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Verfahren zur unmütelbaren Eisengewinnung aus Erzen Es ist bekannt,
Eisenoxyde in Schlacken oder Erzen zu reduzieren, indem über die erhitzten Erze
oder Schlacken flüssiges Roheisen gekippt wird, dessen Kohlenstoff zur Reduktion
der Oxyde aufgebraucht wird. Im besonderen ist es bekannt, einen Siemens-Martin-Ofen
hoch aufzuheizen, alsdann die Beheizung abzustellen und eine Mischung von Erz, Kohle
und Zuschlägen aufzugeben. Nach einem Temperaturausgleich zwischen den Ofenwänden
und dem Einsatz werden erhitzte, reduzierende Gase durch den Ofen geschickt, und
es wird die Reduktion weitergeführt, jedoch nicht so weit, daß alle Oxyde reduziert
sind. Ist der gewünschte Grad der Reduktion erreicht, so läßt man flüssiges Roheisen
in den Ofen einlaufen, schließt den Ofen und läßt wieder erhitztes, reduziertes
Gas in denselben eintreten, und zwar so lange, bis das reduzierte Eisen aufgelöst
ist und sich eine Schlacke gebildet hat.
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Diesem bekannten Verfahren gegenüber ist Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ein mehrstufiges Verfahren zur unmittelbaren Eisengewinnung aus Erzen,
wobei in der ersten, unter oxydierender Gashülle durchgeführten Stufe eine Mischung
von Eisenerzen, Feinkohle und Zuschlägen auf flüssiges Eisen und flüssige, jedoch
noch Eisenoxyd enthaltende Schlacke verarbeitet wird, die hierauf voneinander getrennt,
getrennt überhitzt und gegebenenfalls nach vorheriger Aufkohlung des Eisens unter
neutraler Gashülle und ohne Wärmezufuhr wieder vereinigt werden, um auch die letzten
Reste des Eisenoxydes aus der Schlacke zu reduzieren.
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Im besonderen wird die Schlacke für sich allein unter einer mehr oder
weniger oxydierenden Gashülle so hoch erhitzt, daß sie eine Temperatur von ungefähr
i7oo° annimmt.
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Das Eisen wird, sofern es aus der mit den Ausgangsstoffen eingesetzten
Feinkohle noch nicht genügend Kohlenstoff aufgenommen hat, in an sich bekannter
Weise aufgekohlt, beispielsweise durch Einblasen von Kohlenstoff in Form von Kohlenstaub
oder Kohlenstoff abgebenden Gasen. Gleichzeitig wird das Eisen dabei für sich allein
in einem weitgehend neutralen Gasraum, gegebenenfalls durch elektrische Beheizung,
überhitzt, und zwar auf eine Temperatur von beispielsweise i7oo°. Diese Aufkohlung
ist insofern sehr erwünscht, da dadurch die Umsetzungsgeschwindigkeit mit den Oxyden
der Schlacke gesteigert wird. Die Aufkohlung ist zum anderen sehr leicht durchzuführen.
Bei hohen Temperaturen nimmt nämlich das Eisen begierig den Kohlenstoff auf, und
zwar in Mengen bis zu io °/o.
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Nach der Überhitzung werden Eisen und Schlacke wieder zusammengebracht,
und zwar in einem neutralen Gasraum, beispielsweise im Konverter oder Herdofen,
die zuvor auf die @Jberhitzungstemperatur der Schlacke bzw. des Eisens erhitzt worden
sind. Selbstverständlich kann auch in diesem Ofen Schlacke oder Eisen überhitzt
worden sein, so daß dann nur Eisen oder Schlacke hinzugekippt zu werden
braucht.
Da die Schlacke oxydierend erhitzt werden kann, ist es am zweckmäßigsten, die Schlacke
in diesem Ofen zu erhitzen und das Eisen einzukippen. Infolge der Durchwirbelung
von Schlacke und Eisen beim Einkippen wird einmal die Reduktion der restlichen Eisenoxydule
der Schlacke sehr schnell durchgeführt und zum anderen werden die reduzierten Eisenteilchen
aus der dünnflüssigen Schlacke herausgespült und in das sich unter der Schlacke
ansammelnde Eisenbad mitgenommen. Eine besondere Wärmezufuhr zu dein Gemisch ist
nicht erforderlich, da die Umsetzung infolge der hohen Überhitzung der Schlacke
wie des Roheisens von selbst zu Ende verläuft. Die Schlacke wird jetzt abgegossen
und das Eisenbad in üblicher Weise im gleichen Ofen oder im Konverter zu Stahl weiterverarbeitet.
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Durch das beschriebene Verfahren wird somit erreicht, daß der Eisengehalt
des Erzes bis auf ganz unbedeutende Mengen gewonnen wird. Bekanntlich bestehen bei
allen bisherigen Verfahren, die die unmittelbare Gewinnung von Eisen aus Erzen zum
Gegenstand haben, die großen Schwierigkeiten darin, die reduzierten feinen Eisenteilchen
restlos aus dem Erz zu gewinnen.
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Gegenüber dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren besteht der
besondere Fortschritt des vorliegenden Verfahrens in der Ofenführung. Bei dem bekannten
Verfahren muß die Flammenzuführung zu einem und demselben Ofen verschiedenster Art
sein, um das bekannte Verfahren in einem Ofen ausüben zu können, nämlich oxydierend,
um den Ofen hoch vorzuerhitzen, dann reduzierend, um das Beschickungsgut zu reduzieren,
und schließlich wieder oxydierend, um den Stahl fertigzumachen, wobei während Zwischenzeiten
der Ofen von jeglicher Gaszufuhr abgestellt wird. Bei dem vorliegenden Verfahren
wird in einem Ofen, in dem das Beschickungsgut vorreduziert und die Schlacke überhitzt
wird, ausschließlich mit oxydierender Flammenführung gearbeitet, und zwar sowohl
zum Vorreduzieren des Beschickungsgutes als auch zum Überhitzen der Schlacke. Neutral
wird stets in einem anderen Ofen gearbeitet, in dem das Roheisen überhitzt und gegebenenfalls
.aufgekohlt wird. Erst beim Wiedereinfüllen des Roheisens aus dem Nebenofen in den
Hauptofen wird die Wärmezufuhr gegebenenfalls abgestellt. Es ist also ohne weiteres
ersichtlich, daß die Ofenführung durch - diese Trennung des Eisens von der Schlacke
ganz wesentlich einfacher wird, eine bedeutend geringere Aufmerksamkeit in ,der
Überwachung des Ofens verlangt und zu-
| üem ,Ufen schont, weil die J3eheizung viel |
| re "" x#er wird. Selbstverständlich wird |
| au #K.-noch Wärme gespart und der Be- |
| tried: .fick sicherer, da die wechselnde Gas- |
| zufüzur Einstellung der oxydierenden und |
der reduzierenden Flammenzuführung bei dein bekännten Verfahren große Gefahren in
bezug auf Gasexplosionen mit sich bringen kann. Es ist gerade in bezug auf Gasexplosionen
sehr davor zu warnen, einen Ofen einmal reduzierend, also mit Gasüberschuß, und
zum anderen oxydierend, also mit Luftüberschuß, zu betreiben.
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Schließlich wird es durch die ermöglichte große Überhitzung, die bei
dem bekannten Verfahren auch nicht durchzuführen ist, erreicht, daß sich Schlacke
und Eisen sehr schnell mischen, um die letzten Eisenoxydmengen herauszuholen, und
zum anderen wieder 'sehr schnell entmischen, um Eisen und Schlacke, beide gesondert,
abstechen zu können, ohne daß das Eisen Schlacke aufnimmt.
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Durch die hohe Dünnflüssigkeit in Verbindung mit der hohen Temperatur
steigen zudem auch die Umsetzungsgeschwindigkeiten, und das Verfahren erfordert
nur eine denkbar kurze Zeit.
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Im allgemeinen läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit den im
Erz vorhandenen Eisenmengen durchführen. Bei armen Erzsorten, bei denen die Schlackenmenge
sehr hoch ist, ist es möglich, dem Verfahren eine zusätzliche Menge gekohlten Eisens
zuzuführen.