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Verfahren zur Reduktion von Metalloxyden, insbesondere Eisenerzen,
im Drehofen im luftverdünnten Raum Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur
Reduktion von Metalloxyden, insbesondere Eisenerzen, im Drehrohrofen im luftverdünnten
Raum, bei dem flüssige, heiße Kohlenwasserstoffe, z. B. Rohöl, als Reduktionsmittel
in oder auf das Gut geleitet werden. Die Durchführung derartiger Verfahren im luftverdünnten
Raum bzw. im Vakuum ist an sich bekannt. Bei den bekannten Einrichtungen und Verfahren
aber wird das Vakuum bzw. der luftverdünnte Raum durch besondere mechanische Arbeitsmittel,
wie beispielsweise eine Vakuumpumpe, zu erreichen versucht, die das gesamte Verfahren
verteuern und den beabsichtigten Nutzen größtenteils wieder aufheben. Dazu ist außer
der Pumpe eine Unterteilung des Ofeninnern durch Zwischenwände erforderlich. Trotzdem
aber ist es unmöglich, in der Reduktionszone ein Vakuum, wie nach dem vorliegenden
Verfahren, zu halten, da der Saugzug der Pumpe trotz der Zwischenwände Verbrennungsgase
aus der Vorwärmzone ansaugt und so der Bildung des Vakuums entgegenwirkt.
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Im Gegensatz zu diesen vorbekannten Verfahren wird bei dem Gegenstande
der Erfindung das Vakuum ohne mechanische Arbeitsmittel erzielt, und zwar allein
beispielsweise durch eine solche Anordnung der Feuerung, daß eine saugende Wirkung
der Flamme bei vollständigem Luftabschluß eintritt. Die Erfindung ist also im Gegensatz
zu den bekannten Einrichtungen darauf gerichtet, auf möglichst einfache Weise und
mit den geringsten Mitteln den Vorteil der Reduktion im Vakuum zu benutzen und zugleich
in Verbindung mit der Anordnung der Feuerung den Reduktions-Drehrohrofen in außerordentlicher
Weise zu vereinfachen, so daß das Vorwärmen, Rösten, Reduzieren und unter Umständen
auch das Kühlen in nur einem Drehrohr möglich ist.
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Das Merkmal der Erfindung besteht demgemäß darin, daß durch Einleitung
des Brennstoffs und der Verbrennungsluft in die Vorwärm- und Röstzone des luftdicht
abgeschlossenen Ofens unter der saugenden Wirkung der Flamme in der Reduktions-
und Kühlzone ein luftverdünnter Raum erzielt wird, während das flüssige Reduktionsmittel
für sich in die Reduktionszone eingeführt wird.
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Die dadurch herbeigeführten Vorteile liegen auf der Hand, denn es
werden alle jene Einrichtungen, die sonst zur Erzeugung des luftverdünnten Raumes
oder Vakuums notwendig sind, überflüssig.
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Die vorliegende Erfindung benutzt weiter die an sich bekannte Tatsache,
daß flüssige Kohlenwasserstoffe, wenn man sie auf die bis zur Reduktionstemperatur
erhitzten Erze spritzt, sich in ihre Elemente zersetzen, und
daß
die Zersetzungserzeugnisse dann im Entstehungszustande den Erzen- besonders gierig
den Sauerstoff entziehen.
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Eine beispielsweise Ausführungsform des Verfahrens veranschaulicht
die beiliegende Zeichnung.
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Abb. i zeigt den Drehofen im Längsschnitt, während Abb. a eine Draufsicht
des fahrbaren Brenntrommelkopfes an der Ofen-Auslaufseite darstellt.
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Der Drehrohrofen besteht aus einem Zylinder ca, der in an sich bekannterWeise
in eineVorwärm- und Röstzone b, eine Reduktionszone c und eine Kühlzone d eingeteilt
ist. Die Kühlzone d kann unter Umständen unmittelbar in der Verlängerung der Brenntrommel
liegen und mit ihr aus einem Stück bestehen. Die beiden Zonen b und c sind mit Chamottefutter
ausgekleidet, während in der Kühlzone d an der inneren Blechzylinderwandung ein
Kranz von Zellen angeordnet ist, der mit feuerfesten Eisenplatten ausgekleidet werden
kann. Die Zufuhr der Beschickung erfolgt bei f, während der Austrag des gekühlten
und reduzierten Gutes durch den fahrbaren Ofenkopf g und die Luftschleuse
h
erfolgt. Bei i, k und l sind ferner Abdichtungen vorgesehen,
so daß praktisch von der Ofenkopfseite her keine Luft in den Drehofen eindringen
und auch - an der Aufgabeseite keine Falschluft angesaugt werden kann. Die Feuerung
in der Zone. b erfolgt durch das Rohr m, durch welches der Brennstoff, und zwar
im vorliegenden Fall beispielsweise Rohöl, der Zerstäuberdüse .des Brenners zz zugeführt
wird, während dieZuführung derVerbrennungsluft durch den um das Brennstoffrohr gelegten
Luftmantel o erfolgt.
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Das Rohöl für die Reduktion wird durch das Rohr p unmittelbar beim
Eintritt des auf Reduktionstemperatur erhitzten Erzes in die Reduktionszone auf
dieses geleitet. Die Regelung der Ölzufuhr für die Verbrennung und Reduktion erfolgt
durch die Ventile q und y, während die Ölförderung durch eine gemeinsame
Pumpe geschieht. Statt der Ölfeuerung kann naturgemäß für die Ofenfeuerung jede
andere beliebige Feuerung benutzt werden. Die Abgase des Drehrohrofens werden durch
den Schornstein oder eine besondere Entlüftungsanlage abgesaugt und können zur Vorwärmüng
.des Rohöls benutzt werden. Das zu reduzierende Eisenerz wird auf etwa Erbsengroße
vorzerkleinert und dem Drebrohrofen bei f gleichmäßig in bekannter Weise unter Luftabschltiß
aufgegeben. Es wird in .der Vorwärmzone geröstet und bis auf Reduktionstemperatur,
die zwischen 8oo und i ooo° liegt, erhitzt. Bei s wird das heiße Rohöl mittels Zerstäuberdüse
o. dgl. auf das heiße Erz aufgespritzt, so daß die Zersetzungserzeugnisse, Kohlenstoff
undWasserstoff, beide im Entstehungszustande für ,sich wirkend, den Oxyden den Sauerstoff
entziehen: Das reduzierte Erz wandert dem Auslauf zu, und nachdem es die Zellen
der Kühlzone durchlaufen hat, wird es durchWasserberieselung des Blechmantels gekühlt
und bei lt ausgeschleust. Wenn im Falle der vollständigen Reduktion der Erze zu
metallischem Eisen in Form von Eisenschwamm eine weitgehende Kühlung erforderlich
ist, kann dies auch in einer besonderen Kühltrommel unter dem Drehrohrofen vorgenommen
werden.
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Dadurch, daß dieFlamme der Ofenfeuerung sich infolge derLuftzuführung
durch dieUmmantelung des Brennstoffzuführungsrohres erst in derVorwärm- undRöstzone
entwickelt, muß bei sorgfältiger Abdichtung am Auslauf und an den genannten anderen
Stellen durch die saugende Wirkung der Flamme in der Reduktionszone ein Vakuum bzw.
ein stark luftverdünnter Raum entstehen, innerhalb dessen die Reduktion durch die
Druckentlastung bekanntlich schneller vor sich geht als bei Atmosphärendruck.
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Der Drehofen ist dadurch in eine unter Atmosphärendruck stehende -
Vorwärm- und Röstzone und eine Reduktionszone eingeteilt, die unter Vakuum
bzw. unter Unterdruck steht. Die beiden Zonen sind je nach der Beschaffenheit
der Erze durch Verschiebbarkeit des Doppelrohres m und damit unter Umständen des
Ölrohres A die eine auf Kosten der anderen, zu verlängern oder zu verkürzen, was
bei wechselndemFeuchtigkeitsgehalt oder besonderer chemischerBeschaffenheit derErze
von Vorteil ist. Man hat auch die Möglichkeit - ohne umständliche Verstellung von
Luftzuführungsventilen amBlzchzylinder-,allein durch die Verstellung des Schornsteinschiebers
oder Regelung des Ventilators durch den Blechmantel des Rohres m mehr oder weniger
Verbrennungsluft zuzuführen, so daß dadurch die beliebige Einstellung der Feuerung
in der Vorwärm- oder Röstzone das Arbeiten unter oxydierenden, neutralen oder reduzierenden
Bedingungen möglich ist. In den meisten Fällen wird ein oxydierendes Rösten am Platze
sein, besonders wenn es sich um Erze mit kalkiger Bergart handelt, deren Kohlensäuregehalt
ausgetrieben werden muß.
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Man kann es daher nach dem vorliegenden Verfahren so einrichten, daß
das Reduktionsgut bestvorbereitet in poröser Beschaffenheit in die Reduktionszone
kommt, so daß die gewollte Reduktion auf dem kürzesten Wege und in kürzester Zeit
stattfindet. Das Rohöl wird zweckmäßig vor dem Aufspritzen auf die Erze bis auf
eine Temperatur erhitzt, die
nur wenig unter dem Siedepunkt liegt;
dadurch wird Gewähr geboten, daß die Zersetzung des Öls in seine Elemente und die
Wirkung derselben auf den Sauerstoff der Erze im Entstehungszustande gerade beim
Auftreffen auf dieselben stattfindet.