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Verfahren zur Herstellung von Eisenschwamm Es ist bekannt, zwecks
Reduktion -von Erzen nach dem Tieftemperaturreduktionsverfahren die Erze in einer
Schicht auf eine gasdurchlässige und bewegliche, wander- oder dr ehrostartige Unterlage
aufzubringen und die Reduktionsgase durch die Erze hindurchzuleiten. Die Gase werden
bei diesem Verfahren über der Erzschicht zugeführt und nach Durchströmen der Schicht
unterhalb abgezogen. Hierbei waren bei Kanalöfen mit wagenartigem Fördermittel für
die Erze bereits Maßnahmen getroffen, den Ofenraum zu unterteilen und die Reduktionsgase
entgegengesetzt zu der.Durchlaufrichtung des Erzes zu leiten. Es war jedoch nicht
bekannt, die Erze dem fortschreitenden Sauerstoffabbau entsprechend abschnittweise
verschieden hoch zu erhitzen und ohne eine erhebliche Steigerung der durchtretenden
Gasmenge eine Gasgeschwindigkeit zu erzeugen, die mit Sicherheit die sich zwischen
den Erzteilchen anlagernde, die Reduktionswirkung hemmende Kohlendioxydhülle fortzublasen
imstande war.
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Genannte Mängel werden durch die Erfindung vermieden, indem das Erz
auf der beweglichen, gasdurchlässigen Unterlage, zweckmäßig einem Wanderrost, zonenweise
der Einwirkung von im geschlossenen Kreislauf durch die Erzschicht geleiteten Reduktionsgasströmen
ausgesetzt wird. Das Verfahren wird in der Weise durchgeführt, daß die Erzschicht,
gegebenenfalls nach erfolgter Erhitzung, von aus mehreren in der Bewegungsrichtung.
des Erzbettes hintereinander angeordneten Erhitzerkammern austretenden Gasströmen
durchströmt wird, deren Temperatur nach Bedarf gegeneinander abgestimmt ist, so
daß es möglich ist, für jede Stufe des Sauerstoffabbaues im Erz die der Reduktion
förderlichste Temperatur einzuhalten, indem nach dem Durchtritt der Gase durch das
Erz diese wieder in die Erhitzerkammern zur neuen Erwärmung zurückgeführt werden.
Die Temperaturen für die -einzelnen Reduktionsstufen liegen dabei ungefähr zwischen
.8oo bis iooo° C.
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Da die indirekte Reduktion schwach exotherm ist, also zu ihrer Aufrechterhaltung
keine Wärmezufuhr verlangt, so sind nur die Wärmeverluste, welche das Reduktionsgas
auf seinem Wege durch die Saugkästen über die Heißgaskreiselpumpen zum Erhitzer
erleidet, zu decken, ferner der Wärmeaufwand für die Erhitzung des Zusatzgases und
des Erzes auf Reaktionstemperatur. Die nach der Reduktion in dem Gemisch von Eisenschwamm
und Gangart noch aufgespeicherte fühlbare Wärme ist aber nicht verloren, wenn sie
beispielsweise an das Kühlgas, welches später wieder zur Reduktion verwendet wird,
abgegeben wird.
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In dem Maße, wie das Kohlenoxyd bei der Reduktion aufgebracht wird
oder der CO,-Gehalt steigt, wird ein entsprechender Teil des umlaufenden Gases abgezweigt
und
durch Frischgas ersetzt, welches man zweckmäßig vor der 11-eißgaskreiselpumpe
zusetzt, um diese etwas zu kühlen.
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Als Reduktionsgas kann bekanntlich jedes C02haltige Gas verwendet
werden, also Hochofengas, und zwar sowohl Gichtgas, sofern dieses nicht zuviel Kohlensäure
enthält, als auch unterhalb des Schachtes abgezogenes, fast C02freies Gas, ferner
jede Art Generatorgas. Da bekanntlich ein gewisser Wasserstoffgehalt den Reduktionsvorgang
beschleunigt, so empfiehlt es sich, dem Reduktionsgas etwas Koksgas beizurüischen.
Gegebenenfalls läßt sich auch Koksgas allein verwenden.
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Die indirekte Reduktion verlangt bekanntlich im Gegensatz zur direkten
einen Überschuß des Reduktionsmittels. Dieser Überschuß wird ebenfalls durch den
Kreislauf der Reduktionsgase erreicht. Man hat es in der Hand, das Gas langsamer
oder schneller kreisen zu lassen, ganz wie es das Verfahren verlangt. Eine gewisse
Geschwindigkeit wird man aber nicht unterschreiten dürfen, da die bei der Reduktion
entstehende Kohlensäure leicht am Erz haftenbleibt und dies mit einer Kohlensäureschicht
umgibt, so daß das Kohlenoxyd auf das Erz nicht mehr einwirken kann, wenn man nicht
diese Kohlensäurehülle durch einen starken Gasstrom fortbläst. Die verhältnismäßig
niedrige Erzschicht setzt in ihrem ganzen Querschnitt dem Gasdurchgang nur sehr
geringen Widerstand entgegen, und es wird jedes Erzteilchen des ganzen Querschnitts
gleichmäßig von dem durchstreichenden Gasstrom erfaßt, so daß die Gefahr eines Stillstandes
der Reduktion durch Bildung einer Kohlensäurehülle vermieden bleibt.
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Die Hauptvorteile des neuen Verfahrens liegen in der vollkommenen
Beherrschung, Regelung und Anpassung von Temperatur, Gasgeschwindigkeit und Durchsatzgeschwindigkeit
an die jeweilige Beschaffenheit des zu reduzierenden Erzes.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann in der Weise
ausgebildet sein, daß in einem gasbeheizten Ofen zweckmäßig ein wanderrostartiges
oder sonst bewegliches Fördermittel vorgesehen ist, oberhalb dessen der Eintritt
der Gase und unterhalb dessen über Saugkästen der Abzug der Gase zonenweise erfolgt.
Zwecks Erzielung bestimmter gleichzuhaltender Temperaturen werden erfindungsgemäß
für jede Zone die Gase im Kreislauf zu einem der Gaserhitzer zurückgeleitet. Als
Gaserhitzer können beispielsweise Rekuperatoren Verwendung finden. Hinter den Heizgaskammern
sind zweckmäßig eine oder mehrere Kammern für kreisende Kühlgase vorgesehen, die
in der gleichen Weise wie das Heizgas durch das Erz geleitet werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht an einem Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung
mit wanderrostärtiger, gasdurchlässiger Unterlage zur Durchführung des Verfahrens.
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Abb. i zeigt den Querschnitt -eines derartigen Ofens und Abb. 2 den
Längsschnitt durch den Ofen nach Abb. i.
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Die wanderrostartige Unterlage i ist in einem ausgemauerten Ofen 2
untergebracht, der zweckmäßig von einem vollkommen gasdicht schließenden Blechmantel
umgeben ist. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten ist der Zwischenraum zwischen Mauerwerk
und Blechmantel mit einer Wärmeschutzmasse ausgefüllt. Der Wanderrost wird von einem
Bunker 3 beschickt, welcher das zerkleinerte und vorgewärmte Erz enthält. Hierbei
ist der Bunkerauslauf in an sich bekannter Weise so eingerichtet, daß das Erz direkt
auf dem Wanderrost i aufsteht und von diesem bei der Vorwärtsbewegung mitgenommen
wird. Die Stärke der abzustreifenden Erzschicht wird durch einen Schieber eingestellt.
Das Reduktionsgas wird zonenweise in den Ofen :2 über dem Rost i mit der Erzschicht
eingeführt, durchdringt diese und verläßt den Ofen unten wieder.
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Hinter dem Bunkerauslauf können zweckmäßig Gasbrenner 7 angebracht
sein, unter denen das zu reduzierende Erz auf Reaktionstemperatur gebracht wird.
Durch das erhitzte Erz wird nun heißes Gas zonenweise hindurchgetrieben. Die Erhitzung
dieses Gases erfolgt beispielsweise in rekuperativ beheizten Röhrenapparaten B.
Diese Apparate 8 sind zonenweise unterteilt in Kammern 9, die längs zum Ofen :2
angeordnet sind. Statt zwei Rekuperatoren kann auch nur einer Anwendung finden.
Jede Abteilung steht durch eine Leitung 5 mit einer Kammer 9 über dem Wanderrost
in Verbindung. Die Leitungen 5 sind mit geeigneten Absperrmitteln io versehen, die
ermöglichen, jede Abteilung für sich allein oder gegebenenfalls im Verein mit einer
oder mehreren anderen auf den entsprechenden Ofenabschnitt über dem Wanderrost arbeiten
zu lassen. Von den Ofenkammern 9 aus wird das Gas vorteilhaft durch Schlitze ii
o. dgl. zwecks gleichmäßiger Verteilung auf das auf dem Wanderrost i liegende erhitzte
Erz geleitet. Jeder Gaskammer 9 entspricht unter dem oberen Wanderrostteil ein Kasten
i2, in den das Gas gelangt und aus dem es abgesaugt wird. Die Saugarbeit leisten
Kreiselpumpen 13, welche das Gas wieder zu den Erhitzern 8 fördern, wo es wieder
auf Temperatur gebracht wird, um dann von neuem wieder über die Erzschicht
zu
gelangen, so daß es einen ständigen Kreislauf macht. In die Saugleitung der Kreiselpumpen
sind ebenfalls Drosselmittel eingeschaltet, um einen Überdruck im Ofen einstellen
zu können. Die von der Erzerhitzung durch den Gasbrenner 7 und von der Heißgaserwärmung
herrührenden Abgase werden von einer Esse abgesaugt, vorher aber gegebenenfalls
durch den Erzbunker geleitet, um ihre fühlbare Wärme dem Erz zuzuführen.
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Der abgekühlte Eisenschwamm und die frei gewordene Gangart werden
in einem Bunker 1q. aufgefangen, von wo das Erzeugnis einer Aufbereitung und magnetischen
Scheidung zugeführt werden kann.