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Vorrichtung und Verfahren zum Verhütten von aus Minette gewonnenen
Oolithkörnern Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine «eitere Ausbildung
des im Patent ¢71 271 gekennzeichneten Verfahrens. welches darin besteht, daß an
Hand laufender Temperaturmessungen in den einzelnen Teilen des Reduktionsofens sowohl
die Geschwindigkeit des durch den Ofen wandernden Beschickungsgutes als auch die
Temperatur der dem Reduktionsofen zuzuführenden Reduktionsgase geregelt wird.
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Es wurde nun gefunden, daß es vorteilhaft ist, nicht nur die Temperatur,
sondern auch die Zusammensetzung der dem Ofen zuzuführenden Gase zu regeln. Damit
kann nicht nur die Temperatur in den einzelnen Herden beeinflußt werden, da die
Reduktion je nach dem Verhältnis des Kohlenmonoxvdes zum Kohlendioxyd in den Gasen
verschieden schnell vor sich geht, sondern es kann auch damit eine sehr weitgehende
chemische Ausnutzung der Reduktionsgase erzielt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden, um die Gaszusammensetzung
unäbhängig von der Temperaturregelung verändern zu können, die Herde durch Heizgase
erwärmt, die nicht in Berührung mit den Erzen gelangen. Diese Heizgase können auch
aus Reduktionsgasen bestehen.
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Uni die Belastung jedes einzelnen Herdes des Reduktionsofens möglichst
gleichmäßig zu gestalten und damit auch die Reduktion zu verbessern, ist es zweckmäßig,
jedem Reduktionsherd die erforderlichen Reduktionsgase einzeln mit entsprechender
Temperatur zuzuführen.
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Eine beispielsweise Vorrichtung ist aus den Abb. 1 und 2 ersichtlich.
Die Abb. 1 stellt einen senkrechten Querschnitt durch einen Reduktionsofen gemäß
dieser Erfindung dar. Abb. = ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie A-B der
Abb. 1.
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Mit s ist der Reduktionsofen bezeichnet, der in der beispielsweisen
Ausführung sechs Etagen enthält, von denen die beiden oberen für die Vorwärmung
der Erze, die vier unteren zum Reduzieren bestimmt sind. Eine den Ofen in der ganzen
Länge durchdringende, mit Rührarmen versehene Hohlwelle a befördert die in der obersten
Etage in trockenem Zustande zur Aufgabe gelangenden reichen. feinen Eisenerze nach
und nach bis zur untersten Etage und bis zur Austragrutsche r. die in den Schmelzofen
d mündet oder in einen Behälter, aus dem das Gut je nach Bedarf abgezogen wird.
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In den beiden oberen Etagen wird das durch die Aufgabevorrichtung
b eingebrachte Erz zunächst vorgewärmt. Zu diesem Zweck «-erden durch die Kanäle
z' heiße indifferente Gase in regelbaren 'Mengen zugeführt. Für den Fall. daß die
in diesen Gasen enthaltenen
Wärmemengen zur Vorwärmung nicht ausreichen,
können in den Brennern t z. B. für Reduktionszwecke bereits gebrauchte Reduktionsgase
oder andere Heizgase verbrannt und hierdurch den Erzen zusätzliche Wärmemengen zugeführt
werden. L-rri den gasdichten Abschluß der beiden oberen Etagen der Vorwärmezone
gegen die Reduktionszone zu ermöglichen, sind die Durchgangslöcher 2t so ausgebildet,
daß durch das Gut selbst einVerschluß entsteht. Die Reduktionsgase aus den unteren
Etagen können also nicht in die Vorwärmezone übertreten, während die Gase aus der
Vorwärmezone in die darüberliegenden Gasräume l und von dort in die Abgasleitung
tat gelangen.
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In den auf die Vorwärmezone folgenden drei Etagen x, x', .r". die
durch besondere Muffeln beheizt werden, findet die eigentliche Reduktion der Erze
statt. Zu diesem Zweck ist vor jeder Heizkammer ein Brenner y angeordnet. In diesem
Brenner werden beliebige Heizgase, insbesondere die ausgenutzten Reduktionsgase,
denen im Bedarfsfalle fri-.ciies Brenngas zugeseta_t werden kann. gegebenenfalls
mit der in der Rührwelle vorgewärmten Luft verbrannt. Die ausgenutzten Reduktionsase
werden den Brennern v durch die Leitung f, die vorgewärmte .Luft durch die Leitung
i zugeführt.
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Die heißen Abgase aus den Muffeln entweichen in die Sammelleitung
lt und gelangen von dort in einen '\,-orwärmerc, wo sie ihre Wärme an kalte frische
Reduktionsgase abgeben. Ein Teil der Abgase wird jedoch durch die Kanäle z' der
Vorwärmezone zugeführt und dient, wie schon erwähnt. zur Vorwärmung der frischen
Erze.
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Dem Vorwärmer c werden die aus dem Schmelzofen d stammenden Reduktionsgase
zugeführt: Durch die Leitung c' können fremde Reduktionsgase, die verschiedener
Herkunft sein können, wie z. B. Hochofengas, Koksgas, Generatorgas. zugeführt werden,
welche gegebenenfalls in Mischung_ mit den heißen, aus dem Schmelzofen stammenden
Gasen den Vorwärmer mit einer Temperatur von etwa 6oo° verlassen und dann durch
die Leitungen e in die Reduktionszone eingeführt werden. Die Zuführung kann in der
untersten Etage des Ofens erfolgen. Es können aber auch jeder Etage die Reduktionsgase
gesondert zugeführt werden. Die Reduktionsgase streichen über die auf den durch
Muffeln geheizten Herdplatten liegenden Erze, wobei die auf etwa goo` erhitzten
Erze mit den Reduktionsgasen in chemische Reaktion treten.
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Da das Reduktionsvermögen der Reduktiotisgase nur so weit geht, bis
ein von der jeweiligen Reduktionstemperatur abhängiger Gleichgewichtszustand zwischen
CO und CO., eingetreten ist, so können die für Reduktionszwecke verbrauchten, stets
noch C O enthaltenden Reduktionsgase weiterhin noch zu Brennzwecken benutzt werden.
Die Reduktionsgase werden daher auf der anderen Seite des Herdes durch Leitungen
lt abgezogen und der Speiseleitung f für die Muffelbrenner zugeführt. Falls
jedoch die durch Verbrennung der verbrauchten Reduktionsgase entstehende Wärmemenge
für die Heizung der Muffeln zu gering ist, können frische Brenngase, die von ähnlicher
Zusammensetzung sein können wie das frische oder gebrauchte Reduktionsgas, eingeführt
«-erden.
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Zur Erreichung der erforderlichen Reduktionstemperatur regelt man
gemäß obiger Erfindung das 'Mischungsverhältnis von Gas und Luft in der Weise, daß
durch ihre Verbrennung die für die Erhitzung der Erze sowie für die Vorwärmung der
Reduktionsgase erforderlichen Wärmemengen frei werden. Die Überwachung dieses Vorganges
erfolgt durch Beobachtung der Temperatur und der chemischen Zusammensetzung der
Gasmischung an verschiedenen Stellen des Ofens durch Meßgeräte. Dementsprechend
sind -\,orwärmezone, 'Muffeln, Gasleitungen und Reduktionszone mit 'Meßapparaten
n und p bzw. o und q ausgestattet, die eine ständige Überwachung der Temperatur
sowie der Gaszusammensetzungen ermöglichen. Sollte z. B. die Temperatur in den Muffeln
zu gering sein, so wird man zweckmäßig die Friscbgaszuführung entsprechend steigern,
umgekehrt kann man bei zu hoher Temperatur diese zusätzliche Gasmenge so weit verringern,
bis die gewünschte, für das Verfahren- günstigste Temperatur wieder erreicht ist.
Entsprechend kann man auch in der Vorwärmezone durch Regelung der Brenner t die
für die Vorwärmung gewünschte Gastemperatur erreichen, indem die Regelungsklappen
in den einzelnen Leitungen über ein Relais durch die Meßgeräte beeinflußt werden.
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Die Regelung der Zusammensetzung der Gase, die den einzelnen Reduktionsherden
zugeführt werden, kann zweckmäßig selbsttätig oder auch von Hand erfolgen. Als Reduktionsmittel
können verwendet werden: Koksofengase, Hochofen- oder Generatorgase in Mischung
mit Koksgas oder andere reduzierende Gase. Zur Reduktion kann auch fester Kohlenstoff
in Form von Koksklein und sonstige reduzierende Mittel, wie Olabfälle, unmittelbar
dem Aufgabegut beigemischt werden.
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Das reduzierte Erz verläßt in hocherhitztem Zustande die unterste
Etage der Reduktionszotie durch die Rutsche r und gelangt unmittelbar in den zur
Erzeugung des Eisens
bzw. zur Trennung des Eisens von der Schlacke
angeschlossenen Schmelzofen d.
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Durch die vorliegende Erfindung wird es ermöglicht, die Temperatur
und die Gaszusammensetzung auf jedem Herd der Reduktionszone aufeinander abzustimmen.
Die Regelung der Gaszusammensetzung erfolgt dabei im allgemeinen so, daB bei einer
allgemeinen Temperatursteigerung in allen Etagen das Verhältnis z. B. der für die
Reduktion verwendeten Schmelzgase und der weiter zugeführten fremden Reduktionsgase
so eingestellt wird, daß das Verhältnis von C O zu CO. kleiner wird, während bei
einem Absinken der Temperatur dieses Verhältnis ansteigen soll. Durch diese Änderungen
des Verhältnisses von CO zu C0._. wird die Reduktionsgeschwindigkeit und damit auch
die Temperatur stark beeinflußt. Temperaturspitzen auf einem einzelnen Herd kann
man bei der Anordnung nach der Erfindung ausgleichen, indem man der betreffenden
Etage weniger frisches Reduktionsgas zuführt und gegebenenfalls der darunter- oder
darüberliegenden Etage entsprechend mehr Frischgas zuleitet. Durch diese Regelung
wird eine sehr günstige wirtschaftliche Ausnutzung der Gase in thermischer und chemischer
Hinsicht erzielt.