nicht auf einer üblichen Löslichkeitserscheinung;
denn sonst müßte man das Gas mit Wasser waschen, um das Chlorid restlos abscheiden
zu können. Es wären zu diesem Zwecke ganz andere Vorrichtungen, wie in der Beschreibung
angegeben, notwendig. Die restlose Aufnahme des Eisenchlorides beruht darauf, daß
etotherm wasserhaltige Chloride bei der Berührung mit der Flüssigkeitsoberfläche
und dem darüberlagernden Wasserdampf entstehen, daß diese in der Gaszone sich bildenden
wasserhaltigen Chloride nicht mehr flüchtig sind und nun von dem Wasser aufgenommen
werden und in Lösung gehen.
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Der Lösungsvorgang ist also eine Folge einer chemischen Einwirkung
von gesättigtem Wasserdampf. In dieser Erkenntnis und deren Ausnutzung in dem angegebenen
Sinne liegt das Neue des Verfahrens. Infolgedessen ist als Ergebnis weiterer Versuche
der untere Teil des ersten Kühlers mit einer
Wassertasse ausgerüstet
worden, wie sie in Abb. i zu erkennen ist und folgendermaßen beschrieben werden
kann: Der aus dem Chlorierungsraum kommende Gasstrom gelangt bei a (Abb. i) in den
Kühler b, der eine oder mehrere Scheidewände c hat, wodurch ein Aufundabströmen
des Gasstromes hervorgerufen wird. Der unten offene Kühler b taucht in eine
Wassertasse d,
die einen Abschluß des Gasraumes verursacht. Durch die Scheidewand
gezwungen, muß der Gasstrom ein oder mehrere Male dicht über der Wasseroberfläche
hinwegstreichen. Der Gasstrom verläßt den Kühler b bei e und wird in den zweiten
Kühler geleitet. Das Eisenchlorid schlägt sich in dem Wasser restlos nieder, kristallisiert
allmählich aus und kann mit geeigneten Schaufeln aus der Tasse ausgeschöpft werden.
Das Ausschöpfen des auskristallisierten Salzes kann auch mechanisch erfolgen, etwa
in der Weise, daß die Wassertasse in bekannter Weise durch eine senkrechte Achse
f drehbar ist und ein gebogenes, feststehendes Blechg in die Tasse hineinragt. Durch
die Drehung der Tasse d schiebt sich das Salz auf dem Blech nach oben und fällt
auf ein Transportband h, das endlos um zwei Rollen h und
L ge-
führt ist. Diese Vorrichtung der drehbaren Tasse mit der Schaufel kann
in ähnlicher Weise ausgebildet sein, wie der Schlackenaustrag an Drehrostgeneratoren.
Das Transportband mit dem darauf liegenden Salz bewegt sich langsam durch einen
Heizkanal m (Abb. z), in welchem das Salz beispielsweise durch eine elektrische
Beheizung erwärmt und getrocknet wird, indem elektrisch beheizte Widerstandsdrähte
das Salz bestrahlen. Wie die Erfahrung zeigt, genügt eine geringe Erwärmung, um
ein trockenes Salz zu erzeugen. Das getrocknete Salz fällt bei L in einen Trichter
ya mit einem Schieberverschlul3 o und einem darunterbefindlichen Walzenpaar p, das,
ebenfalls mit einem Antrieb versehen, den Zweck hat, das Salz fein zu mahlen. Das
gemahlene Salz gelangt in einen Behälter y- mit Verschlüssen oben und unten und
kann von dort in den Reduktionsofen s eingebracht werden, in welchem die Reduktion
durch Wasserstoff vor sich geht.
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Wie sich weiter gezeigt hat, erfolgt die Reduktion des Eisenchlorides
in dem Reduktionsofen nur langsam, wenn nicht mit einem Überschuß von Wasserstoff
gearbeitet wird. Infolgedessen soll die Reduktion nach vorliegendem Verfahren mit
einem Wasserstoffüberschuß arbeiten, der durch Regelung der Zufuhr eine Höhe von
i o °/o in dem Abgas nicht überschreitet. Dieses Abgasgemisch, bestehend aus Chlorwasserstoff
und Wasserstoff, kann in der bekannten Weise dem Vorwärmofen und dem Chlorierungsraum
zur neuen Verwendung zugeführt werden. Der Wasserstoff unterstützt die Umwandlung
der Eisenoxyde in Eisenchlorid, wenn sein Gehalt in der Mischung nicht zu hoch wird.
Der Gehalt an Wasserstoff ergibt sich aus der Menge des aus dem Kühler zurückgewonnenen
Chlorwasserstoffgases, aus der neu erzeugten und zugesetzten Chlorwasserstoffmenge
und aus der Beschaffenheit der Eisenerze.
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Enthalten die in dem Chlorierungsraum abgeschiedenen Gangarten nennenswerte
Mengen an metallischem Eisen, so ist der Wasserstoffgehalt des Gases zu hoch und
muß beseitigt werden. Das geschieht dadurch, daß man dem Gasstrom vbr dem Eintritt
in den Chlorierungsraum kleine Mengen Chlorgas zumischt, welches in einer besonderen
Anlage in an sich bekannter Weise erzeugt wird. Dieses Chlorgas bewirkt die Chlorierung
des aus der Reduktion mit Wasserstoff entstandenen metallischen Eisens.
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Ein weiteres Verfahren, den Wasserstoffüberschuß des aus dem Reduktionsofen
austretenden Gases unschädlich zu machen, besteht darin, daß dasselbe über auf Rotglut
erhitztes Chlornatrium oder Chlorkalium geleitet wird, bevor es zur erneuten Chlorierung
Verwendung findet. Es ist bekannt, daß diese Salze zu Chlorwasserstoffgas und Metall
zerlegt werden, wodurch der Wasserstoff aus dem Gasgemisch entfernt wird. Das bei
diesem Vorgang entstehende Metall, Kalium oder Natrium, wird der Wirkung des aus
dem zweiten Kühler austretenden feuchten Chlorwasserstoffgases ausgesetzt, wodurch
die Feuchtigkeit, wie allgemein bekannt ist, unter Bildung von Natron oder Kalilauge
abgeschieden wird. Beide Vorgänge können zusammengelegt werden, indem die Einwirkung
der Gase auf erhitztes Chlornatrium oder Chlorkalium in dem Vorwärmofen stattfindet.
Es wird dann in diesem Vorwärmofen der Wasserstoff der aus dem Reduktionsofen stammenden
Gase abgeschieden und die Feuchtigkeit des aus dem zweiten Kühler stammenden Gases
niedergeschlagen, so daß das aus dem Ofen austretende Gas nur aus Chlorwasserstoff
besteht, bis auf geringe Spuren, die für die Chlorierung nicht mehr hinderlich sind.