DE60019680T2

DE60019680T2 - Direktschmelzofen

Info

Publication number: DE60019680T2
Application number: DE60019680T
Authority: DE
Inventors: Cecil Peter Bates; Peter Damian Burke; Rodney James Dry
Original assignee: Technological Resources Pty Ltd
Current assignee: Technological Resources Pty Ltd
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2020-06-08
Also published as: KR20010007296A; JP2001004279A; CZ302057B6; US6585929B1; ATE294367T1; MY125362A; EP1059501A3; ZA200002857B; CN1278011A; EP1059501A2; KR100666809B1; EP1059501B1; CN1309845C; TW499484B; ID27367A; JP4638576B2; RU2253680C2; CA2311073C; AUPQ083599A0; DE60019680D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Direktschmelzofen bzw. ein Direktschmelzgefäß für Herstellung von geschmolzenem Metall (wobei dieser Begriff Metallegierungen einschließt) aus einem metallhaltigen Beschickungsmaterial, wie Erzen und teilreduzierten Erzen.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Gefäß, das für auf einem Schmelzbad basierende Direktschmelzverfahren verwendet werden kann.
Der Begriff "Schmelzen" steht hier für eine thermische Behandlung, bei der chemische Reaktionen stattfinden, die Metalloxide reduzieren, wodurch flüssiges Metall erzeugt wird.
Der Begriff "Direktschmelzverfahren" steht hier für ein Verfahren, das eine Metallschmelze direkt aus einem metallhaltigen Beschickungsmaterial, wie Eisenerz und teilreduziertem Eisenerz, erzeugt.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Abgasleitungen für Direktschmelzgefäße.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Abgasleitung, die den Verlust von geschmolzenem Material und Feststoffen minimiert, die mit dem Abgas mitgerissen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Direktschmelzgefäß bereitgestellt, das für die Aufnahme eines Schmelzbades aus Metall und Schlacke geeignet ist und folgendes aufweist: einen Herd; Seitenwände, die sich vom Herd nach oben erstrecken; ein Gewölbe; und eine Abgasleitung, die sich von einem oberen Abschnitt des Gefäßes erstreckt, um ein Abgas aus dem Gefäß abzugeben, das bei einem Di rektschmelzverfahren erzeugt wird, das in diesem Gefäß durchgeführt wird, wobei die Abgasleitung aufweist:

(a) einen ersten Abschnitt, der im Verhältnis zur Waagerechten von der Einlaßseite des ersten Abschnittes eine relativ geringe Schrägstellung nach oben aufweist; und
(b) einen zweiten Abschnitt, der sich mit einer relativ steilen Schrägstellung zur Waagerechten vom oberen Ende des ersten Abschnittes nach oben erstreckt.

Bei Verwendung wird das Abgas gezwungen, eine wesentliche Richtungsänderung zu vollziehen, um in den ersten Abschnitt zu gelangen. Es wird angenommen, daß als Folge geschmolzenes Material und Feststoffe, die im Abgas mitgerissen werden, in Kontakt kommen mit und ablagert werden auf: (i) den Wänden des Gefäßes, die am oder im Bereich der Einlaßseite liegen; und (ii) den Wänden (insbesondere den oberen Wänden) des ersten Abschnittes am oder im Bereich der Einlaßseite; und sich dadurch vom Abgas trennen. Geschmolzenes Material und Feststoffe, die sich auf diesen Wänden ablagern, bewegen sich nach unten in das Gefäß.
Außerdem wird bei Verwendung das entlang des ersten Abschnittes strömende Abgas gezwungen, am Ende des ersten Abschnittes eine wesentliche Richtungsänderung vorzunehmen, damit es in den zweiten Abschnitt strömt. Folglich neigen geschmolzenes Material und Feststoffe, die im Abgas mitgerissen werden, dazu, mit der sich nach oben erstreckenden Wand, die sich am Ende des ersten Abschnittes befindet, in Kontakt zu kommen und sich auf dieser abzulagern und sich von den Abgasen zu trennen. Es wird angenommen, daß das geschmolzene Material in diesem Bereich der Leitung entweder geschmolzen bleibt oder auf der Wand erstarrt. Geschmolzenes Material, das geschmolzen bleibt, fließt nach unten in den ersten Abschnitt und dann entlang des ersten Abschnittes in das Gefäß. Geschmolzenes Material, das erstarrt, baut sich auf der Wand auf und platzt schließlich mit abgelagerten Feststoffen ab und fällt nach unten in den ersten Abschnitt. Angesichts der Bedingungen mit einer relativ höheren Temperatur im ersten Abschnitt schmilzt das erstarrte Material und fließt zurück in das Gefäß oder wird auf andere Weise vom geschmolzenen Material zurück in das Gefäß transportiert.
Der leicht schräg verlaufende erste Abschnitt vermeidet das möglicherweise ernsthafte Problem, daß die zunehmenden Feststoffmengen zurück in das Gefäß fallen und die Ausrüstung, wie Lanzen/Düsen, zerstören, wenn in diesem Gefäß ein Direktschmelzverfahren durchgeführt wird oder nach dem es abgeschaltet worden ist. Dieses Zurückfallen stellt auch ein möglicherweise ernsthaftes Sicherheitsproblem für Personen dar, die während der Abschaltung Wartungsarbeiten im Gefäß durchführen.
Vorzugsweise ist der erste Abschnitt in Hinblick auf die Betriebsbedingungen im Gefäß so geformt, daß zumindest ein wesentlicher Teil des geschmolzenen Materials, der den ersten Abschnitt mit dem Abgas betritt, am Ende des leicht schräg gestellten ersten Abschnittes geschmolzen ist. Dieses Merkmal sichert, daß es einen minimalen Aufbau von zugenommenen Feststoffmengen im ersten Abschnitt gibt.
Stärker bevorzugt ist in diesem Zusammenhang der erste Abschnitt so geformt, daß das Temperaturgefälle entlang der Länge des ersten Abschnittes weniger als 100°C beträgt und die Gesamttemperatur oberhalb der Schmelzpunkte des geschmolzenen Materials gehalten wird.
Vorzugsweise beträgt die Menge des mitgerissenen Materials (geschmolzen und Feststoffe) im aus dem zweiten Abschnitt abgegebenen Abgas weniger als 15 g, stärker bevorzugt weniger als 10 g/Nm³ Abgas.
Vorzugsweise beträgt die relativ geringe Schrägstellung des ersten Abschnittes nach oben weniger als 30°, stärker bevorzugt weniger als 20° zur Waagerechten.
Es ist besonders bevorzugt, daß der Schrägstellungswinkel weniger als 10° beträgt.
Vorzugsweise beträgt die relativ steile Schrägstellung des zweiten Abschnittes 80 bis 90° zur Waagerechten.
Das Gefäß weist vorzugsweise eine Rohrkrümmung mit totem Ende auf, die den ersten und den zweiten Abschnitt verbindet.
Die Rohrkrümmung mit totem Ende weist vorzugsweise eine Zugangsöffnung im toten Ende auf.
Das Gefäß weist vorzugsweise eine Abgaskammer auf, die sich vom Gewölbe nach oben erstreckt, und der erste Abschnitt der Abgasleitung erstreckt sich von dieser Abgaskammer.
Der erste Abschnitt der Abgasleitung erstreckt sich vorzugsweise von einer Seitenwand der Abgaskammer.
Vorzugsweise beträgt das Verhältnis zwischen der Länge des ersten Abschnittes und der Mindestbreite des ersten Abschnittes mindestens 2:1, wobei die Länge des ersten Abschnittes zwischen der Schnittstelle der Mittellinien des ersten und des zweiten Abschnittes und den Schnittstellen der Mittellinie des ersten Abschnittes und einer senkrechten Linie durch die Einlaßseite des ersten Abschnittes gemessen wird. Wenn es eine Abgaskammer gibt und sich der erste Abschnitt von einer Seitenwand der Kammer erstreckt, ist die Schnittstelle der Mittellinie des ersten Abschnittes und der senkrechten Mittellinie der Abgaskammer der Meßpunkt an der Einlaßseite des ersten Abschnittes.
Typischerweise sind der erste und der zweite Abschnitt zylindrisch und die Mindestbreite des ersten Abschnittes, die im vorhergehenden Absatz genannt worden ist, ist der Durchmesser des ersten Abschnittes.
Der zweite Abschnittes ist vorzugsweise so geformt, daß das Temperaturgefälle entlang der Länge des zweiten Abschnittes ausreichend ist, damit zumindest ein wesentlicher Teil von irgendwelchem geschmolzenem Material erstarrt, das sich im Abgas befindet, das durch den zweiten Abschnitt strömt, bevor das Abgas das Ende des zweiten Abschnittes erreicht. Dadurch wird gesichert, daß das Mitreißen des geschmolzenen Materials in die stromabwärtige Abgasbehandlungsvorrichtung, wie Heißzyklone und Heißwäscher, die vom geschmolzenen Material im Abgas nachteilig beeinflußt werden können, minimal ist, falls es überhaupt auftritt.
Die Abgaskammer befindet sich vorzugsweise in der Mitte.
Das Gefäß schließt vorzugsweise mindestens eine Lanze zum Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas in das Gefäß ein, die sich nach unten durch die Abgaskammer in das Gefäß erstreckt.
Das Verhältnis zwischen der Mindestbreite der Seitenwände des Gefäßes und der Abgaskammer beträgt mindestens 1,5:1. Wenn sich die Lanze oder Lanzen zum Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas nach unten durch die Abgaskammer erstreckt bzw. erstrecken, beträgt das Verhältnis vorzugsweise 1,5:1 bis 2:1. Wenn die Lanze oder Lanzen zum Einblasen von Gas nicht so angeordnet ist bzw. sind, daß sie sich durch die Abgaskammer erstreckt bzw. erstrecken, kann das Verhältnis der Mindestbreiten bis zu 4:1 betragen.
Das Gewölbe ist vorzugsweise in einem Winkel im Bereich von 30 bis 50° zur waagerechten Achse von den Seitenwänden geneigt (d.h. mit einem Öffnungswinkel von 120 bis 130°, zwischen den Seitenwänden und dem Gewölbe gemessen).
Der Schrägstellungswinkel beträgt vorzugsweise 40° zur waagerechten Achse.
Vorzugsweise sind die Seitenwände zylindrisch und das Gewölbe ist kegelstumpfförmig und erstreckt sich von einem oberen Ende der Seitenwände und endet in der Abgaskammer.
Vorzugsweise beträgt die Mindestbreite der Seitenwände des Gefäßes 8 m.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein Direktschmelzverfahren angegeben, das im vorstehend beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben, welche zeigen:
1 eine senkrechte Schnittansicht durch ein metallurgisches Gefäß, die eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt; und
2 eine senkrechte Schnittansicht durch einen oberen Abschnitt eines weiteren metallurgischen Gefäßes, die eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die folgende Beschreibung steht im Zusammenhang mit dem Direktschmelzen von Eisenerz für die Erzeugung einer Eisenschmelze gemäß einer Form des HIsmelt-Prozesses (Handelsbezeichnung). Es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf das Direkt schmelzen von Eisenerz begrenzt ist und bei irgendwelchen geeigneten Metallerzen und Konzentraten und einem anderen metallhaltigen Beschickungsmaterial – einschließlich teilreduzierten Metallerzen – angewendet werden kann. Es ist auch selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diesen HIsmelt-Prozeß begrenzt ist.
Das in 1 gezeigte Gefäß weist folgendes auf: einen Herd, der eine Unterseite 3 und Seiten 56 aus feuerfesten Ziegeln aufweist; Seitenwände 5, die ein im allgemeinen zylindrisches Gefäß bilden, das sich von den Seiten 56 des Herdes nach oben erstreckt und das einen oberen Gefäßabschnitt 51 und einen unteren Gefäßabschnitt 53 aufweist; ein Gewölbe 7; eine Abgasleitung 9, die sich von einem oberen Abschnitt des Gefäßes erstreckt; einen Vorherd 77 für die kontinuierliche Abgabe der Metallschmelze; und ein Abstichloch 61 für die Abgabe der geschmolzenen Schlacke.
Die Abgasleitung 9 weist einen leicht schräg nach oben verlaufenden ersten Abschnitt 31, der sich von der Einlaßseite 63 in einem Winkel α von 7° zur Waagerechten erstreckt, und einen steilen zweiten Abschnitt 33 auf, der sich senkrecht vom anderen Ende des ersten Abschnittes 31 erstreckt. Beide Abschnitte 31, 33 sind zylindrisch.
Der erste Abschnitt 31 ist in Hinblick auf die Arbeitsbedingungen im Gefäß und andere relevante Faktoren so geformt, daß das geschmolzene Material, das den ersten Abschnitt betritt, entlang der Länge des ersten Abschnittes geschmolzen bleibt. Mit anderen Worten ist der erste Abschnitt so ausgebildet, daß die Temperatur im ersten Abschnitt, insbesondere im Bereich der Wand, über der liegt, bei der das geschmolzene Material erstarrt.
Der zweite Abschnitt 33 ist so geformt, daß das Temperaturgefälle entlang der Länge des zweiten Abschnittes ausreicht, damit zumindest ein wesentlicher Teil von irgendwelchem geschmolzenem Material, das im Abgas vorliegt, das durch den zweiten Abschnitt 33 strömt, zu dem Zeitpunkt erstarrt ist, an dem das geschmolzene Material das Ende des zweiten Abschnittes 33 erreicht.
Bei Verwendung enthält das Gefäß ein Schmelzbad aus Eisen und Schlacke, das eine Schicht 15 aus geschmolzenem Metall und eine Schicht 16 aus geschmolzener Schlacke auf der Metallschicht 15 aufweist. Der Pfeil mit der Bezugsziffer 17 kennzeichnet die Position der ruhigen Oberfläche der Metallschicht 15, und der Pfeil mit der Bezugsziffer 19 kennzeichnet die Position der ruhigen Oberfläche der Schlackeschicht 16. Der Begriff "ruhige Oberfläche" steht für die Oberfläche, wenn in das Gefäß kein Gas und keine Feststoffe eingeblasen werden.
Das Gefäß weist auch zwei Lanzen/Düsen 11 zum Einblasen von Feststoffen auf, die sich in einem Winkel von 30 bis 60° zur Senkrechten nach unten und einwärts durch die Seitenwände 5 und in die Schlackeschicht 16 erstrecken. Die Position der Lanzen/Düsen 11 ist so gewählt, daß sich die unteren Enden über der ruhigen Oberfläche 17 der Metallschicht 15 befinden.
Bei Verwendung werden Eisenerz (typischerweise Feinstoffe), festes kohlehaltiges Material (typischerweise Kohle) und Flußmittel (typischerweise Kalk und Magnesiumoxid), die in einem Trägergas (typischerweise N₂) mitgerissen werden, durch die Lanzen/Düsen 11 in die Metallschicht 15 eingeblasen. Der Impuls des festen Materials/des Trägergases führt dazu, daß das feste Material und das Trägergas in die Metallschicht 15 eindringen. Die Kohle wird von flüchtigen Bestandteilen befreit und erzeugt dadurch in der Metallschicht 15 ein Gas. Der Kohlenstoff wird teilweise im Metall gelöst und bleibt teilweise als feste Kohle zurück. Das Eisenerz wird zu Metall geschmolzen, und die Schmelzreaktion erzeugt gasförmiges Kohlenmonoxid. Die in die Metallschicht 15 transportierten und durch das Entfernen der flüchtigen Bestandteile und das Schmelzen erzeugten Gase rufen eine signifikante Auftriebsbewegung von geschmolzenem Metall, fester Kohle und Schlacke (die als Folge des Einblasens von Feststoff/Gas in die Metallschicht 15 gezogen worden ist) aus der Metallschicht 15 hervor, was zu einer Aufwärtsbewegung von Spritzern, Tropfen und Strömen von geschmolzenem Metall und Schlacke führt, und diese Spritzer, Tropfen und Ströme reißen Schlacke mit, wenn sie sich durch die Schlackeschicht 16 bewegen.
Die Auftriebsbewegung von geschmolzenem Metall, fester Kohle und Schlacke führt zu einer wesentlichen Bewegung in der Metallschicht 15 und der Schlackeschicht 16, als Ergebnis wird das Volumen der Schlackeschicht 16 größer und sie hat die mit dem Pfeil 30 angegebene Oberfläche. Das Ausmaß der Bewegung ist derart, daß in den Bereichen von Metall und Schlacke eine vernünftig gleichmäßige Temperatur existiert – typischerweise 1450 bis 1550°C, bei einer Temperaturschwankung in der Größenordnung von 30°C.
Außerdem erstreckt sich die Aufwärtsbewegung von Spritzern, Tropfen und Strömen von geschmolzenem Metall und Schlacke – die durch die Auftriebsbewegung von geschmolzenem Metall, fester Kohle und Schlacke hervorgerufen wird – in den Raum 71 (den "oberen Raum") über dem geschmolzenem Material im Gefäß und bildet eine Übergangszone 23.
Allgemein ausgedrückt ist die Schlackeschicht 16 ein durchgängiges Flüssigkeitsvolumen mit Gasblasen im Inneren, und die Übergangszone 23 ist ein durchgängiges Gasvolumen mit Spritzern, Tropfen und Strömen von geschmolzenem Metall und Schlacke.
Das Gefäß weist ferner eine Lanze 13 zum Einblasen eines sauerstoffhaltigen Gases (typischerweise vorgewärmte, mit Sauerstoff angereicherte Luft) auf, die mittig angeordnet ist und sich senkrecht nach unten in das Gefäß erstreckt. Die Position der Lanze 13 und der Gasdurchsatz durch die Lanze 13 werden so gewählt, daß das sauerstoffhaltige Gas in den mittleren Bereich der Übergangszone 23 eindringt und um das Ende der Lanze 13 einen im wesentlichen von Metall/Schlacke freien Raum 25 aufrechterhält.
Das Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas durch die Lanze 13 erzeugt die Nachverbrennung der Reaktionsgase CO und H₂ in der Übergangszone 23 und im freien Raum 25 um das Ende der Lanze 13 herum und ruft die hohen Temperaturen in der Größenordnung von 2000°C oder darüber im Gasraum hervor. Die Wärme wird im Einblasbereich des Gases auf die aufsteigenden und absinkenden Spritzer, Tropfen und Ströme des geschmolzenen Materials übertragen, und diese Wärme wird dann teilweise auf die Metallschicht 15 übertragen, wenn das Metall/die Schlacke zur Metallschicht 15 zurückkehrt.
Das vorstehend beschriebene Verfahren erzeugt wesentliche Abgasvolumina, die bei Temperaturen im Bereich von 1550 bis 1650°C sind und mitgerissenes geschmolzenes Material und Feststoffe einschließen. Die Feststoffe im mitgerissenen Material liegen im allgemeinen in Form von Staub vor.
Das Abgas strömt aus dem oberen Raum 71 durch die Einlaßseite 63 in den leicht schräggestellten ersten Abschnitt 31 der Abgasleitung 9, entlang der Länge des ersten Abschnittes 31, um die Ecke mit einem engen Radius am Ende dieses Abschnittes und dann nach oben durch den zweiten Abschnitt 33. Das Abgas unterliegt an der Einlaßseite 63 des ersten Abschnittes 31 und an der Ecke mit dem engen Radius, die den ersten und den zweiten Abschnitt verbindet, deutlichen Richtungsänderungen. Wie vorstehend erläutert, führen diese deutlichen Richtungsänderungen dazu, daß geschmolzenes Material und Feststoffe, die im Abgas mitgerissen werden, im eingekreisten Bereich A mit der oberen Wand der Leitung und im eingekreisten Bereich B mit der Seiten wand der Leitung in Kontakt kommen und sich dort ablagern. Im Falle des Bereichs A wird angenommen, daß das abgelagerte geschmolzene Material geschmolzen bleibt und nach unten in das Gefäß fließt, und daß die abgelagerten Feststoffe durch das geschmolzene Material zurück in das Gefäß befördert werden. Im Falle des Bereichs B wird angenommen, daß ein Teil des geschmolzenen Materials geschmolzen bleibt und der Rest des geschmolzenen Materials erstarrt. Das geschmolzene Material, das geschmolzen bleibt, fließt an der Seitenwand nach unten in den ersten Abschnitt 31 und dann entlang des ersten Abschnittes 31 und in das Gefäß. Das geschmolzene Material, das erstarrt, baut sich immer mehr auf der Wand auf und platzt schließlich ab und fällt nach unten in den ersten Abschnitt 31. Wenn der erste Abschnitt 31 so geformt ist, daß die Temperatur entlang der Länge des ersten Abschnittes über der liegt, bei der das geschmolzene Material erstarrt, ist gesichert, daß zumindest ein wesentlicher Teil des erstarrten Materials schmilzt und entlang der leichten Schräge und in das Gefäß fließt. Die Feststoffe, die fest bleiben, werden von dem geschmolzenem Material zurück in das Gefäß transportiert.
Die vorstehend beschriebene Abgasleitung 9 ermöglicht es, daß wesentliche Mengen von mitgerissenem geschmolzenem Material und mit gerissenen Feststoffen aus dem Abgas entfernt werden, dadurch wird die Gesamtmenge des mitgerissenen Materials (d.h. geschmolzenes Material und Feststoffe) die aus dem Abschnitt 33 abgegeben wird, unter 15 g/Nm³ Abgas gehalten. Außerdem vermeidet der leicht schräge Abschnitt 31 das möglicherweise ernsthafte Problem, daß zunehmende Feststoffmengen in das Gefäß zurückfallen und die Ausrüstung, wie Lanzen/Düsen, beschädigen, während in dem Gefäß ein Direktschmelzverfahren durchgeführt wird oder nachdem das Gefäß abgeschaltet ist. Außerdem ermöglicht es der leicht schräge erste Abschnitt 31, daß der obere Teil des Gefäßes sauber bleibt und dadurch der Zutritt für den Kran möglich wird, um die Lanze 13 zum Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas zu entfernen und wieder anzuordnen, oder der Kran auf anderer Weise über die Oberseite des Gefäßes Zugang zum Inneren des Gefäßes hat, wie es bei erneuten Auskleidungsverfahren erforderlich sein kann.
Die grundsätzlichen Komponenten, d.h. Herd, Seitenwände, Gewölbe und Abgasleitung, Lanzen zum Einblasen von Feststoffen und die Lanze zum Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas des in 2 gezeigten Gefäßes sind die gleichen wie bei dem in 1 gezeigten Gefäß. Außerdem ist das grundsätzliche, auf einem Schmelzbad basierende Schmelzverfahren, das in dem in 2 gezeigten Gefäß durchgeführt wird, das gleiche wie das in Zusammenhang mit 1 beschriebene. Folglich konzentrieren sich die 2 und die Beschreibung der Figur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Siehe 2; das Gefäß weist eine zylindrische Abgaskammer 79 auf, die sich vom Gewölbe 7 nach oben erstreckt, und die Abgasleitung 9 erstreckt sich von der Seitenwand 93 der Abgaskammer 79. Die obere Wand 91 der Abgaskammer 79 ist als abnehmbare Zugangsöffnung gestaltet, um den Zutritt zum Gefäß zu ermöglichen.
Die Abgaskammer 79 befindet sich in der Mitte, und folglich ist das Gewölbe 7 kegelstumpfförmig und bildet mit dem oberen Gefäßabschnitt 51 der Seitenwände 5 des Gefäßes einen Öffnungswinkel von 130°. Das Verhältnis der Durchmesser des oberen Gefäßabschnittes 51 und der Abgaskammer 79 beträgt 1,8:1.
Obwohl nicht dargestellt, ist die Lanze 13 zum Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas so angeordnet, daß sie sich durch die obere Wand 91 der Abgaskammer 79 nach unten erstreckt.
Der erste Abschnitt 31 der Abgasleitung 9 erstreckt sich in einem Winkel α von 7° zur Waagerechten, und der zweite Abschnitt 33 erstreckt sich senkrecht vom ersten Abschnitt 31.
Die Abmessungen des ersten Abschnittes 31 der Abgasleitung 9 werden so gewählt, daß das Verhältnis zwischen der Länge L des ersten Abschnittes 31 (zwischen der Schnittstelle der Mittellinien des ersten und des zweiten Abschnittes 31, 33 und der Schnittstelle der Mittellinie des ersten Abschnittes und einer senkrechten Mittellinie der Abgaskammer 79 gemessen) und dem Durchmesser D des ersten Abschnittes 31 3,7:1 beträgt.
Bei Verwendung unterliegt das Abgas deutlichen Richtungsänderungen, um aus der Abgaskammer 79 in den ersten Abschnitt 31 zu gelangen und aus dem ersten Abschnitt in den zweiten Abschnitt 33 zu gelangen. Wie vorstehend im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß 1 beschrieben, führen diese deutlichen Richtungsänderungen dazu, daß mitgerissenes geschmolzenes Material und Feststoffe auf den freiliegenden Oberflächen der eingekreisten Bereiche A und B abgelagert werden und das Entfernen des mitgerissenen Materials (geschmolzen und Feststoffe) aus dem Abgas erleichtert wird.
Der zweite Abschnitt 33 der Abgasleitung 9 befindet sich in der oberen Wand der ersten Abschnittes 31 der Abgasleitung 9, so daß die Seitenwand 87 des ersten Abschnittes 31 eine Rohrkrümmung mit totem Ende bildet und bei Verwendung wird dort mitgerissenes Material (geschmolzen und Feststoffe) aufgebaut- wie es in dieser Figur mit dem schraffierten Abschnitt dargestellt wird – was die Seitenwand schützt.
Außerdem ist die Seitenwand 87 des ersten Abschnittes 31 der Abgasleitung 9 als abnehmbare Zugangsöffnung ausgebildet, damit der Zugang zu der Leitung möglich ist.

Claims

Direktschmelzgefäß, das für die Aufnahme eines Schmelzbades aus Metall und Schlacke geeignet ist und folgendes aufweist: einen Herd; Seitenwände (5), die sich vom Herd nach oben erstrecken; ein Gewölbe (7); und eine Abgasleitung (9), die sich von einem oberen Abschnitt (51) des Gefäßes erstreckt, um ein Abgas aus dem Gefäß abzugeben, das bei einem Direktschmelzverfahren erzeugt wird, das in diesem Gefäß durchgeführt wird, wobei die Abgasleitung (9) aufweist: (a) einen ersten Abschnitt (31), der im Verhältnis zur Waagerechten von einer Einlaßseite des ersten Abschnittes eine relativ geringe Schrägstellung nach oben aufweist; und (b) einen zweiten Abschnitt (33), der sich mit einer relativ steilen Schrägstellung zur Waagerechten von einem oberen Ende des ersten Abschnittes (31) nach oben erstreckt.
Gefäß nach Anspruch 1, wobei die relativ geringe Schrägstellung des ersten Abschnittes (31) nach oben weniger als 30° zur Waagerechten beträgt.
Gefäß nach Anspruch 2, wobei die relativ geringe Schrägstellung des ersten Abschnittes (31) nach oben weniger als 20° zur Waagerechten beträgt.
Gefäß nach Anspruch 3, wobei der Schrägstellungswinkel des ersten Abschnittes (31) weniger als 10° zur Waagrechten beträgt.
Gefäß nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die relativ steile Schrägstellung des zweiten Abschnittes (33) 80 bis 90° zur Waagerechten beträgt.
Gefäß nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verhältnis zwischen der Länge des ersten Abschnitts (31) und der Mindestbreite des ersten Abschnitts (31) mindestens 2:1 beträgt, wobei die Länge des ersten Abschnitts (31) zwischen der Schnittstelle der Mittellinien des ersten (31) und des zweiten (33) Abschnitts und der Schnittstelle der Mittellinie des ersten Abschnitts (31) und einer senkrechten Linie durch die Einlaßseite des ersten Abschnitts (31) gemessen wird.
Gefäß nach einem der vorstehenden Ansprüche, das eine Rohrkrümmung (87) mit totem Ende aufweist, die den ersten (31) und den zweiten (33) Abschnitt verbindet.
Gefäß nach Anspruch b, wobei die Rohrkrümmung (87) mit totem Ende eine Zugangsöffnung (85) im toten Ende aufweist.
Gefäß nach einem der vorstehenden Ansprüche, das eine Abgaskammer (79) aufweist, die sich vom Gewölbe (7) nach oben erstreckt, und wobei sich der erste Abschnitt (31) der Abgasleitung (9) von dieser Abgaskammer (79) erstreckt.
Gefäß nach Anspruch 9, wobei das Verhältnis zwischen der Mindestbreite der Seitenwände (5) des Gefäßes und der Abgaskammer (79) mindestens 1,5:1 beträgt.
Gefäß nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei sich der erste Abschnitt (31) der Abgasleitung (9) von einer Seitenwand der Abgaskammer erstreckt.
Gefäß nach Anspruch 11, wobei das Verhältnis zwischen der Länge des ersten Abschnitts (31) und der Mindestbreite des ersten Abschnitts (31) mindestens 2:1 beträgt, wobei die Länge des ersten Abschnitts (31) zwischen der Schnittstelle der Mittellinien des ersten (31) und des zweiten (33) Abschnitts und den Schnittstellen der Mittellinie des ersten Abschnitts (31) und einer senkrechten Mittellinie der Abgaskammer (79) gemessen wird.
Gefäß nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das obere Ende der Abgaskammer (79) eine Rohrkrümmung mit totem Ende bildet.
Gefäß nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Abgaskammer (79) mittig angeordnet ist.
Gefäß nach einem der Ansprüche 9 bis 14, das mindestens eine Lanze (13) zum Einspritzen von sauerstoffhaltigem Gas in das Gefäß aufweist, die sich durch die Abgaskammer (79) nach unten in das Gefäß erstreckt.
Gefäß nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gewölbe (7) in einem Winkel im Bereich von 30 bis 50° zu einer waagerechten Achse (d.h. einem Öffnungswinkel von 120 bis 130°, zwischen den Seitenwänden und dem Gewölbe gemessen) von den Seitenwänden (5) schräg nach oben verläuft.
Gefäß nach Anspruch 16, wobei der Schrägstellungswinkel 40° zur waagerechten Achse beträgt.
Gefäß nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, wobei die Seitenwände (5) zylindrisch sind und das Gewölbe (7) kegelstumpfförmig ist und sich von einem oberen Ende der Seitenwände (5) erstreckt und in der Abgaskammer (79) endet.
Gefäß nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Mindestbreite der Seitenwände (5) des Gefäßes 8 m beträgt.
Direktschmelzgefäß nach Anspruch 1, das ein Schmelzbad aus Metall und Schlacke enthält
Gefäß nach Anspruch 20, wobei die relativ geringe Schrägstellung des ersten Abschnittes (31) nach oben weniger als 30° zur Waagerechten beträgt.
Gefäß nach Anspruch 21, wobei der Schrägstellungswinkel des ersten Abschnittes (31) weniger als 10° zur Waagerechten beträgt.
Gefäß nach einem Ansprüche 20 bis 22, wobei die relativ steile Schrägstellung des zweiten Abschnittes (33) 80 bis 90° zur Waagerechten beträgt.
Gefäß nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei zumindest ein wesentlicher Teil des geschmolzenen Materials, das mit dem Abgas in den ersten Abschnitt (31) gelangt, am Ende des ersten Abschnitts (31) geschmolzen ist.
Gefäß nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei die Temperaturabnahme entlang der Länge des ersten Abschnitts (31) weniger als 100°C beträgt und die Gesamttemperatur innerhalb des ersten Abschnitts (31) über den Schmelzpunkten des geschmolzenen Materials gehalten wird, wodurch zumindest ein wesentlicher Teil des geschmolzenen Materials, das mit dem Abgas in den ersten Abschnitt (31) gelangt, am Ende des ersten Abschnitts (31) geschmolzen ist.
Gefäß nach einem der Ansprüche 20 bis 25, wobei das aus dem zweiten Abschnitt (33) der Abgasleitung (9) abgegebene Abgas weniger als 15g/Nm³ mitgerissenes Material pro Nm³ Abgas enthält, wobei das mitgerissene Material aus Feststoffen und geschmolzenem Material besteht.
Gefäß nach einem der Ansprüche 20 bis 26, wobei das Verhältnis zwischen der Länge des ersten Abschnitts und der Mindestbreite des ersten Abschnitts mindestens 2:1 beträgt, wobei die Länge des ersten Abschnitts zwischen der Schnittstelle der Mittellinien des ersten und des zweiten Abschnitts und der Schnittstelle der Mittellinie des ersten Abschnitts und einer senkrechten Linie durch die Einlaßseite des ersten Abschnitts gemessen wird.
Gefäß nach einem der Ansprüche 20 bis 27, das eine Rohrkrümmung mit totem Ende einschließt, die den ersten und den zweiten Abschnitt verbindet.
Gefäß nach Anspruch 27, wobei die Rohrkrümmung mit totem Ende eine Zugangsöffnung im toten Ende einschließt.
Gefäß nach einem der Ansprüche 20 bis 29, das eine Abgaskammer (79) aufweist, die sich vom Gewölbe (7) nach oben erstreckt, und wobei sich der erste Abschnitt (31) der Abgasleitung (9) von der Abgaskammer (79) erstreckt.
Gefäß nach Anspruch 30, wobei das Verhältnis zwischen den Mindestabmessungen der Seitenwände (5) des Gefäßes und der Abgaskammer (79) im Bereich von 1,5:1 bis 2:1 liegt.
Gefäß nach Anspruch 30 oder Anspruch 31, wobei sich der erste Abschnitt der Abgasleitung von der Seitenwand der Abgaskammer (79) erstreckt.
Gefäß nach Anspruch 32, wobei das Verhältnis zwischen der Länge des ersten Abschnitts (31) und der Mindestbreite des ersten Abschnitts (31) mindestens 2:1 beträgt, wobei die Länge des ersten Abschnitts (31) zwischen der Schnittstelle des ersten (31) und des zweiten Abschnitts (33) und der Schnittstelle der Mittellinie des ersten Abschnitts (31) und einer senkrechten Mittellinie der Abgaskammer (79) gemessen wird.
Gefäß nach einem der Ansprüche 30 bis 33, wobei das obere Ende der Abgaskammer (79) eine Rohrkrümmung mit totem Ende bildet.
Gefäß nach einem der Ansprüche 30 bis 34, wobei die Abgaskammer (79) mittig angeordnet ist.
Gefäß nach einem der Ansprüche 30 bis 35, das mindestens eine Lanze (13) zum Einspritzen von sauerstoffhaltigem Gas in das Gefäß aufweist, die sich durch die Abgaskammer (79) nach unten in das Gefäß erstreckt.
Gefäß nach einem der Ansprüche 20 bis 35, wobei das Gewölbe (7) in einem Winkel im Bereich von 30 bis 50° zu einer waagerechten Achse von den Seitenwänden schräg nach oben verläuft.
Gefäß nach Anspruch 37, wobei der Schrägstellungswinkei 40° zur waagerechten Achse beträgt.
Gefäß nach Anspruch 37 oder Anspruch 38, wobei die Seitenwände zylindrisch sind und das Gewölbe (7) kegelstumpfförmig ist und sich von einem oberen Ende der Seitenwände erstreckt und in der Abgaskammer (79) endet.
Gefäß nach einem der Ansprüche 20 bis 39, wobei die Mindestbreite der Seitenwände (5) des Gefäßes 8 m beträgt.