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Verfahren zur Herstellung von Erzkoks Um Feinerz in eine für seine
Weiterverarbeitung geeignete Form zu bringen, wurde bereits vorgeschlagen, das Erz
mit Kokskohle zu mischen und die Mischung zum Zwecke der Her- ` stellung von Erzkoks
zu vergasen. Bei diesen bekannten Verfahren hielt man sich stets an das Vorbild
der bekannten Darstellung von Koks in Kokskammern und führte sie demgemäß stets
in Retortenöfen aus. Die Verkokung erfolgte dementsprechend auch in der gleichen
Weise wie bei der Koksherstellung durch Erhitzen der Kammer bzw. Retorte von außen
her oder durch Hindurchleiten heißer Gase durch die in der Kokskammer befindliche
Beschickung. Diese bekannten Verfahren der Erzkoksdarstellung, seien sie nun diskontinuierlich
öder kontinuierlich, haben eine Bedeutung für den Hüttenbetrieb nicht gewonnen,
denn dieser verlangt als Großbetrieb große Durchsätze, die :mit den bis dahin gemachten
Vorschlägen nicht erzielt werden konnten.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß man die Verkokung des Erzkohlegemisches
auf einem Sinterapparat entweder mit laufendem Rostband nach Art der Dwight-Lloyd-Apparate
oder auch in stehenden Pfannen unter Verblasen durchführt. Die Arbeitsweise auf
einem laufenden Band nach Art der Dwight-Lloyd-Apparate ermöglicht einen durchaus
kontinuierlichen Betrieb, während die Arbeitsweise in der stehenden Pfanne einen
in bekannter Weise nahezu kontinuierlichen Betrieb unter Herstellung von Erzkoks
in einem Ausmaße, wie es für den Großbetrieb das Gegebene ist, gestattet.
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Nach dem Verfahren gemäß Erfindung wird das Erz mit einem verkokungsfähigen
Material, z. B. Flammkohle o. dgl., innig gemischt, angenäßt und auf den Rost eines
Band- oder stehenden Sinterapparates aufgebracht. Die Beschickung wird sodann oberflächlich
gezündet und bis zur Verkokung von oben bzw. von unten her verblasen. Das Verblasen
muß naturgemäß mit Gas mit einem geringeren Sauerstoffgehalt als Luft erfolgen,
und man kann hierzu zweckmäßig die heißen Abgase des Verkokungsprozesses selber
oder ein aus einer anderen Vorrichtung stammendes, nahezu inertes, heißes Gas verwenden.
Man kann auch so verfahren, daß man für das Verblasen als Verblasegas Luft verwendet.
In diesem Falle muß man über oder unter der Beschickung eine Schicht von Material
ausbreiten, das beim Durchgang der Verblaseluft deren Sauerstoffgehalt vermindert.
Als eine derartige Schicht kann z. B. eine Kohleschiebt verwendet werden.
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Die Verkokung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geht nun so vor
sich, daß nach der Zündung unter Benutzung eines fast inerten Gases oder unter Benutzung
von Luft, in welch letzterem Falle zur Erreichung des Zweckes der Erzschicht eine
Kohleschicht o. dgl. vorgeschaltet sein muß, nur so viel Luftsauerstoff durch die
-Beschickung gesaugt oder gedrückt wird, als zur Verbrennung zwecks Wärmeerzeugung
erforderlich
ist. Die an den von der Zündung zunächst betroffenen Partien des Gemisches auftreffende
Wärme beginnt, an dieser Stelle die Kohle zu destillieren, und die Destillationsprodukte
verbrennen durch den vorhandenen Luftsauerstoff. Die hierbei entstehende Wärme verkokt
sodann die nächstfolgende Schicht des Gemisches usf., bis der Verkokungsvorgang
allmählich die auf dem Rost liegende ganze Schicht von oben nach unten bzw. umgekehrt
durchzogen hat. Wesentlich ist es, bei Durchführung der Verkokung den Zeitpunkt
zu erfassen, bei dem der Destillationsvorgang aufhört und die Verbrennung des entstandenen
Kokses einsetzt, da sonst die Gefahr vorliegt, daß bereits auf dem Verblaseapparat
Zinkreduktion entsteht, was Zinkverluste zur Folge haben würde. Man kann nun die
beginnende Koksverbrennung gemäß Erfindung auf einfache Weise dadurch stören bzw.
aufhalten, daß man auf die auf dem Rost liegende verkokte Beschickung z. B. mit
Hilfe einer beweglichen Brausevorrichtung Wasser aufsprengt.
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Die Menge des verkokungsfähigen Materials in der Beschickung muß so
bemessen sein, daß in dem Material nach der Verkokung der entstandene Reduktionskoks
in einer Menge vorhanden ist, die dem Reduktionsmaterial einer üblichen Muffelbeschickung,
die bekanntermaßen aus etwa 4o Teilen Reduktionsmaterial auf zoo Teile Röstblende
besteht, entspricht.
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Das Verfahren ist insbesondere geeignet für die Verkokung von Zinkmaterial
in feinem Zustande, um ihm eine für die Reduktion in der .Muffel, insbesondere der
stehenden Muffel, besonders brauchbare Beschaffenheit zu geben. Es kann aber natürlich
auch für die Verkokung anderer Erze und Materialien angewendet werden.
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Das feine Gemisch von Röstblende und Kohle bildet, mit der nötigen
Nässe auf den Rost aufgebracht, zunächst ein dichtes Material, das erst später durch
Verdampfen des Wassers und bei Vergasung der Kohlenwasserstoffe eine zusammenhängende
poröse Form annimmt. Die Verwendung einer derartig dichten Beschickung auf dem Gebläserost
ist neu, da man eine zufriedensteilende Verblasearbeit nur dann ausführen zu können
glaubte, wenn das zu behandelnde Material von vornherein porös, also gasdurchlässig
ist. Diese Gasdurchlässigkeit ist bei dem vorliegenden Verfahren zunächst nicht
notwendig. Sie tritt bei Entweichen des Wassers oder der Destillationsprodukte ohne
weiteres bereits dann ein, wenn es allmählich der Zündhitze ausgesetzt wird, und
wird insbesondere bei Ausführung des Verfahrens auf einem laufenden Band, wie z.
B. einem Dwight-Lloyd-Apparat, infolge des langsamen Eintretens des Bandes in die
Zündzone in besonders günstiger Weise herbeigeführt. Da der Destillationsvorgang
endotherm verläuft, ist mit einem großen Überschuß an Wärme durch die Verbrennung
der Kohlenwasserstoffe nicht zu rechnen. Jedenfalls hat man es in der Hand, durch
geeignete Bemessung des Sauerstoffgehaltes der Verblaseluft und durch Auswahl der
Kokskohle die Wärmeentwicklung so zu leiten, daß eine fast vollkommene Destillation
der Kohle erreicht wird, ohne daß dabei eine unerwünschte Reduktion des Zinkoxydes
durch zu große Hitzeentwicklung eintritt. Auch kann man durch entsprechende Größenabmessung
des Apparates den Vorgang so gelinde betreiben, daß das Gemisch von Erz und Kohle
sozusagen schwelt, daß also Temperaturen von nicht mehr als 6oo bis 8oo ° C, bei
denen Zinkverluste nicht zu eryvarten sind, auftreten. Im übrigen ist es auch gar
nicht erforderlich, daß die Kohlenwasserstoffe vollkommen entfernt werden; denn
sollte ein Teil zurückbleiben, so dienen sie mit als Reduktionsmittel in der Muffel.
Es ist aus diesem Grunde zweckmäßig, mit einem geringen Überschuß an Kokskohle zu
arbeiten.
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Der Vorteil des Verfahrens gemäß Erfindung liegt darin, daß der bei
dem Verfahren entstehende Koks zusammen mit dem Erz ein vollkommen homogenes, zusammenhängendes
Destillationsmaterial bildet, das eine besonders günstige Reduktionswirkung zur
Folge hat im Gegensatz zu den bisher üblichen Muffelbeschickungen mit feinem Material.
Bei diesen bildet die entschwefelte Blende mit dem Reduktionsmaterial ein loses
Gemisch, in dem der Koks neben der Wirkung als Reduktionsmaterial noch die Rolle
als Auflockerungsmittel spielen muß und demnach nicht so fein sein darf, wie.dies
im Interesse einer innigen Berührung von Reduktionsmittel und zu reduzierendem Material
notwendig sein müßte, da sonst das durch die Reduktion entstehende Zink nur schwer
entweichen kann. Besteht der Erzteil der Muffelbeschickung aus gefrittetem Material,
so hat der Koks zwar die Rolle eines Auflockerungsmittels nicht zu spielen. Die
Koksteilchen und die des zu reduzierenden Materials liegen aber dann nur sehr lose
und im übrigen in verhältnismäßig großer Körnung nebeneinander, so daß auch hier
von einer genügend innigen Berührung nicht gesprochen werden kann. Diese Mängel
bei der Muffelbeschickung werden bei dem nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten
Material vermieden. Hier finden sich die Teilchen des Reduktionsmittels mit denen
des zu reduzierenden Materials in innigster Berührung und können sich, da das Material
fest zusammenhängend ist, auch nicht entmischen.
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Das Verfahren nach der Erfindung unterscheidet sich sowohl hinsichtlich
seiner Durchführung als auch hinsichtlich seines Erzeugnisses
von
einem anderen bekannt gewordenen Verfahren, nach welchem zusammenhängende Lagen
von Kohle und Erz abwechselnd auf einen Rost aufgebracht und hierauf einem Verblaseluftstrom
zur Erzielung einer teilweisen Verschmelzung des Erzes ausgesetzt werden sollen.
Zweck dieses bekannten Verfahrens ist es, ein Sinterprodukt zu erhalten, bestehend
aus teilweise geschmolzenen Erzlagen mit dazwischenliegenden lagen unverbrannten,
verkokten Brennstoffes, so daß das Erzeugnis ohne zusätzlichen Brennstoff restentschwefelt
oder im Schachtofen verschmolzen werden kann. Zum Unterschied hierzu wird nach der
Erfindung eine innige Mischung von Erz und Kokskohle hergestellt und das Verfahren
auf dem Verblaserost so geführt, daß ein verkoktes Produkt, bestehend aus Koks und
in feinster Verteilung darin eingebettetem, in seiner physikalischen Beschaffenheit
praktisch unverändertem Erz, entsteht. Das Verfahren wird nur bis zur Verkokung
des Brennstoffes geführt und vor einsetzender Entzündung des gebildeten Kokses gegebenenfalls
zwangsweise durch Aufbrausen von Wasser gestoppt.
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Das Verfahren ist an dem nachfolgenden praktischen Betriebsversuch
beispielsweise erläutert: Zoo Teile geröstete Zinkblende - (Zinkgehalt 53 bis 6o
°/o, Schwefelgehalt um 10/,), welche in feiner Form vorlag, wurde mit 4o Teilen
einer Feinfettkohle, welche auf eine Korngröße unterhalb 2 mm abgesiebt war, innig
vermischt und dann angefeuchtet (hierfür genügten etwa 15 °/o Wasser, bezogen auf
die Gesamtmischung). Die verwandte Feinfettkohle ergab eine Koksausbeute von 84°/0-.
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Die Ausführung des Verfahrens ging wie folgt vor sich: Die Mischung
wurde auf dem Verblaserost in einer Schichthöhe von etwa 2o cm aufgetragen, gezündet
und gleichzeitig der Saugung eines Gebläses ausgesetzt. Etwa 5 Min. nach der Zündung
war oberflächlich Verkokung eingetreten, und es wurde, um ein Verbrennen des gebildeten
Erzkokses zu verhüten, mit einem Berieseln der Oberfläche der Charge mit Wasser
begonnen. Im weiteren Verlaufe des Verfahrens schritt die Verkokung nach und nach
weiter durch die Charge. Zugleich wurde die Berieselung bis zur Beendigung der durchgehenden
Verkokung der Charge fortgesetzt. Der ganze Prozeß beanspruchte für die genannte
Schichthöhe etwa zo Min. Zeit. Der, Erzkoks fiel in großen festen Stücken an. Der
Unterdruck der Saugung betrug etwa 400 mm W. S.
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Die Ausgangsmischung, bestehend aus Zoo Teilen Blende und 4o Teilen
Feinfettkohle, enthielt also 28,6°/o Feinfettkohle, bezogen auf die Gesamtmischung:
der Erzkoks enthielt 22°/o Kohlenstoff.