-
Trommelofen Das Raffinieren von Metallen, insbesondere dasjenige von
Kupfer, setzt sich aus einer Reihe von Verfahrensstufen zusammen, deren guter. Durchführbarkeit
in der Bauart der Ofen Rechnung getragen sein muß. Diese Verfahrensstufen bestehen
aus - dem Beschicken, dem Einschmelzen, dem Schlackeziehen, dem Aufoxydieren des
Bades (Verblasen), dem Reduzieren der überschüssigen Oxyde (Polen) und dem Vergießen.
Die bisher verwendeten Ofen zeigen nun verschiedene Schwächen insofern, als es nicht
gelang, die Bauart all den gestellten Anforderungen möglichst gleichzeitig arizupassen.
Diese Schwächen betreffen teils die Haltbarkeit der Ofenausmauerung, teils die Schnelligkeit
in der Bearbeitung der Beschickung.
-
So wurde bisher bei den Ofen mit feststehendem Herd das Kupferbad
in der Weise oxydiert, daß man Eisenrohre in das Bad hineintauchte und Preßluft
in das Kupfer hineinblies. Diese Eisenrohre oxydieren nun selbst sehr schnell und
müssen häufig ausgewechselt werden. Auf der anderen Seite ist die Anwendung allzu
vieler Rohre untunlich, weil die Wände und das Gewölbe durch die entstehenden Kupferspritzer
stark angegriffen werden. Man hat zur Behebung dieses Mangels bereits vorgeschlagen,
trommelförmige, drehbare Ofen zu verwenden, bei denen ähnlich wie beim Konvertor
Luft durch eine Anzahl von Düsen eingeblasen wird. Derartige trommelförmige Ofen
erwiesen sich gleichzeitig auch als wesentlich haltbarer, da die vollkommen ringförmige
Ausmauerung des ganzen Ofens die ausschließliche Verwendung von Magnesitsteinen
gestattete, während bisher sich eine Verwendung von Magnesitsteinen für das Gewölbe
verbot, da sie sich zu leicht durchsenkten oder abplatzten. Diese trommelförmigen
Ofen hatten jedoch andere Nachteile, die ihre Verwendung in der Praxis wieder aufhoben.
So konnten diese Ofen nicht richtig mechanisch beschickt werden. Auch machte das
Schlackeziehen Schwierigkeiten, und beim Polen war die Feuerung im Wege, da der
ganze Ofen nicht zu übersehen war. Schließlich war auch ein Gießen mit Gießmaschine
nahezu ausgeschlossen, da hierfür kein Platz war. Derartige Trommelöfen sind daher
in der Praxis bisher nur in solchen Fällen zur Anwendung gekommen, wo es sich um
das Einschmelzen geringer Mengen, d. h. etwa ro bis 2o Tonnen, handelt, während
größere Einheiten, d. s, Ofen mit einem Einsatz von roo Tonnen und mehr, in der
Praxis stets noch mit feststehendem Herd gebaut wurden.
-
Es war anderseits auch schon vorgeschlagen, das Kupfer einzuschmelzen,
dann flüssig in drehbare Ofen einzutragen, in diesen lediglich das Oxydieren durchzuführen
und dann das oxydierte Kupfer wieder in einen normalen Raffinierofen zu bringen.
Auch dieser
Vorschlag hat sich jedoch nicht durchsetzen können,
weil ,die_.bei?n_ Oxydieren erreichte Beschleunigung durch ' die Umständlichkeit
des Hinundherbeförderns wieder kompensie@f wurde.
-
Schließlich findet sich auch in der ratur ein Ofen zum Einschmelzen
von Metal' len erwähnt, der auf einer Drehvorrichtung in Art einer Drehscheibe angeordnet
ist. Bei diesen Öfen war jedoch eine Führung der Abgase durch den Ofenmantel hindurch
vorgesehen, weil sie lediglich für die Behandlung kleiner Mengen von Metall in Gießereien
gedacht waren. Hierbei entfällt naturgemäß eine nutzbringende Verwertung der Gase,
da jede Drehung des Ofens die Verbindung zwischen Abgasöffnung im Ofen und Abzugskanal
der Gase trennt.
-
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Raffinierofen : zum Raffinieren
von Kupfer, der um die waagerechte und -um die senkrechte Achse drehbar ist und
die Zu- und Abführung der Heizgase in der Mittelachse hat. Er unterscheidet sich
von den bekannten Öfen mit Führung der Heizgase in der Mittelachse durch die Drehbarkeit
um die senkrechte Achse und "von den auf der Drehvorrichtung angeordneten kleineren
Trpmmelöfen durch die Zu- und Abführung der Heizgase in der Mittelachse. Diese Kombination
macht es möglich, auch bei größeren Öfen eine bis 36o° beträgende Drehbewegung:
-um die Mittelachse ausführen zu lassen -und trotzdem die Gase ständig durch den
Fuchs, gegebenenfalls zu einer Abgasverwertung, zu leiten. Gerade die Schwenkbarken
um die senkrechte Achse gestattet weiter, eine Behandlung des Ofeninnern nicht mehr
durch seitlich angebrachte Öffnungen, sondern in der Längsrichtung des Ofens in
voller Übersicht über das Bad hin auszuführen. Es Wird daher erst durch die Kombination
möglich, Kupferraffinieröfen auch in großen Abmessungen zu bauen, die für moderne
Anlagen in Betracht kommen.
-
Zweckmäßig werden für den Abzug der Gase -gleichzeitig verschiedene
Öffnungen an der Esse vorgesehen, so daß der Ofen aus mehreren Stellungen heraus
längere Zeit bearbeitet werden kann, ohne daß ein Abzug der entstehenden Gase in
die Arbeitsräume befürchtet werden muß.
-
Schließlich ist es vorteilhaft, auch eine leichte Neigbarkeit des
Ofens in waagerechter Richtung vorzusehen, um die restlose Entfernung der Schlacke
vom Bade zu erleichtern.
-
Zur Erläuterung der Bauart des Ofens sei auf die beiliegenden Zeichnungen
verwiesen. Hier ist in Abb. i der Ofen im Längsschnitt dargestellt, während Abb.
2 eine Aufsicht von oben ergibt. Dabei ist i der Ofenkörper, der mit dem Mauerwerk
2 ausgemauert ist. Durch die Vorkammer 3 wird mittels des Brenners .¢ die Beheizung
durchgeführt. Wie bei den bek#a,nnten Raffinieröfen können dabei feste. '°üssige
oder gasförmige Brennstoffe ver-,@N^-'endet werden, d.h. @es kann mit Öl, Gas oder
=kbhlenstaub gefeuert werden. Der Ofen selbst hat dabei nur die Öffnungen 5 und
6, die dem Eintritt bzw. Austritt der Feuergase dienen, während sonst keine weiteren
größeren Öffnungen vorgesehen sind. 7 ist eine Düsenreihe, durch die der Wind in
das Bad eingeführt wird. Fig.3 zeigt den Ofen im Querschnitt, wobei ersichtlich
ist, daß durch den Windkasten 8 der Wind zu den einzelnen Düsen geführt wird. Mittels
einer beweglichen, hier nicht gezeichneten Schlauchleitung wird der notwendige Verblasewind
von einem Kompressor zugeführt. 9 ist das eingeschmolzene Metall, das raffiniert
werden soll; i o ist der Abzug für die Gase zur Esse, wobei in üblicher Weise eine
Abhitzeverwertung, z. B. eine Dampfkesselanlage, zwischengeschaltet sein kann. Der
Ofen selbst ist mittels der Laufschienen i i auf den Rollen 12 drehbar gelagert
und in dem Lager 13 gestützt. Die Rollen und das Lager selbst sind auf einer drehbaren
Grundplatte 14. befestigt, die ihrerseits mittels der Vorrichtung 15 neigbar ist.
-
Im Betriebe wird nun etwa folgendermaßen vorgegangen.
-
Für das Beschicken wird der Ofen in die in Abb. 2 skizzierte Stellung
A-A, oder B-Bi gedreht. Für die Stellung B-B1 kann dabei eine zusätzliche Heizung
vorgesehen sein, da in dieser Stellung die Abzugsöffnung 6 gleichzeitig an den Abzugskanal
angeschlossen ist. Sobald man den Ofen nun in der Stellung A-A, oder B-Bi zur Hälfte
beschickt hat, dreht man ihn um i8o° um seine senkrechte Achse, so daß die bisher
an dem PunkteAi bzw. Bi befindliche Abzugsöffnung 6 nunmehr an die Punkte A
bzw. B kommt. In dieser Stellung wird das Beschicken mit dem Füllen der anderen
Hälfte des Ofens beendigt und dann der Ofen in die Stellung C-C1 zurückgedreht.
Hier wird mit dem Einschmelzen begonnen, wobei man noch den besonderen Vorteil hat,
daß nach Einschmelzen der dem Brenner zugekehrten Hälfte des Ofens wiederum eine
Schwenkung um Co' vorgenommen werden kann, derart, daß der bisher in C, befindliche
Abzug 6 des Ofens vor die Feuerung gedreht wird, wo der noch nichteingeschmolzene
Teil der unmittelbaren Flammenwirkung ausgesetzt wird.
-
Sobald der Einsatz vollkommen eingeschmolzen ist,- wird der Ofen wieder
in die Stellung B-Bi gedreht, um die Schlacke zu ziehen. Hierbei wird die waagerechte
Neigbark@eit mittels der Vorrichtung 15 ausgenutzt
und der Ofen
gerade so weit geneigt, daß die Schlacke nahezu überfließt. Wenn das Schlackeziehen
beendigt ist, wird der Ofen wieder in die Stellung C-Cl zurückgedreht und dann so
weit um seine waagerechte Achse gedreht, daß die Düsenöffnungen unter der Badoberfläche
liegen. Gleichzeitig werden die Düsen an die Windleitung angeschlossen und komprimierte
Luft in das Bad eingeblasen. In dieser Stellung kann die Beschickung während des
Blasens ständig beheizt werden. Hat sich nun genügend Schlacke gebildet, wird der
Ofen in die Stellung B-B, gedreht und die Schlacke wieder abgezogen. Selbst in dieser
Stellung kann nach Bedarf mit der Oxydation fortgefahren oder diese nach Belieben
unterbrochen werden, weil auch hier die Abzugsöffnung 6 am Punkt B1 an die Esse
angeschlossen ist, so daß die im Ofen gebildeten Gase ohne Schwierigkeit abgeführt
werden können.
-
Nach Beendigung der Oxydation wird in der Stellung B-Bl oder D-Dl
des Ofens gepolt, und auch hier können in beiden Stellungen die entstehenden Polgase
ohne Belästigung der Umgegend unmittelbar in die Esse abgeführt werden.
-
Nach Beendigung des Polens wird wiederum in die Stellung C-Cl gedreht
und das Kupfer unter ständiger Neigung des Ofens auf der Gießmaschine 16, deren
Einzelheiten nicht weiter ausgeführt sind, da sie den üblichen entsprechen, vergossen.
Das Kupfer fließt hierbei durch die Abstichöffnung 17 aus dem Ofen ab. Da
bei einer derartigen Stellung der Weg des Kupfers bis zur Gießmaschine verhältnismäßig
weit ist, kann man auch die Möglichkeit vorsehen, in der Stellung B-Bl oder A-Al
zugießen. In derartigen Fällen wird die Abstichöffnung zweckmäßig an eine andere
Stelle verlegt, z. B. 171. Das Gießen in der Stellung B-Bl hat dabei vor der Stellung
A-Al den Vorteil, daß auch hier eine ständige Nachheizung erfolgen kann. Dies erfolgt
zweckmäßig, indem man den Brennerkopf 3 mit dem Brenner ¢ auf einer nicht gezeichneten
Schiene beweglich anordnet, so daß er von der Stellung C in die Stellung B verfahren
werden kann.
-
Wie sich aus der Schilderung der einzelnen Verfahrensstufen ergibt,
hat eine Raffinierofenanlage, wie sie vorstehend beschrieben wurde, eine ganze Reihe
Vorteile, die sie gegenüber allen bisher verwendeten Konstruktionen auszeichnet.
So ist zunächst durch die vollkommene Vermeidung von im zylindrischen Teil des Mantels
befindlichen Arbeitsöffnungen, abgesehen von den Düsen und den kleinen Stichöffnungen,
die nur während des Ausgießens des Ofens geöffnet werden, eine vollständige Drehbarkeit
des Ofens um 36o° ermöglicht. So kann man den Ofen bereits während des Einschmelzens
um die waagerechte Achse drehen und hierdurch eine bessere Übertragung der Hitze
unmittelbar auf die noch nicht eingeschmolzenen Teil-, sicherstellen. Bekanntlich
nimmt ja- gerade das Aufschmelzen des auf dem kalt gewordenen Herd gelagerten Kupfers
den größten Teil der Schmelzdauer in Anspruch. Weiterhin wird das Einschmelzen ganz
bedeutend dadurch gefördert, daß man den Ofen vollkommen herumschwenken kann, so
@daß der dem Abzug zu liegende Teil der Beschickung unmittelbar vor die Heizflamme
gelegt wird. Durch beide Möglichkeiten wird erreicht, daß das Einschmelzen erheblich
schneller vor sich gIht als bei den bekannten Raffinieröfen.
-
Auch das Schlackeziehen wird sowohl gegenüber den bisher verwendeten
Öfen .mit feststehendem Herd wie auch gegenüber den bisher verwendeten Trommelöfen
erleichtert. Es wird durch die Schwenkung des Ofens in die Stellung B-B, eine Bearbeitung
in der Längsachse und damit eine gute übersichtlirhkeitermöglicht, während gleichzeitig
die leichte Neigbarkeit ständig eine Nivellierung des Bades gerade in Höhe der Schlackenziehöffnungen
ermöglicht.
-
Die Oxydation mittels der Blasedüsen wird in wesentlich kürzerer Zeit
durchgeführt als bei den Öfen mit feststehendem Herd. Gegenüber den bisher verwendeten
kleinen Trommelöfentypen hat man dabei noch den Vorteil einer völlig ringförmigen
Ausniauerung des gesamten Ofenkörpers. Man vermeidet die bisher notwendigen Unterbrechungen
und erreicht mit der vollständigen Magnesitausmauerung eine erheblich längere Lebensdauer.
-
Polen und Gießen entsprechen ungefähr der bisherigen Arbeitsweise.
-
Insgesamt ergibt sich daher eine erhebliche Verkürzung der einzelnen
Arbeitsstufen, so daß man entweder in der Zeiteinheit eine höhere Durchsatzleistung
.erreicht oder bei gleichem Durchsatz mit geringeren Ofengrößen auskommt. Weiterhin
läßt sich aber auch eine größere Lebensdauer und damit eine weitere Durchsatzerhöhung
erreichen.