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Verfahren,-zum gleichzeitigen unmittelbaren Herstellen von tisen oder
seinen Legierungen und von Zement oder hydraulischem Kalkund Drehofen zu seiner
Ausführ"ung Der Erfinder hat bereits in älteren Patentschriften ein Verfahren zum
gleichzeitigen unmittelbaren 'Herstellen von Eisen oder seinen Legierungen und von
Zement oder hydraulischem Kalk im Drehofen vorgeschlagen. Danach sollte die Beheizung
des Ofens mit einer K-ohlenstaubflamme erfolgen, Üie Kohlenoxyd und Kohlendioxyd
in einem solchen Verhältnis bildet, daß eine Wiederoxydation der gewonnenen Eisenerzeu-gnisse
vermieden wird. Die Beschickung des Drehofens erfolgte mit einem Gemisch von Eisenerz,
Kalziumkarbonat und einer zur Reduktion des-Eisenerzes sowie zur IZ-ohlung des Metalls
genügenden Menge ReduktiQnskdhle: In den' älteren Literaturstollen ist dann gleichzeitig
die Vorschrift enthalten, sämtlicIlieAnteile derBeschickung in den fein zerteilten
Zustand übermführen und in diesem Zustande nach H#erstellung der, Mischung dem Ofenaufzug-eben.
Diese feine Zerteilung sämtlidlier Bestandteile wird als notwendig angegeben, um
die Voraussetzungen für die Bildung eines guten Zementes zu erfüllen.
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Es wurd-e nun überraschenderweise gefunden, daß bei Anwendung des
vorstehend gekennzeichneten Arbeitsverfahrens zur gleichzeitigen Herstellung von
Eisen und Zement im Drehofen- nicht äußerste Feinmahlung der Ausgangsstoffe
die günstigsten Ergebnisse schafft, vielmehr Verwendung grobgemahlenen Erz-es und
grobgemahlener Kohle (Korngröße etwa -o,25 bis i mm) unter möglichster Aussehaltung
von Pulvergut bei gleichzeitiger Benutzung -feinstgemahlenen-Kalzilumkarbonates.
Es
wurde gefunden, daß bei Feimnahlung sämtlicher -Ausgangsstoffe die Güte des Metallerzeugnisses
einerseits und die des Zementes anUrerseits mehr oder weniger schwankt. Erkannt
wurde dann weiter, d#ß dieses Schwanken mit einer Veränderung dies Win-ddruckes
bzw. der Gasgeschwindigkeit im Ofen zusammenhängt. Durch das den Ofen durchstreichende
Gas werden Anteile der feinstgernaIlenen Besclückung mitfortgeführt, und zwar in
wechselnden Mengen, entsprechend der Geschwindigkeit des Gases.
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Mitfortgeführt werden dabei.,die einzelnen Bestandteile der Beschickung
nicht in gleichbleibenden Mengen, g wobei zu berücksichtigen ist, daß Eisene-rz,
Kalziumkarbonat -und Kohle keinerlei Bin#dewirkung besitzen, die Anteile also stets
als lockeres Pulver nebeneinander liegen. Da nun durch Verbrennung der der Beschickung
zugefügten Kohle Gase entstehen, muß sich naturgemäß eine -Entfernung der Reduktionskohle
aus der Beschickung einerseits auf die Reduktion der Eisenoxyde selbst, andererseits
auf die Gasgeschwindigkeit im Ofen auswirken und damit Änderungen der Gasgeschwindigkeit
noch verel stärken. Das -Mitreißen feinstzerteilter Bestandteile der Ofenbeschickung
bringt aber noch den weiteren Nachteil mit sich, daß die Räume, die vom Ofenabgas
durchzogen werden, stark angegriffen werden, so daß nach mehr oder weniger langer
Zeit eine Erneuerung der Ausmauerung erfolgen muß.
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Versuche, durch Anwendung einer weniger fein genlahlenen, Beschickung
zum Ziele zu kommen, schlugen fehl, die vorstehend gekennzeichneten Schwierigkeiten
konnten kaum beseitigt werden und vor allem konnte kein Erzeugnis erhalten werden,
das einem üb-
lichen Portlandzement als -leichartig angesprochen. werden konnte.
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Überraschenderweise gelingt es aber nach dem Verfahren der Erfindung,
alle vorstehenden Schwierigkeiten zu beseitigen und sowohl ein hochwertiges Metallerzeugnis
gleichbleibender Güte als auch einen guten Portlandzement oder hydraulischen Kalk
mit ebenfalls gleichbleibenden guten Eigenschaften zu erhalten.
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Die Erfindung gründet sich darauf, daß in den Eisenerzen die Gangart,
die mit dem Kalk zur Zementbildung in Reaktion treten soll, sich in feinverteilter.
Form ;nehen. den Eisenoxyden befindet, so daß nach Herauslösung der Eisenoxyde,
wie das z. B. bei Reduktion und Schmelzung erfolgt, die Gangart -unmittelbar üi
feinverteiltem Zustande vorliegt, selbst beim Ausgehen von gröberem Erz. Damit ergab
sich die Möglichkeit, auf eine weitgehende Feinung des Eisenerzes zu verzichten,
und im - Rahmen des Verfahrens der Erfindung ergab sich die weitere- Notwendigkeit,
bei , einer Zerkleinerungsbehandlüng anfallendes Pulver-gut sogar möglichst weitgehend
auszuschalten. Es erwies sich .dänn weiter auch überraschenderweise die Benutzung
der Kohle in nur körnigem Zustande als Beschickungsbestandteil möglich, und zwar
bedingt durch die Besonderheiten des hier verlaufenden Verfahrens, das für die Entsäuerung
des Kalziumkarbonates und die Reduktion der Eisenoxyde beträchtliche Wärmernengen
erfordert, wodurch selbst bei grobk,6rnig#er Kohle #örtlidhe überhitzungen nicht
auftreten können.
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Die Benutzung des Eisenerzes und der Kohle in ausschließlich körnigem
bzw. grobk6rnigem Zustande gewährleistet, daß von diesen beiden Bestandteilen durch
das den Ofen durchströmende Gas nichts mitgerissen werden kann. 'Damit ist die Abpassung
der Menge Eisenerz und Kohle im Sinne einer völligen Reduktion der Eisenoxyde bei
Ausschaltung einer Aufkohlung gewährleistet. Dagegen erweist es sicherfindungsgemäß
als notwendig, das Kalziumkarbonat in feinverteiltem Zustande zu benutzen, damit
aus diesem und der in feinzerteilter Form aus dem Eisenerz freigelegten Gangart
der Zement gebildet werden kann. Von dem feinzerteilten Kalziumli-arbonat könnten
nun zwar durch das- den Ofen durchströmende Gas Anteile mitgerissen werden, da abeg
jetzt ein Wechsel der Gasgeschwindigkeit infolge stets z31
(7 eichbleibender
aus der Beschickungskohle entstehender Gasmengen stark beschränkt ist, kann sichein
Mitreißen von Kalziunikarbonat nur wenig auswirken.
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Das Eisenerz und die Kohle werden vorzugsweise in Siebvorrichtungen
gemahlen, die mit Tüchern versehen sind, die etwa i min Zwischenraum zwischen den
Fäden lassen, so daß-diese Stoffe mit Korngrößen, die etwa 1 1 : 4 und i
mm betragen, anfallen, wobei die Bildung feiner Stäube vermieden oder soweit wie
möglich' beschränkt wird. ' Die Gewinnung der grobkörnigen Beschickungskohle
bietet keine Schwierigkeiten, denn es kann das bei der Vermablung der Kohle auf
die gewünschte gröbere Korngröße anfallende Feingut, das z. B. durch Absieben herauszunehmen
ist, nutzbringend zur Befeuerung des Drehofens verwendet werden. Dafür ist, da die
Kohle zusammen mit der Luft eingeblasen wird, feinverteilter Zusta:nd erwünscht.
- Wegen der Gleichartigkeit der praktisch für das Eisenerz und die Kohle
geforderten Korngrößen können diese beiden Stoffe auch zusammen in derselbenVorrichtung
gemahlen werden, wenn ihre Härte von derselben Ürößenordnung ist"
Nach
dem Wiegen und Mischen - werden die vorher gemahlenen Stoffe in deni Ofen
ent-, weder trocken oder einfach angefeuchtet zwecks Verhütung der Staubbildung
beim Beschicken oder in Form eines flüssigen Breies, falls man ;den nassen Weg wählen
-will, eingebracht. -
Die Vorteile des erfi#dungsgemäßen Verfahrens beruhen
auf einer fast vollständigen Ausnützung der Rohstoffe, auf der Herstellung eines
Portlandziementes erster Güte, der immer gleichmäßig ausfällt, sowie auf einer Begrenzung
, der Steinbildungen auf einen geringsten Betrag dank der allmählich fortschreitenden
Reduktion der Eisenerze in den immer heißer werdenden Zonen des Ofens. Ein weiterer
Vorteil desVerfahrens besteht darin, daß eine genaue Gleichmäßigkeit und Konstanz
der Zusammensetzung der Enderzeugnisse gewährleistet 'wird, was eine sehr genaue
R egelung des Kohlungsgrades (Kohlenstoffgehaltes) des gewonnenen Metalles und folglich
die Herstellung von Eisen, Stahl oder Gußeisen nach Wunsch und in gleichmäßiger
Weise gestattett Zur praktischen Ausführung dieses Verfahrens benutzt man einen
-Drehofen, der ailßer seinen bekannten Merkmalen verschiedene besondere technische
Ausbildungen aufweist, die ebenfalls Gegenstan& der Erfindung bilden'
- - Der in axialem- Längsschnitt auf der Zeichnung dargestellte Ofen ist
wie Üblich leicht zur,Waagerechten geneigt. Der Drehrohrofen bewegt sich mittels
Kränzen auf Rollen in an sich bekannter Weise und enthält an seinem unteren Teil
zum Zurückhalten des flüssigen Metalles entweder eine l<,leine Mauerwand oder
ein kegelförmiges Elernentc, innerhalb dessen sich ein Abstichloch t für -das Metall
befindet. Durch Düsenr, rl wird die zur Heizung dienende Staubkohlie und die zu
ihrer Verbrennung unter den oben angegebenen Bedingungen notwendige Luft eingeblasen.
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In diesem Ofen wird die Frage der Auskleidung der Zementöfen,- das
kostspielige Arbeiten und wiederholte Stillstände der Öfen erfordert, selbsttätig
ohne irgendwelche Ausgabe durch folgendem Ivlittel. gelöst: In der OfenzoneF', welche
die Schmelzzonedes MAtalles und die Klinkerbildungszone darstellt, ist der Blechinantel
des Ofens dicht und vorzuksweise verschweißt. -Die Auskleidungg' dieser Zone wird
durch Steine von nur einigen Zentimetern Dicke aus einem sehr feuerfesten Werkstoff,
zweckmäßig aus Siliziumkarbid, hergestellt,- die fest an den BlechmantelT des Ofens
angedrückt werden. Die Verkleidunggl außerhalb der heißen Zone ist in der für Zernent#
öfen Üblichen Weise-zusammengesetzt .(z.7B-eine Tonerdesilikatgusldeidung).
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Außen wird in der ganz-en mit Siliziumkarbid -a#usgekleidefen Zone
F' das Blech durch Besprengen mit Wasser beispielsweise mittels eines geradlinig
oder eines die ganze zylindrische Ofenwandung oder-,einen Teil derselben umgebenden
Sprührohres gekühlt.
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In der Zone 4es Abstichloches wird das flüssige Metall, das aus dem
Ofen kommt und in die Gießpfanne O'o.,dgl. läuft, gegen das durch das Sprührohrp
und durch Leitungen j ausgespritzte Kühlwasser geschützt. .Dieser Schutz
kann, N#ie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, mittels eines doppelkegelförmigen
Schirms Q bewirkt werden, der sich mit dem Ofen dreht. Das Wasser wird durch
Rinnens und s' abgeführt.
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Derart ausgebildet wird :der. Ofen angefeuert. Infolge der
g . roßen Würmeleitfähigkeit, des an den Blechmantel Siliziunikarbides -wird
dieser Werkstoff . der Kühlwirkung ausgesetzt. Sobald die Bestandteile des
Zementes in diese Zone gelangen, bekleidet - sich daher das Siliziumkarbid
mit Klinker bis zu einer Dicke von etwa 30 cm;
diese Dicke bleibt ungefähr
bestehen infolge des Gleichgewichtes, das sich zwischen den Wärmewirkungen und den
l#-,ühlwirkungen, der Sprüh- oder Berieselungseinrichtung einstellt.
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Die Auskleidung wird also selbsttätig mit den eigenen Erzeugnissen
-des Ofens ausgeführt.
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Wenn aus irgendeinem Grunde der Ofen angehalten wird, zerfällt der
in dieser Weise gebildete. Überzug durch die Kühlung zu Staub; beim drauffolgenden
Wiederanfeuern des Ofens bildet sich dieser Überzug erneut.
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Dieses Ergebnis ivird in günstiger Weise infolge der großen Neigung
des Zementes, auf den Siliziumkarbidsteinen zu haften, erreicht.
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Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt der Übe - rzug zu dick werden
und die zulässige Grenze überschreiten würde, oder-wenn im Ofen sich Steine oder
Ringe bilden'würden, so könnten diese Erscheinungen durch gleichzeitiges Einblasen
von fein zerpulverter Xieselsäure mit der Heizkohle in den Ofen vermindert werd
den, wie in der französischen Patentschrift 8oI 491 des gleichen Erfinders betr.
»ein Vef# fahren zum Reinigen von Zementdrehöfeii und von Öfen zur Herstellung von
Gußeisen und Zement« angegeben ist.
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Der aus Metall und Klinker gebildete X rani, der in den beiden ersten
Metern des Ofens entsteht, wird mechanisch entweder durch eine wassergekühlte Fräsmaschine,
die sich ständig auf der inneren Trennwand des Ofens dreht, o:det mittels einer
näch Art eines
Feilklobens -arbeitenden Maschine entfernt, entsprechenddem
französischenPatent804688 desselben Erfinders, welches ein Verfahren undVorrichtungen
zur Reinigung eines Drehofens betrifft.
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Eine Brennstoffersparnis wird schließlich bei dem vorliegenden vervollkommneten
Verfahren durch die Verbrennung des in der Flamme enthaltenen und -von der Reduktion
des Eisenerzes sowie der Entsäuerung des l#,'-alziumkarbonates stammenden Kohlenoxyds
innerhalb des Ofens erzielt.
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In der beiliegenden Zeichnung ist eine entsprechende Einrichtung durch
eine durch Gebläse V gespeiste Düse R dargestellt, wobei das Gebläse mit
dem Motor N auf dem Ofen selbst befestigt ist und Ringe b, mit dem
Ofen verbunden, auf ortsfesten Bürsten h
schleifen.- Diese Einrichtung als
solihe ist an sich, nach einem französischen Patent 766 97o des Erfinders,
bekannt.
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Schließlich sei noch bemerkt, daß die Gleichmäßigkeit in der Zusammensetzung
der Beschickung während des ganzen Brennprozesses beim Verfahren der Erfindung und
die sich daraus ergebeiide Gleichmäßigkeit der Enderzeugnisse es weiter gestattet,
-die' entphosp'hora,nde Wirkung der Schlacke mit hohem Kalkgehalt"d. h. im vorliegenden
Fall Us Zementklinkers, auszunutzen. Es wird so möglich, selbst beim Ausgehen von
phosphorhaltigen Erzen Gußeisen oder phosphorfreien Stahl zu erzeugen.