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Verfahren zur Verarbeitung von Eisenschwamm Bei der Verarbeitung von
armen Eisenerzen auf Eisenschwamm durch Reduktion und Magnetscheidung erhält man
regelmäßig einen Sch-vamm geringer Güte, der neben Resten der Gangart des Erzes
und den Reduktionsmitteln meistens noch eine gewisse Menge Eisenoxyde enthält. Die
Weiterverarbeitung dieses Schwammes in der bisherigen Weise durch Brikettieren und
Verschmelzen ist -wirtschaftlich wenig befriedigend, da die Brikette ein geringes
Wärmeleitvermögen haben und daher zum Schmelzen ein großer Wärmeaufwand erforderlich
ist, abgesehen davon, daß man beim Verschmelzen stets einen großen Abbrand erhält.
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Diese -wirtschaftlichen Nachteile der jetzigen Verarbeitungsweise
des Eisensch-vammes, die den Wert des Schwammes stark herabsetzt, sollen durch das
den Erfindungsgegenstand bildende Verfahren vermieden werden. Erreicht -wird dies
dadurch, daß der auf .etwa 90o bis 140o° erhitzte Eisenschwamm in einem Drehofen
mit oxydierenden Heizgasen .oder Luft behandelt wird, so daß ein Teil des Eisenschwammes
verbrannt wird und mit der im Eisenschwamm noch vorhandenen Gangart eine Schlacke
bildet. Die Verbrennung und Verschlackung bewirkt eine so weitgehende Erhöhung der
Temperatur in örtlich begrenzten Zonen, daß die sich bildende Schlacke weich -wird
und innerhalb dieser -weichen oder halbweichen Schlacke die einzelnen nicht verbrannten
Eisenschwammteilchen miteinander in Berührung kommen und zusammenschweißen. Es bilden
sich dabei innerhalb der Schlacke, eingebettet in diese, praktisch schlackenfreie
Eisenluppen, die auf .Grund ihres geringen Kohlenstoffgehaltes bei der vorhandenen
Temperatur von etwa iaoo bis i3oo° noch nicht flüssig werden. Die Menge der zugeführten
Heizgase oder der Luft wird so geregelt, daß nicht mehr Eisen verbrannt und verschlackt
wird, als daß die Schlacke gerade genügend weich wird, um sich von den gleichzeitig
bildenden. Eisenluppen -zu trennen. und die Berührung der einzelnen Eisenschwammteilchen
zu ermöglichen.
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Um diese Teilverbrennung des Eisens zu erzielen, ist es außer der
Regelung der Menge der zugeführten oxydierenden Gase oder der Luft zweckmäßig, die
Art ihrer Zuführung so zu regeln, daß immer nur Teile der sich wälzenden Schicht
unter der direkten Einwirkung oxydierender Gase stehen, -während bei der Wälzbewegung
die Schicht dann immer -wieder in andere Zonen gelangt, in denen reduzierende Bedingungen
herrschen, z. B. durch Anwesenheit von Reduktionsstoff, der in dem Aufgabegut bereits
enthalten, sein oder ihm zugemischt werden kann. Die Beschickung ist also -während
der Drehbewegung
des Ofens abwechselnd oxydierenden und reduzierenden
Bedingungen ausgesetzt.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein Luppverfahren m einem elektrisch
beheizten Drehofen durchzuführen, -,wobei unter Luftabschluß eine Mischung von Eisenschyvanun
und schlackenbildenden Bestandteilen auf die für das Luppen erforderliche Temperatur
erwärmt wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß schon vor Erreichung der Lupptemperatur
:ein großer Teil der als Schlackenbildner zugesetzten Eisenoxyde durch den stets
im Schwamm noch vorhandenen Brennstoff bzw. durch den Eisenschwamm selbst in metallisches
Eisen bzw. :eine niedrige Oxydferm übergeführt wird, so daß in der Hauptlüppzone
nur noch wenig Sauerstoff zur Bildung einer flüssigen Schlacke vorhanden ist. Für
das Luppen selbst muß die Beschickung auf eine so hohe Temperatur gebracht werden,
daß die Schlacke dünnflüssig genug ist, um leicht aus den sich bildenden Eisenluppen
auszutreten. Erfahrungsgemäß ist dafür wenigstens im Augenblick der Luppenbildung
.eine sehr hohe Temperatur bis zu 140o°, gegebenenfalls noch höher, @erforderlich,
und :es ist daher ein wirtschaftlicher Nachteil dieses bekannten Verfahrens, daß
die für seine Durchführung erforderliche hohe Wärmemenge durch eine mittelbare Erwärmung
auf .elektrischem Wege zugeführt werden muß.
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Es sei ferner verwiesen auf das bekannte Verfahren von B a s s e t,
das gegebenenfalls so durchgeführt werden soll, daß eisenhaltige Stoffe zusammen
mit festen Brennstoffen in einem Drehofen auf Eisen verarbeitet werden, wobei in
der sich bildenden Schlacke so viel Eisenoxyd gehalten werden soll, daß das sich
im Laufe des Verfahrens bildende flüssige Metall durch Wiederoxydation von seinem
Gehalt an Silicium, Mangan, Kohle und Phosphor befreit wird. Demgegenüber arbeitet
das Verfahren gemäß der Erfindung bei wesentlich niedrigeren Temperaturen, bei denen
eine flüssige Eisenlegierung nach Art des Roheisens noch nicht ,entstehen kann und
bei dem der Eisenschwamm unmittelbar aus der festen Form durch Verbrennung eines
Teiles des Eisenschwammes und durch die dabei erzielten großen örtlichen Wärmemengen
in feste Luppen übergeführt wird. -Die Stärke der Verbrennung, d. h. Oxydation,
kann außer durch entsprechende Bemessung der Oxydationsluft auch gegebenen-' falls
durch Zusatz von etwas Brennstoff geregelt werden. Dieser in. der Bescliickung vorhandene
oder zugesetzte Reduktionsstoff verhindert auch, daß eine Oxydation schon in der
Vorwärmzone eintritt, da die Verbrennung des jeweilig an der Oberfläche der Beschickung
vorhandenen Brennstoffes bzw. die aus der Beschickung austretenden Reduktionsgase
verhindern, daß die Oxydationsluft in dieser Zone an das Gut herantritt. Naturgemäß
muß man dafür Sorge tragen, daß in der Hauptluppzane selbst die Geschwindigkeit
der Oxydationsgase so groß ist, daß die CO2- bzw. CO-Schicht seitlich abgeführt
wird und eine unmittelbare Berührung der oxydierenden Gase mit der Beschickung eintritt:
Es ist in vielen Fällen vorteilhaft, das Verfahren so durchzuführen, daß auch in
der Hauptluppzone nur ein Teil der Beschickung dem Einfluß von oxydierenden Gasen
ausgesetzt wird. Man erreicht dieses dadurch, daß man die ,oxidierenden Gase nur
auf einen beschränkten Teil der sich wälzenden Schicht einwirken läßt, indem man
sie z. B. nur auf einen Teil der Beschickungsoberfläche bläst oder durch :entsprechende
Teile der Beschikkung hindurchbläst. Bei entsprechender Bemessung des Reduktionsmittelgehaltes
in der Beschickung erreicht man dann, daß die Beschickung in der Hauptluppzone während
einer Umdrehung des Ofens nur immer verhältnismäßig kurze Zeit oxydierenden und
im übrigen reduzierenden Bedingungen unterworfen wird. Beim Auftreffen der oxydierenden
Gase auf das beispielsweise schon etwas gefrittete Gut verbrennt etwas Eisen unter
starker Wärmeentwicklung, und die sich bildende, meist zähflüssige Schlacke trennt
sich von der gleichzeitig gebildeten Eisenluppe. Die sehr eisenreiche Schlacke trifft
bei weiterer Umdrehung des Ofens in der Reduktionszone auf den Reduktionsstoff,
und :es findet, da die überhitzte Schlacke genügend Wärme enthält, von neuem eine
Reduktion zu Eisenschwamm statt, der später in der Oxydationszone wiederum unter
Abtrennung der zum Fließen gebrachten Schlacke dem Luppverfahren unterworfen wird.
Man ;erreicht auf diese Weise, :obwohl im Augenblick der Luppenbildung stets die
für die Erzeugung eines von Fremdbestandteilen reinen Eisens erforderliche eisenreiche
Schlacke gebildet wird, in einem Arbeitsvorgang eine sehr weitgehende Trennung in
:ein schlackenarmes Eisen und eine eisenarme Schlacke. Die einmal gebildeten festen
Eisenluppen werden, wenn sie 11i die Oxydationszone kommen, nicht oxydiert. Das
Gesamtbild des Ofens zeigt eine Mischung aus einer eisenarmen und meist sehr zähen
Schlacke, in der die Eisenluppen eingebettet sind.
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Bei vielen Erzen lassen sich die Schwammherstellung und die Luppenbildung
in an sich bekannter Weise in einem fortlaufenden Ofengang,
vorteilhaft
in .einem einzigen Ofen, durchführen, Soweit im Roherz oder im Brennstoff größere
Mengen Schwefel vorhanden sind, empfiehlt es sich, dem Eisenschwamm bzw. bei gleichzeitiger
Durchführung des Reduktions-und des LuppverfaLrens dem Ausgangsstoff in an sich
bekannter Weise Zuschläge zu geben, die den Schwefel in feuerbeständiger Form binden,
wie z. B. Kalk, Manganoxyd, oder solche Zuschläge zu machen, die eine sehr dünnflüssige
Schwefelverbindung eingehen, wie die Alkalimetalle, bzw. schließlich solche Zuschläge,
die mit Schwefel leicht flüchtige Verbindungen bilden, z. B. Arsen-, Antimon-, Blei-
und Zinnverbindungen.
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Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann z. B. .ein
Drehofen verwendet werden, dessen Auslauf durch Einziehen oder durch einen Stauring
verengt ist. Man kann dann gemäß der Erfindung die Verengung so ..weit durchführen,
daß die durch die noch frei bleibende Öffnung eingeführten oxydierenden Gase nur
einen Teil der Gutsoberfläche bestreichen.
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Ein Betriebsbeispiel soll die Ausführung des Verfahrens bei unmittelbarer
Verarbeitung eines Erzes als Ausgangsstoff weiter erläutern Ein Drehofen mit einem
Durchmesser von i , 2 m und einer Länge von 16m war am Auslaufende mit einem Stauring
versehen, dessen freier Querschnitt nur ,einen Durchmesser von o,36 m hatte. Es
wurden täglich i 2 t Eisenerz mit 3801'0 Fe verarbeitet, dem 3o % Abfallkoks zugemischt
wurden. Nachdem das Verfahren unter anfänglich zeitweiser Verwendung einer Zusatzfeuerung
in den Beharrungszustand gebracht war, wurde neben wenig Heizgasen Druckluft durch
die Stauringöffnung eingeblasen. Die Neigung des Ofens betrug 2 0;o und die Durchgangszeit
des Gutes etwa 6 bis 3 Stunden. In der Zone der mittleren Temperatur von 6oo bis
goo° fand eine so weitgehende Reduktion zu Eisenschwamm statt, daß das Gut beim
Eintritt in die Luppzone nicht mehr schmolz, obwohl das zur Verarbeitung kommende
Erz 30 % Kieselsäure enthielt. Man erhielt vielmehr trotz der im Ofen gemessenen
Temperatur von i--oo bis 140o° neben den Eisenluppen in Erbsen- bis Walnußgröße
eine zähe und nur halbweiche kieselsäurereiche Schlacke mit etwa 2 bis 5 @'o Fe.
Bei der nach dem Austrag der Charge erfolgten Vermahlung fiel der größte Teil des
Eisens als feste Luppen an,. die dann durch Absieben von der feinen Schlacke getrennt
wurde. Aus dem feinen Gut unter i mm wurde durch Magnetscheidung in einer Menge
von etwa 5 bis io t;`o des Erzes ein magnetisches Konzentrat mit etwa 6o bis So
% Fe gewonnen, das in den Drehofen zurückgegeben wurde. Das Gesamteisenaus.-bringe.n
in Form von festen Luppen betrug im Durchschnitt bei längeren Betriebsabschnitten
93 bis 96 o,ö.
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In den Abb. i und 2 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Ausführung
eines fortlaufenden Verfahrens für die Verarbeitung von Eisenschwamm mit oder ohne
Brennstoffzusatz auf Luppen bzw. von Eisenerz auf Schwamm und unmittelbar anschließend
auf Luppen in einem Ofen schematisch dargestellt. .
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In Abb. i ist i ein schwach geneigter Drehofen, in den das Aufgabegut
durch eine Zuführungsvorrichtung 2 eingeführt wird. Ein Brenner 3 ragt in das Austragende
des Ofens hinein. Dieses Austragende ist durch einen Stauring 4 so weit verengt,
daß nur eine. kleine Durchtrittsöffnung 5 für die an dieser Stelle eingeführten
oxydierenden Gase bleibt. Infolgedessen können die in den Ofen i eintretenden oxydierenden
Gase entsprechend dem freien Querschnitt 5 des Stauringes q. nur einen kleinen örtlich
begrenzten Teil der Beschickungsoberfläche in der Hauptluppzene durchstreichen (s.
Abb.2). Diese Ausführungsart, bei der die Frischluft bzw. die oxydierenden Heizgase
unter Druck durch die Öffnung 5 des Stauringes geblasen bzw. nach Einstellung eines
entsprechenden Unterdruckes im Ofen in diesen eingesaugt werden können, hat den
weiteren Vorteil, daß die Beschickung lange im Ofen i verbleibt und in hoher Schicht
durch den Ofen hindurchgeht. Man erreicht also dabei eine lange Reaktionszeit, eine
gleichmäßige und langsame Erwärmung der Beschickung und eine stark reduzierende
Wirkung sowohl innerhalb der Beschickung als auch an einem erheblichen Teil ihrer
Oberfläche.
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Abb. 2 stellt einen Schnitt durch den Ofen nach der Linie A-B der
Abb. r dar. Entsprechend der Öffnung 5 im Stauring 4 treffen die eingeführte Oxydationsluft
bzw. die oxydierenden Flammgase die Oberfläche der Beschickualg zwischen den Punkten
7 und 3, während im Innern der Beschickung und an der Oberfläche etwa zwischen 6
und 7 und S und 9 reduzierende Bedingungen herrschen bzw. über dem Gut ein Gasgemisch,
das nur 00= und C O und praktisch keinen Sauerstoff enthält, gehalten wird.
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Die Gewinnung von Eisenschwamm und Bildung von Luppen in einem fortlaufenden
Ofengang hat den großen wirtschaftlichen Vorteil, daß die dem Gut nach erfolgter
Bildung des Eisenschwammes innewohnende Wärme beim Luppverfahren ausgenutzt wird,
so
daß nur noch eine zusätzliche Erhitzung auf Lupptemperatur erforderlich ist. Ferner
wird wiederum die Wärme der Abgase aus der Luppzone bei der Eisenschwammgewinnung
ausgenutzt. Es ist, wenn auch nicht unbedingt erforderlich, so doch vorteilhaft,
daß hierzu der gleiche Ofen verwendet wird.