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Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen Zur Reduktion von Erzen in
Mischung mit Kohle hat man bereits vorgeschlagen, die Mischung an der Gicht dem
Schacht eines Ofens zuzuführen, und zwar nachdem diese Stoffe in den pulverförmigen
oder nahezu pulverförmigen Zustand gebracht worden sind. Die Heizzone befindet sich
dabei am unteren Ende des Schachtes, und die aus der Heizzone aufsteigenden Gase
durchziehen die Beschickung, wärmen sie vor und üben eine reduzierende Wirkung auf
die Erze aus.
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Diesem älteren Verfahren der gleichzeitigen Zugabe einer Mischung
von Erzen und Koks gegenüber unterscheidet sich die vorliegende Erfindung dadurch,
daß nur das Reduktionsmittel an der Gicht des Ofens aufgegeben wird, während das
Erz an einer tieferen Zone des Schachtes in diesen eingeführt wird. Als Reduktionsmittel
dient in an sich bekannter Weise ein bei niedriger Temperatur erzeugter Koks. Die
bei der Erzeugung -des Kokses und bei der Reduktion der Koks-Erz-Mischung entstehenden
Gase werden nun nach der vorliegenden Erfindung getrennt aus dem Verfahren abgeführt,
werden getrennt gereinigt und nach ihrer Reinigung wieder getrennt in das Verfahren
eingeführt. Die aus der Koks-Erz-Mischung befreiten Gase werden nach ihrer Reinigung
wieder in diese Mischung eingeleitet, und zwar in die Heizröhren nahe dem Austrittsende
des Guts, während die aus dem Koks oder der Kohle entweichenden, im obersten Teil
des Schachts abgezogenen Gase gereinigt werden, um Wiederverwendung als gasförmiger
Brennstoff zur mittelbaren Beheizung der Heizröhren. zu finden. Das aus reduziertem
Erz und aus teilweise verbranntem Koks bestehende Enderzeugnis wird nach der Entfernung
aus dem Ofen in Eisenschwamm und Koks zerlegt, wobei der Koks, der etwas Eisenschwamm
enthält, nachher noch einmal an der Ofengicht aufgegeben werden kann.
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Der Vorteil des Verfahrens liegt also in der gesonderten Entnahme
der Kohlenwasserstoffdämpfe aus dem Koks oder der Kohle und der Mischung von Wasserstoff
und Kohlenoxyd aus der Mischung von Erz und Koks. Die gewonnenen Kohlenwasserstoffdämpfe
können als Brennstoff zur mittelbaren Beheizung der Heizröhren wiederbenutzt werden,
während die gereinigte Mischung von Wasserstoff und Kohlenoxyd für die Reduktion
der Erze in den Heizröhren mitverwendet wird, so daß das ganze Verfahren ununterbrochen
aufrechterhalten werden kann.
Die Zeichnungen stellen eine Ausführungsform
einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens dar.
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Der senkrechte Schachtofen i hat oben eine Kammer 2 mit übereinander
verlegten Heizröhren 3, die je eine Förderschnecke d. enthalten. Der Antrieb
der Förderschnecken ist derartig gewählt, daß das durch die Gicht io zugeführte
feste, kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel in verschiedenen Höhenschichten der Kammern
3 abwechselnd nach entgegengesetzten Richtungen hin wandert. Die Beheizung des Ofens
erfolgt, wie bei Schachtöfen anderer Art, nahe dem unteren Ende durch eine Anzahl
von Brennern 5, die ihre Gase durch die Einzelleitungen 7 zur Leitung 8 führen,
welche in den Heizraum 6 des Ofens mündet. Diese Gase strömen, nachdem sie die Heizröhren
außen umspült haben, am oberen Ende des Ofens .durch den Abzug 9 ab.
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Nahe dem oberen Ende des Ofens befindet sich; wie erwähnt, die Gicht
io, welcher Koks, bei niedriger Temperatur erzeugt, zugeführt wird. Dieser Koks
oder Weichkohle -wird durch die Heizgase, welche sich .dem Abzug 9 nähern, nachdem
sie die ganze Höhe des Ofens durchströmt und die Heizröhren umspült haben, zum Teil
von seinen flüchtigen Bestandteilen befreit. Diese ziehen in verschiedenen Höhenlagen
der oberen Zone des Ofens durch die Röhren 13 ab und strömen durch die Sammelleitung
14 zu einem Verdichter 15. Die in .diesem Kondensator noch nicht verflüssigten Dämpfe
durchziehen den Reinigungskessel 16 und strömen in gereinigtem Zustand unter dem
Einfluß einer Pumpe i8 in einen Sammelkessel2o, in welchem diese Kohlenwasserstoffdämpfe
über einer Flüssigkeit gesammelt werden. Die aus dem Kondensator in flüssigem Zustand
abgeführten Bestandteile sammeln sich in dem Behälter 17 an. .
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An einer in verhältnismäßig größerem Abstand unter der Gicht io gelegenen
Stelle wird nun durch eine zweite Deschickungsv orrichtung i i das Erz in die Heizröhren
eingeführt, so daß von dieser Zone an bis zu dem unteren Ende des Schachtofens i
der vorbehandelte Koks in Mischung mit dem Erz nach unten wandert, wobei auch in
diesem unteren Teil des Ofens Heizröhren ia mit Förderschnecken angeordnet sind,
durch welche die Mischung von Erz und Koks ali`,vechselnd nach entgegengesetzten
Richtungen hin geleitet wird, um sich allmählich dem unteren Ende zu nähern, _in
welches die Verbrennungsgase eingeführt werden. Infolge der zunehmenden Erwärmung
dieses Gemisches werden auch aus ihm die durch Einwirkung der Verbrennungsgase flüchtig
gewordenen Bestandteile befreit, und diese Bestandteile werden oben durch die Röhre
22, die sich ungefähr in demselben Abstand vom Boden des .Ofens befindet wie die
Beschickungsvorrichtung i i, abgeleitet. Diese Gase bestehen hauptsächlich aus einer
Mischung von Wasserstoff und Kohlenoxyd und strömen aus der Leitung 22 ebenfalls
zu einem Kondensator 23. Von diesem ziehen die gasföimig verbliebenen Bestandteile
zu dem Reinigungskessel 24. Eine Leitung 26 führt die gereinigten gemischten Gase
unter dem Einfluß einer Pumpe 27 in einen Gasbehälter 28, in dem dieses Gasgemisch
wieder über einer Flüssigkeit aufgefangen wird. Die in dem Kondensator 23 verflüssigten
Bestandteile werden in dein Kessel 25 gesammelt.
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Die in dem Gasbehälter 28 - gesammelte Mischung von gereinigten Wasserstoff-
und Kohlenoxydgasen kann durch eine Leitung 29 diesem Kessel entnommen werden, um
am unteren Ende des Schachtofens wieder der Beschickung in den Heizröhren zugeleitet
zu werden, so daß diese Gase durch die Beschickung von Erz und Koks hindurchziehen
und die Reduktion begünstigen. Ein andeier Teil dieser Mischung von gereinigtem
Wasserstoff und Kohlenoxyd wird durch die Leitung 39 dem Behälter 28 entnommen und
dein Ofen 5 zugeleitet, während eine Leitung 2i die Kohlenwasserstoffdämpfe aus
dem Behälter 2o ebenfalls dem Ofen 5 zuführt, so daß diese Gase' bzw. Gasmischungen
gleichzeitig als Brennstoff für die mittelbare Belieizung der Heizröhren benutzt
werden können.
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Gleichzeitig wird der Leitung 29 am unteren Ende des Schachtofens
kurz vor der Vorrichtung zur Entnahme des reduzierten Guts Luft in geringen Mengen
durch die Leitung 30 zugeführt: Die zugeführte Luft hat den Zweck, eine unvollständige
Verbrennung des heißen Kokses zu beNverkstelligen.
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Die reduzierte Beschickung, bestehend aus dem ausreduzierten Eisenschwamm
und dein mit Eisenschwamm durchsetzten Koks, -fällt am unteren Ende des Ofens auf
einen Förderriemen 31, durch welchen diese Masse einem Satz von Rührwerken 34 zugeführt
wird. Die 'einzelnen Rührwerke sind voneinander durch Zwischenwände 33 getrennt,
und jedes Rührwerk wird von einem besonderen Motor 35 angetrieben. Diese Rührwerke
. haben die Aufgabe, die Mischung von Eisenschwamm und eisenschwainmhaltigem Koks
gehörig zu zerkleinern. Die so zerkleinerte Masse fällt in einen Abscheider 36,
in welchem die schwereren Teilchen sich unten ablagern, so daß sie durch die Kratze
37 in Gestalt von Eisenschwamm entfernt werden können. Der zermahlene Koks wird
jedoch durch eine Fördervorrichtung aus dem Abscheider 38 wieder zur Gichtöffnung
io zurückgeführt,
um eine nochmalige oder mehrmalig wiederholte
Wanderung durch den Ofen hindurch zu machen.
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Bei Beschickung des Ofens an der Gicht 1o mit Weichkohle soll die
Temperatur in jener Zone, in welcher die flüchtigen Bestandteile aus diesem Brennstoff
entfernt werden, zwischen 323 und 65o° schwanken. In der eigentlichen Reduktionszone
jedoch, die sich abwärts an die Destillationszone des Brennstoffs anschließt, wird
,die feinkörnige, aus Erz und Koks bestehende Masse einer Temperatur von 5.4o bis
165o° ausgesetzt. Die Temperatur erhöht sich, je mehr sich die Beschikkung bei ihrer
Hinundherwand erung in dem Schachtofen dem unteren Teil des Ofens nähert, da in
dem unteren Teil die Verbrennungsgase aus dem Ofen 5 eingeleitet werden. Am unteren
Teil des Ofens treten auch die stark reduzierenden Gase, nämlich eine Mischung aus
Wasserstoff und Kohlenoxyd, in den Ofen ein.