DE588315C - Verhuettungsverfahren - Google Patents

Verhuettungsverfahren

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DE588315C
DE588315C DEK124483D DEK0124483D DE588315C DE 588315 C DE588315 C DE 588315C DE K124483 D DEK124483 D DE K124483D DE K0124483 D DEK0124483 D DE K0124483D DE 588315 C DE588315 C DE 588315C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00General methods of reducing to metals

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

  • Verhüttungsverfahren Es ist bereits bekannt, Erze und ähnliche Ausgangsstoffe im Schwebezustand zu verhütten, indem man sie fein verteilt in eine Reaktionskammer einbläst und dort der Wirkung eines Reaktionsgases aussetzt. Bishei hat man bei diesen Verfahren aber den Schwebezustand nur so lange aufrechterhalten, bis die chemische Reaktion beendet war, alsdann fiel das Gut auf den Boden der Kammer nieder.
  • Demgegenüber wird bei dem Verfahren nach der Erfindung das Behandlungsgut, Erze, Metalloxyde und anderes metallführendes Gut, so lange in der Schwebe gehalten, bis es in geschmolzenes Metall übergeführt ist. Der solange währende Schwebezustand wird durch einen unterhalb der Blasmündung für das Behandlungsgut waagerecht eingeblasenen zusätzlichen Gasstrom bewirkt.
  • Hierbei empfiehlt es sich, das Zusatzgas in einer dünnen Schicht und mit hoher Geschwindigkeit in die Reaktionskammer einströmen zu lassen.
  • Man hat zwar auch schön vorgeschlagen, einen Gasstrom unterhalb der Einführung des Erzes in eine Reaktionskammer einzublasen. Hierbei wurde jedoch das Erz seinerseits nicht eingeblasen, sondern fiel frei in die Kammer, und der Gasstrom richtete sich schräg nach oben gegen das einfallende Erz, um dieses zu durchwirbeln, nicht aber um es so lange in der Schwebe zu halten, bis Schmelzung erfolgte.
  • Das Verfahren nach der Erfindung soll besonders bei solchen Verbindungen Anwendung finden, die oxydierbare und als Heizstoffe dienende Bestandteile enthalten, obwohl es auch auf solche Ausgan&sstoffe angewendet werden kann, denen man fremde Heizstoffe zufügt, wenn sie nicht selbst genug enthalten. Auch die Reduktion von Erzen zum Metall kann nach diesem Verfahren ausgeführt -werden.
  • Als übliche brennbare Bestandteile zur Ausführung des erfindungsmäßigen Verfahrens kommen Stoffe wie Schwefel, Arsen, Eisen und Zink in Betracht. Das Verfahren ist auch anwendbar für die Behandlung von Metalloxyden unter Einleitung eines reduzierenden Gases in den Ofen.
  • Hauptanwendungsgebiet des Verfahrens ist das Schmelzen von Metallsulfiden, besonders denen des Kupfers und Eisens, um den Rohstein zu gewinnen, ohne daß dabei eine Vorröstung erfolgt; der Rohstein wird hierbei in einem Verfahrensgang und in ein und demselben Ofen erzeugt. Bei richtiger Regelung der Temperatur und des Oxydationsgrades kann der Schmelzvorgang bis zur Bildung metallischen Kupfers geleitet werden; so daß die folgende Stufe des Oxydierens des Rohsteins durch Behandlung in einem Konverter oder einer ähnlichen metallurgischen Vorrichtung überflüssig ist.
  • Wie jedem Fachmann bekannt ist, sieht die übliche Art der Gewinnung des Rohsteins eine Vorröstung zum Austreiben des Überschusses von Schwefel dann vor, wenn der Schwefel- Behalt für die Rohsteingewinnung zu hoch ist; nach einer bei armen Erzen vorzunehmenden Konzentration erfolgt die Röstung durch Behandlung in einem Schmelzofen zur Herstellung des Rohsteins. Die alte Verfahrensweise erfordert also zu diesem Zwecke mindestens zwei Stufen, während nach vorliegendem Verfahren ein einziger Arbeitsgang genügt. ' Das Verfahren eignet sich zur Behandlung von Feinerzen und von Flugstaub, wobei diese Feinerze gegebenenfalls ein Produkt eines Konzentrationsverfahrens sein können. Das fein zerteilte Erz wird in die Verbrennungskammer hineinzerstäubt, und es wurde dabei festgestellt, daß, wenn diese Suspension der Erzteilchen während der Reaktion infolge ihrer Anfangsgeschwindigkeit vorgetrieben wird, ihre vollständige Umsetzung, Oxydation oder Reduktion, in diesem Schwebezustand erfolgt, und daß diese Teilchen schmelzen, bevor sie in das Bad auf dem Herd hineinfallen. Kurzum, die festen Erzteilchen arbeiten sich durch die Verbrennungskammer des Ofens hindurch, bis die Reaktion erfolgt ist, und fallen dann infolge ihrer eigenen Schwere in das Bad.
  • Sie werden weiter in der Schwebe gehalten durch eine Schicht von Luft oder einem Gas, das oxydierend, neutral oder reduzierend sein kann, je nach Art der gewünschten metallurgischen Reaktion, und die unterhalb des Punktes, an dem die feinen Erzteilchen eintreten, in die Verbrennungskammer eingeführt wird. Diese Tragschicht wirkt für die Erzteilchen wie eine Fördervorrichtung und bewegt sie durch die Verbrennungskammer, bis sie reagiert haben und auf die Sole getropft sind. Bei geeigneter Regelung der Temperatur und des Oxydationsgrades, gegebenenfalls auch der Reduktion, kann man das Verfahren nicht nur zum Schmelzen der Erze, sondern auch zum Rösten und zum Überführen in Metall verwenden. Wenn Flotationskonzentrate zur Anwendung kommen sollen, kann der Trockenvorgang bei dem vorliegenden Verfahren, wenn diese Konzentrate nicht zu feucht und zu schlammig sind, gleichfalls durchgeführt werden, und so erfolgt hier das Trocknen, Rösten, Schmelzen und Umwandeln zum Metall in einem zusammenhängenden Vorgang.
  • Die Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Fig. i zeigt den Grundriß eines Flammenofens mit Zubehör zur Ausführung des Verfahrens.
  • Fig.2 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch die Ofenmitte, Fig.3 einen senkrechten Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig..i.
  • Fig. 4 stellt einen gleichen Schnitt wie Fig. 3 durch eine andere Ausführungsform des Ofens dar, bei dem die Düsen zum Eintritt der tragenden Luft- oder Gasschicht so angeordnet sind, daß die Luft in die Verbrennungskammer in Form eines die Erzteilchen umhüllenden Mantels eintritt.
  • Fig:5 zeigt einen Längsschnitt durch die Beschickungsseite des Ofens nach Fig.4 und Fig.6 eine andere Anordnung der Lufteintrittsdüsen für die Luftschicht.
  • Der Flammenofen F besitzt eine verlängerte Verbrennungs- und Absatzkammer C. Diese ist am einen Ende mit einem Schlackenabstich 1a und am anderen mit einer tieferliegenden Abstichöffnung 1a' zum Abziehen des geschmolzenen Erzes oder des geschmolzenen Rohsteines versehen. Vom Ende des Ofens führt eine Abgasleitung in eine Verteilerkammer 2, die mit einem Ventil oder einer Klappe T' versehen ist. Die Kammer steht durch ein Rohr 3 mit einem Gebläse oder einer Luftpumpe P und durch kurze Rohre 3' mit den Vorwärmern S, S in Verbindung. Von diesen gehen Leitungen 4., 4 zu einem zweiten Verteiler oder Sammelkasten 5, der ebenfalls mit einem Ventil oder Klappe T"' versehen ist. Von der Kammer 5 führt ein Abgaskanal 6 in das Hauptrohr 7, wobei ein Teil der Gase durch die Rohre 8, 8', 8" abgezweigt wird und zu Trocknern g, g', g" geleitet wird, welche an .den Beschickungstrichter ix angeschlossen sind, der an der Beschickungsseite der Verbrennungskammer liegt. Er ist im vorliegenden Falle in drei Teile a, b, c durch Trennwände w aufgeteilt. Teil a nimmt den Heizstoff, b das Erz und c Flußmittel aus den Trocknern auf. An dem unteren Ende eines jeden Teiles ist eine Förderschnecke i2 angebracht, die das Gut durch eine Zuleitung 13 in die Mischkammer 14 führt, und zwar unmittelbar vor die Mündung der Blasdüsen 15, durch welche Druckluft eintritt, die durch die Heißluftleitung 16 von der Kammer 5 den am Ende dieser Leitung befindlichen verschiedenen Düsen 15 zugeführt wird. Sowohl die Leitung 16 als auch jede der Düsen 15 ist mit einem Ventil 17 bzw. 18 versehen. Die Düsenmündungen ragen, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ,ein kleines Stück über die Innenwand der Zuleitung 13, so daß der aus einer Düse austretende Strom sofort das Gut aufnimmt, wenn es durch die Zuleitung herabfällt, und es durch die Mischkammer 14 in Form eines Staubregens oder einer Wolke treibt. Durch Einstellung der Ventile kann eine oder mehrere der Düsen in Betrieb gesetzt werden, und ebenfalls kann mittels einer oder mehrerer der Förderschrauben i2 Gut zu den in Betrieb befindlichen Düsen gebracht werden. Das erforderliche Verhältnis der zu den Düsen zu fördernden Menge kann so durch Einstellung der entsprechenden Antriebgeschwindigkeit der Förderschnecken reguliert werden. Es können also genau bemessene Mengen von Erz, Heizstoff . und Flußmittel in die Reaktions- und Verbrennungskammer C zur Erzeugung des gewünschten Produktes gebracht werden, wie es z. B. hier zur Herstellung des Kupferrohsteins beschrieben wird. An den Seiten des Ofens befindet sich eine Reihe von Beschickungstrichtern z9, die Roherze oder Konzentrate, Kalzinat oder Flugstaub enthalten. Eine solche Beschickung des Ofens soll gegebenenfalls die Überoxydation des Gutes neutralisieren, das sich auf der Herdsole des Ofens abgesetzt hat.
  • Die Luftdüse 2o durchschneidet die Wand des Ofens F ° unterhalb der Mischkammer 1q.. Sie dehnt sich quer über die Ofenwand aus und hat eine schlitzförmige Öffnung 21, die an den Enden etwas aufwärts gebogen ist. Sie wirft in die Verbrennungskammer einen Luftstrahl, dessen Druck, wenn. nötig, auf die ganze Länge des Ofens eine tragende Luftschicht erzeugt. Die Luft wird der Düse 2o durch eine Leitung 22 zugeführt und kann gegebenenfalls vorerhitzt werden. Wenn es das metallurgische Verfahren erfordert, kann, wie schon oben erwähnt wurde, ein reduzierendes Gas, z. B. Wasserstoff, oder ein neutrales Gas, wie Stickstoff, an Stelle der Luft verwendet werden. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden die Durchführung des Verfahrens an Hand der Zeichnungen unter .Beschränkung auf ein Ausführungsbeispiel, nämlich die Herstellung von Kupferrohstein durch Behandlung von Konzentraten mit genügend hohem Gehalt an Schwefel, beschrieben, so daß ein Zusatz von fremden Heizmitteln zur Verbrennung nicht erforderlich ist.
  • Der Ofen wird zuerst mittels eines anderen Heizstoffes als dem in den Erzen enthaltenen auf Schmelztemperatur gebracht. Während der Erhitzung des Ofens wird einer der Vorwärmer S durch die Abgase erhitzt, wonach durch Umstellung der Ventile V und V' die Luft durch den erhitzten Vorwärmer geleitet wird, und die Abgase gezwungen werden, durch den anderen Vorwärmer und dann durch die Kammer 5 und den Abgaskanal 6 zu der Hauptleitung 7 zu entweichen. Sobald der Ofen auf Arbeitstemperatur gebracht ist, bringt die Leitung =6 heiße Luft zu den Düsen 15, da inzwischen die Vorwärmer S abwechselnd erhitzt worden sind und die Pumpe P Frischluft zuerst durch den einen und dann durch den anderen Vorwärmer treibt. Jetzt werden die Förderschnecken 12 der Teile b und, wenn Flußmittel benötigt werden, auch c in Betrieb gesetzt und der Luftstrom in die Düsen 15 geleitet, wobei in die Kammer C hinein eine Zerstäubung des Erzsulfides und des Flußmittels erfolgt. Die zerstäubten Teilchen werden in der Kammer gemischt. Sobald die Erzteilchen ihre Anfangsgeschwindigkeit, mit der sie .in die Verbrennungskammer eingetreten sind, verloren haben, sinken ,sie nieder und treffen auf die Luft- oder Gasschicht, die durch die Düse 21 in die Verbrennungskammer gepreßt wird und sich rasch vorwärts bewegt. Diese Luftschicht trägt nun die Erzteilchen und führt sie so lange durch die Verbrennungskammer, bis sie geschmolzen sind, falls dies beabsichtigt ist, wonach sie infolge ihrer eigenen Schwere in das Bad auf der Sole des Ofens fallen.
  • Die sich rasch bewegende Luft- oder Gasschicht dient den Erzteilchen gleichsam als Fördervorrichtung durch die Verbrennungskammer so lange, bis sie sich auf den Schmelzpunkt erhitzt haben und oxydiert worden sind. Die durch' die Düse 2o in die Verbrennungskammer eingeführte Zusatzluft macht es möglich, die in dem Ofen stattfindende Reaktion bis über den Punkt hinaus zu leiten, in dem Rohsteinbildung stattfindet, und auch die Überführung von Rohstein in metallisches Kupfer auszuführen.
  • Für den Fall, daß der in dem Erz enthaltene Heizstoff, z. B. Schwefel oder Eisen, nicht zur Erzeugung der Hitze und der nötigen Schmelztemperatur für den Rohstein oder des Endproduktes genügt, kann man zusätzlichen Heizstoff aus der Heizstoffkammer a in den Ofen blasen, in gleicher Weise wie es beim Anblasen des Ofens geschieht: Die Verwendung von fremden Heizstoffen ist in den Fällen nötig, in denen oxydische Erze durch Reduktion in Metall übergeführt werden sollen. Falls auf irgendeine Art eine Überoxydation der Erzteilchen in der Reaktionskammer erfolgt, kann diese durch Einführen und Verteilung von rohen Konzentraten, Kalzinat oder Erzstaub über die seitlichen Trichter zg in die geschmolzene Masse auf den Boden der Kammer neutralisiert werden.
  • Das vorstehend beschriebene Verfahren der Herstellung von Rohstein ist- jedoch nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welche keineswegs auf die Herstellung von solchen Rohsteinen beschränkt ist.
  • Das Verfahren kannnatürlich auch für alle anderen üblichen Schmelzvorgänge angewendet werden, bei denenOxydation ass notwendigeZwischenstufe auftritt, um die Beschickung in den gewünschten Zustand des Schmelzens oder Fließens zu bringen, ebenso kann es auch zur Behandlung von oxydischen Erzen verwendet werden, bei denen, wie oben beschrieben, ein Reduktionsvorgang eine notwendige Zwischenstufe des Verfahrens darstellt. Im letzteren Falle wird ein reduzierendes Gas; z. B. Wasserstoff, in die Verbrennungskammer aus der Düse 2o an Stelle von Luft eingeleitet. Auf diese Weise dient also die tragende Gasschicht in derVerbrennungskammer nicht nur als Beförderungsvorrichtung . für. die Erzteilchen, sondern sie hat auch noch den Zweck, die Atmosphäre des Ofens zu regeln, je nachdem diese oxydierend, reduzierend oder neutral sein soll.
  • Fig. q. stellt eine andere Anordnung der Düsen zum Eintritt der Gasschicht dar, bei der eine Eintrittsöffnung sowohl oberhalb als auch unterhalb der Düsen angebracht ist, durch welche die fein zerteilten Teilchen in die Verbrennungskammer gedrückt werden. Eine solche Anordnung erfolgt in der Absicht, die Erzteilchen ringsherum mit einem Gasmantel einzuhüllen, so daß keines dieser Teilchen gegen die Wände oder Decke des Ofens treffen und dort eine Zerstörung hervorrufen kann. Die so geschützten Wandungen setzen also die Unterhaltungs-und Reparaturkosten herab.
  • Die Erfindung soll aber in keiner Weise auf eine Spezialkonstruktion eines Ofens oder bestimmte Anordnungen beschränkt werden, vermittels deren das Verfahren durchgeführt wird.
  • In gewissen Fällen kann zur Speisung der Blasdüsen kalte Luft genügen. Es können verschiedene Formen von Ofen zur Anwendung kommen. Als Heizstoff kann 01 oder flüssiger Kohlenwasserstoff verwendet werden. Es kann unter Umständen vorteilhaft sein, den Heizstoff mit dem Erz zu mischen und die Mischung aus einer einzigen Düse zu blasen an Stelle des getrennten Blasens aus verschiedenen Düsen, wie es beschrieben wurde. Es hängt dies ganz von in jedem Falle vorliegenden Bedingungen und Verhältnissen ab. Dies alles ist ja für eilten Metallurgen ohne weiteres selbstverständlich und braucht nicht noch näher erläutert werden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist eine Reihe von Düsen vorgesehen, die sich quer über die ganze Breite des Ofens hinziehen. Jede dieser Düsen hat eine V-förmige Öffnung, so daß die tragende Luftschicht in der Verbrennungskammer in einer mehr oder weniger wellenartigen Form ausgebildet wird. Hierdurch bekommt die Luftschicht eine größere Oberfläche und Masse und verhütet so besser ein Durchfallen des fein zerteilten Gutes, das in die Verbrennungskammer gestäubt wird.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: T. Verfahren zum Verhütten von Erzen u. dgl., bei dem das Behandlungsgut in fein verteiltem Zustand in eine Reaktionskammer eingeblasen und dort der Wirkung eines Reaktionsgases ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen unterhalb der Blasmündung für das Behandlungsgut waagerecht eingeblasenen, zusätzlichen Gasstrom das Behandlungsgut so lange in der Schwebe gehalten wird, bis die Reaktion beendet und das Gut in geschmolzenes .Metall übergeführt ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, däß das Zusatzgas in- einer dünnen Schicht und mit hoher Geschwindigkeit in die Reaktionskammer einströmt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch z und 2, gekennzeichnet durch die Unterhaltung eines weiteren zusätzlichen Gasstromes oberhalb des Weges des Behandlungsgutes.
DEK124483D 1932-03-01 1932-03-01 Verhuettungsverfahren Expired DE588315C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5911681A (en) * 1996-06-03 1999-06-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying apparatus and method for internal combustion engine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5911681A (en) * 1996-06-03 1999-06-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying apparatus and method for internal combustion engine

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