DE76646C - Verfahren und Regenerativ-Schachtofen zur Gewinnung von Metallen (besonders Eisen) unmittelbar aus den Erzen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.VI

KLASSE 18: Eisenerzeugung. /%

unmittelbar aus den Erzen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Metallen unmittelbar aus den Erzen bei gleichzeitiger und ununterbrochener Erzeugung verschiedenartiger Schmelzproducte bester Güte und bei gröfstmöglicher Ersparnifs an festem und gasförmigem Brennstoff, und die zur Ausführung dieses Verfahrens dienende Ofeneinrichtung, welche im wesentlichen aus einem mit festem Brennstoff und eingeblasenen Gasen besonderer Art betriebenen Regenerativ-Schachtofen mit angeschlossenen Frischräumen besteht.

Dieses Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dafs zwecks Niederschmelzens der Erze entweder abwechselnd die eine Hälfte des symmetrisch angeordneten Ofens mit Wind betrieben und in dieselbe in verschiedenen Niveauhöhen Luft eingeblasen wird, um eine ununterbrochene Induction zu erzielen, während die zweite Ofenhälfte durch Saugwirkung die in der ersten Ofenhälfte circulirehden Gase und die in Regeneratoren daselbst erwärmte Luft und das für den Ofenbetrieb noch nothwendige, in einem Generator erzeugte Gasgemenge aufnimmt, um eine zur Entkohlung geeignete hohe Temperatur hervorzubringen; oder dafs beide Ofenhälften zwecks gleichzeitigen Niederschmelzens mit Wind betrieben werden; oder aber, dafs eine Hälfte für sich allein in Thätigkeit gesetzt wird, wobei die angeschlossenen Frischräume in Verbindung mit dem Ofen oder unabhängig¹ von demselben arbeiten können.

Die Gas- und Luftführungen sind hierbei derart getroffen, dafs der Ofen in seiner Einrichtung der Art des zu gewinnenden Schmelzproductes angepafst werden kann, dafs die vollkommene Zersetzung und Ausnutzung der Verbrennungsproducte, sowie die Beseitigung der für den Procefs schädlichen Kohlensäure ermöglicht, die Stärke der Reactionen durch Erhitzung der Schachte von aufsen erhöht und die einzusaugende Luft in bereits erwärmtem Zustande in den Ofen geführt wird; aufserdem ist das Ablassen des geschmolzenen Metalles aus dem Schmelzraum direct in den Frischraum, und zwar gesondert und unabhängig von dem Ablassen durch'' das Stichloch des Schmelzraumes möglich.

Es kann demnach der Reductions- und Oxydafionsprocefs in beiden Ofenhälften abwechselnd oder gleichzeitig durchgeführt, durch die äufsere Erhitzung bei Verminderung des Brennstoffverbrauches in den Schächten beschleunigt uud eine vermehrte Production bei geringeren Abmessungen erreicht werden.

In den beiliegenden Zeichnungen ist eine solche Einrichtung dargestellt, welche insbesondere für die Gewinnung des Eisens direct aus seinen Erzen, und zwar als Roheisen, Stahl oder Schmiedeisen sich eignet,

Fig. ι stellt den Regenerativschachtofen mit den angeschlossenen Frischräumen zur Hälfte in der Ansicht und zur Hälfte in senkrechtem Schnitte dar.

Fig. 2 ist ein senkrechter Querschnitt nach der Linie I-I in Fig. i. Fig. 3 zeigt eine Draufsicht der ganzen Anlage, wobei der eine Schachtofen sammt dem zugehörigen Frischraum im waagrechten Schnitte nach der Linie II-II und der andere im Schnitte nach der Linie III-III der Fig. 1 dargestellt ist.

Fig. 4 ist ein waagrechter Schnitt durch einen der Schachtofen nach der Linie IV-IV der Fig. 2.

Fig. 5 ist ebenfalls ein waagrechter Schnitt, und zwar durch den einen Schachtofen nach der Linie V-V und durch den anderen nach der Linie VI-VI der Fig. 2.

Fig. 6 ist eine Sonderansicht des Absperrorganes zwischen Schachtofen und Frischraum.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht der Regenerativ-Schachtofen aus zwei vollkommen symmetrischen Hälften, deren jede zwei durch eine Scheidewand f getrennte Schächte A B bezw. A¹ B¹ enthält, die unten in dem gemeinsamen Gestell C bezw. C sich vereinigen und mit den bezüglichen Frischrä'umen. D D¹ in Verbindung stehen, während sie oben mit je einer Beschickungsvorrichtung E und E¹ versehen sind.

Die Scheidewände, welche zum Zwecke gröfserer Festigkeit unten durch einige Gewölbe verstärkt sind, dienen zur Verminderung der Breite der Beschickung, so dafs letztere von den einerseits durch Verbrennung von festem Brennstoff im Ofen erzeugten, andererseits von aufsen eingeblasenen Gasen, sowie vom Gebläsewind besser durchdrungen werden kann.

Die Anlage des Ofens in zwei gleichen Hälften ermöglicht es, die Höhe desselben gegenüber den bestehenden Hochöfen zu verringern und dadurch die mit hohen Oefen verbundenen Uebelstände zu beseitigen.

Die gleichzeitig zum Abschliefsen der Gicht . dienende Beschickungsvorrichtung besteht aus einem auf der Scheidewand und den Schachtwänden aufruhenden Eisenkasten, der unten durch Klappen α und oben durch einen Scharnierdeckel b geschlossen ist; um eine Verunreinigung der Klappenachsen und deren Lager beim Einbringen der Beschickung zu verhindern, sind dieselben durch einen dachartigen Deckel c überdeckt; sie ruhen auf Riegeln e auf, durch deren Ausziehen sie herabgeklappt (geöffnet) werden, während das Aufklappen in die geschlossene Stellung mittelst eines Hebels oder einer Kurbel Z (Fig. 2) geschieht. Zum Oeffhen und Schliefsen des Gichtdeckels b dient eine Winde d.

Während der Beschickung wird nur der Gichtdeckel geöffnet und die Klappen bleiben geschlossen, damit die Circulation der Gase im Ofen nicht unterbrochen und ein Entweichen derselben vermieden wird. Nach Schliefsen des Deckels werden die Riegel herausgezogen, so dafs die auf den Klappen liegende Beschickung infolge des Senkens dieser letzteren in den Schacht fällt.

Die an den Aufsenseiten des Ofens liegenden Schächte A und ^I¹ besitzen je einen Gasfang Fund F¹, die innen liegenden Schächte B und B¹ je zwei kleinere Gasfänge GG, G¹G¹ (Fig. ι und 4).

Die Gichtgase der beiden Schächte jeder Ofenhälfte treten durchVertheilungsapparateKK¹ und Röhren HH¹ (Fig. 2 und 3), welche in die inneren Röhren der beiden Gasreiniger /1¹ münden, in letztere ein und können aus denselben durch Röhren 24 in Dampfkessel, Generatoren, Regeneratoren, Röstofen und andere Hülfsapparate, durch Röhren 25 in die Brenner Q, nach Bedarf abgeleitet werden.

Zur Regelung des Ganges besitzt jede Ofenhälfte einen Gasvertheilungsapparat J bezw. J¹. Derselbe besteht aus einer cylindrischen Büchse, in welcher ein Deckel (Glocke) η durch eine geeignete Hebevorrichtung gehoben oder gesenkt und dadurch die Verbindung zwischen dem Reiniger II¹ und dem Gasfang FF¹ hergestellt oder unterbrochen werden kann.

Die beiden Hälften des Ofens stehen mit einander einerseits durch den Regulator P, andererseits durch die Gasleitungsröhren 3 in Verbindung; durch ersteren, welcher zugleich als Gasbehälter für die aus den Generatoren durch die Röhre 1 kommenden Gase dient und durch die mittelst Schieber n> absperrbaren Röhren 2 mit den inneren Schächten B und B¹ verbunden ist, wird der Zuflufs des Gases aus der einen in die andere Ofenhälfte geregelt.

Dieser Regulator, welcher so wie die Röhren 2 und die Ofenschächte aus feuerfestem Material hergestellt und mit einem eisernen Mantel umgeben ist, besitzt oben ein Rohr ο mit Sicherheitsklappe und unten ein Wasserrohr ρ zur Kühlung und zum Zurückhalten von Kohlen- und Erzstaub.

Der ganze Ofen ruht auf hohlen Pfeilern M und iV, von welchen die ersteren als Gasleitungen, die letzteren als Luftleitungen dienen. Jeder Pfeiler besteht aus vier gufseisernen Säulen g, die durch Bolzen h (Fig. 2) und Muttern zu einem Ganzen vereinigt sind, und aus einer Röhre 15 bezw. 16 aus feuerfestem Material, in deren Ecken die Säulen eingelassen sind. Die Röhren sind aufsen auf ihrer ganzen Höhe mit einer Ziegelverkleidung t versehen, und der zwischen letzterer und den Röhren verbleibende Hohlraum ist mit Sand ausgefüllt, um ein Durchdringen der Gase durch die Verbindungsstellen der Röhren und demzufolge Wärmeverluste zu vermeiden. Die Säulen jedes

Pfeilers haben einen gemeinsamen Untersatz i und Aufsatz j\ auf letzterem liegen die Träger jR, welche mit die Schächte tragenden Gufseisenplatten k überdeckt sind. Die Pfeiler Mund N können auch hohl gegossen sein, in welchem Falle die vorerwähnten Röhren 15,16 durch dieselben und die entsprechend durchbohrten Aufsätze und Untersätze hindurchgehen. Unten stehen die Pfeiler M durch Kanäle 4 und 5 mit Gasregeneratoren, die Pfeiler N durch Kanäle 6 und 7 mit Luftregeneratoren in Verbindung; oben sind erstere mit rings um den Schacht angeordneten Gasmänteln O O¹, letztere mit einem unterhalb des betreifenden Gasmantels angeordneten Luftkanal 8 verbunden.

Von den Gasmänteln führen die Kanäle 9 und 10 nach aufwärts, die "durch Schieber ^ aus feuerfestem Material absperrbar sind und ebenso wie die Gasmäntel durch Kanäle 11 bezw. 12 mit den Ofenschächten communiciren, um die Gase zu- und abführen zu können. Im Gestell münden ferner noch die Gas- bezw. Luftzuführungskanäle 13 bezw. 14, so dafs die Gase aus den Kanälen 4 und 5, und die Luft aus den Kanälen 6 und 7 auch dem oberen Theil der Schmelzzone zugeführt werden kann.

Die Kanäle 4 und 6 dienen überdies auch noch dazu, die Gasleitungspfeiler M bezw. die Luftleitungspfeiler N jeder Ofenhälfte unter einander zu verbinden.

Die Erhitzung der Regeneratoren geschieht vermittelst der Gichtgase, deren Entzündung durch einen unter jedem Regeneratorpaar angebrachten Brenner Q bewerkstelligt wird.

Dieser Brenner, der mit den Regeneratoren durch Kanäle 17 in Verbindung steht, besteht vortheilhaft aus einem gegen den Feuerraum offenen, weiten, waagrechten Rohr oder einer flachen Gaskammer, in welche die Gichtgase seitlich einströmen und in deren äufseren Boden diese Kammer in der Längsrichtung durchziehende Luftzuführungsrohre eingesetzt sind, deren Einströmöffnungen mittelst eines durchlochten Schiebers geregelt werden können.

Der obere Theil des Gestelles " C C¹ befindet sich innerhalb eines von innen durch Rippen verstärkten gufseisernen Mantels, dessen oberer Rand auf den den Schacht unterstützenden Trägern R aufliegt.

Jedes Gestell steht durch einen schwach geneigten Kanal 18, welcher durch einen Schieber m abgesperrt werden kann, mit einem der Frischräume D D¹ in Verbindung, die nach Art der Siemens-Martinöfen construirt sind und sich dadurch kennzeichnen, dafs ihre Beschickung durch Auslassen. des flüssigen Metalles unmittelbar aus dem Gestell und das Ablassen des fertigen Gusses an der Schmalseite des Frischraumes erfolgt.

Aufserdem besitzt jedes Gestell ein Stichloch y zum Ablassen des Gufseisens und oberhalb desselben eine Schlackenform χ.

Die Schieber m (Fig. 6) bestehen aus feuerfestem Material a¹, in welches eine vierkantige Eisenstange b¹ mit treppenförmig abgesetztem Ansatz b_i ^x eingesetzt und durch einen Keil c¹ aus feuerfestem Thon gehalten wird. Dieser Schieber ist oben von einem eisernen Kasten d ^] umschlossen, der mit dem feuerfesten Material a¹ durch Bolzen e^l und mit der Stange b¹ durch Bolzen f¹ verbunden ist. Das obere Ende der Stange b¹ bildet eine Gewindespindel, welche als Mutter ein Kegelrad 7'¹ trägt, das in ein auf der ,Welle h^l sitzendes Kegelrad i¹ eingreift, welches, durch Handrad g^l gedreht, das Heben oder Senken des Schiebers m bewirkt, wodurch die Verbindung zwischen Gestell und Frischraum hergestellt oder aufgehoben wird.

Die Gas- und · Luftregeneratoren Y und Z, welchen die Flamme aus den Brennern Q. durch die vorerwähnten Kanäle 19, die durch Schieber- aus feuerfestem Material abwechselnd mit den Regeneratoren in Verbindung gebracht werden können, zugeführt wird, besitzen an Stelle der gebräuchlichen eisernen Wechselklappen Hähne 5 (Fig. 3) aus feuerfestem Material, welche viel feuerbeständiger und widerstandsfähiger sind.

Die Regeneratoren für die Gestelle C C¹ werden durch die Gichtgase geheizt, jene für die Frischräume D D¹ mittelst rückkehrender Flamme erhitzt. Sie sind durch Kanäle 19 (Fig. 3) mit den die Gebläseluft liefernden Injectoren oder Ventilatoren und durch Kanäle 20 mit den Rauchkanälen 21 und dem Hauptabzugskanal 22 in Verbindung gesetzt, von welchen die Kanäle 21 zur Heizung des Gestellbodens durch die ' ausgenutzten Feuergase dienen. Die Luft wird den Regeneratoren durch die Schlackengruben 23 zugeführt und hierbei durch die Schlacke vorgewärmt.

Die Frischräume DD¹ könnten auch direct durch die für die Ofenschächte bestimmten Regeneratoren erhitzt werden, indem man die Gase und die Luft von den Pfeilern M und N in die Frischräume leitet, während die Flamme von der entgegengesetzten Seite in den Rauchkanal 21 eingeführt wird, was jedoch nicht von Vortheil ist, weil dann die Gase nur nach einer Seite gerichtet sind.

Jedes Gestell besitzt fünf Formen mit Düsen q, durch welche aus den Luftleitungsröhren L L¹ Luft eingeblasen werden kann. Diese Luftleitungsröhren stehen auch mit Rohren TT¹ in Verbindung, um die Luft auch in die Kanäle 11 und 12, und zwar mittelst besonderer Düsenrohre r aus Graphit einblasen zu können (Fig 2).

Das Verfahren bezw. der Betrieb wird in folgender Weise durchgeführt:

Zunächst wird der Ofen mit Kohle beschickt und bei hermetisch geschlossenen Formen und Windleitungen von innen und aufsen erwärmt, um den Ofen zu trocknen. Hierbei sind die Deckel (Glocken) η der Gasvertheiler JJ¹ und die Schieber der Gasleitungsröhren 3 und des Regulators P, durch welche die beiden Ofenhälften mit einander in Verbindung stehen, geöffnet, und die Gichtgase haben durch die Brenner Q hindurch freien Zutritt zu den Regeneratoren.

Die Flamme durchstreicht die unterhalb der Ofensohle befindlichen Kanäle 21, trocknet den Öfen und zieht schliefslich durch die Rauchkanäle 22 ab. Auf diese Weise ist ein gleichmäfsiges und schnelles Trocknen ermöglicht, dessen Verlauf durch Schaulöcher der Schächte und Frischräume beobachtet und dessen Ende aus dem Feuchtigkeitsgrade der Verbrennungsproducte bestimmt werden kann.

Auf das Trocknen folgt das Anheizen des Ofens. Beim Aufgeben der Beschickung (Erze sammt den Zuschlägen) wird nach der Gröfse des Ofens und der Anzahl Gichten zunächst beobachtet, wann sich die Beschickung den Formen nähert; ist sie so weit gelangt, dafs bis zu den Formen noch ein Raum für etwa 20 Gichten leer bleibt, so wird in beide Ofenhälften ein schwacher Wind eingeblasen. Ist der Niedergang der Schichten in beiden Ofenhälften ein gleichmäfsiger, so ist dies ein Beweis, dafs für beide Hälften des Ofens die gleichen Bedingungen vorhanden sind; findet ein ungleicher Niedergang statt, so wird der Gang durch Einblasen von mehr Wind in die entsprechende Ofenhälfte geregelt.

Sowie der Schmelzprocefs seinen Anfang nimmt, d. h. im Gestell Gufseisen erscheint, wird die Verbindung zwischen den Gestellen C C¹ und den Frischräumen D ΰ¹ durch Herabbewegen der Schieber m aufgehoben, ohne jedoch das Erhitzen der Frischräume zu unterbrechen. Hat sich eine genügende Menge des flüssigen Roheisens angesammelt, so wird dasselbe bei den ersten Proben aus den Oeffnungen y unterhalb der Schlackenformen χ abgelassen, wodurch man sich überzeugt, ob die beiden Ofenhälften das Schmelzen des Gufseisens in gleicher und richtiger Weise bewirken. Ist dies der Fall, so wird nunmehr das Gufseisen durch Heben der Schieber m aus den Gestellen in die Frischräume abgelassen, um in denselben gefeint oder raffinirt zu werden. Zu diesem Zwecke werden, die Glocken η der beiden Gasvertheiler JJ¹ in gleichen Zwischenräumen abwechselnd geschlossen, d. h. die eine bleibt geöffnet und daher der Gasvertheiler mit dem Schornstein in Verbindung, während die andere geschlossen ist.

Von dieser periodischen Umstellung der Glocken hängt hauptsächlich der weitere Gang des Ofens, die Bewegung der Gase und die Güte des Schmelzproductes ab. Es wird nämlich in diejenige Ofenhälfte, bei welcher die Glocke nach dem Ablassen des Gufseisens in den Frischraum geschlossen ist, sowohl durch die Formen q als auch durch alle Injectionskanäle 13, 14 Luft eingeblasen, während der Wind für die andere Ofenhälfte gleichzeitig abgestellt und das Gufseisen in dem Gestell dieser letzteren durch Herablassen des Schiebers m zurückgehalten wird. Statt des Windes treten in diese letztere Ofenhälfte Luft und Gas aus den Regeneratoren ein, um eine möglichste Steigerung der Temperatur und deren kräftige Einwirkung auf das Gufseisen und die Reduction des Erzes zu erzielen. Dies wird mit Hülfe der aus der ersten Ofenhälfte einströmenden Gase erreicht, die durch die geöffneten Schieber w des Regulators P und der Gasleitung 3 zwischen den beiden Ofenhälften in drei verschiedenen Niveauhöhen Zutritt haben.

Hierbei müssen die feuerfesten Schieber % der Kanäle 9 und 10 geschlossen bleiben, da sonst die Gase aus dem Gasmantel O durch diese Kanäle in den oberen Theil des Schachtes und von dort direct zum Gasfang F strömen würden, ohne für die Schmelzsäule ausgenutzt zu werden, während bei geschlossenem Schieber ^ die Gase durch die ganze Schmelzsäule streichen und die Reduction der Erzschichten bewirken. . ■

Der durch diese verschiedene Bewegung der Gase in den beiden Ofenhälften, von denen eine mit W⁷ind betrieben wird, gekennzeichnete Gang des Ofens bewirkt ferner noch Folgendes:

I. Bei durch den geschlossenen Schieber m abgesperrtem Frischraum D der ersten Ofenhälfte wird das Raffiniren des in den Frischraum abgelassenen flüssigen Roheisens in üblicher Weise durch Einlassen von Gas und Luft vorgenommen, während in dem Gestell C derselben Ofenhälfte das Einblasen von Wind in die Formen q und Injectionskanäle 13 und 14 erfolgt. Aus diesen letzteren werden durch den Wind die erwärmten Gase und Luft von den Regeneratoren in den oberen Theil des Gestelles geführt, während sich die aus dem Schachte durch die Ausströmkanäle 12 kommenden Gichtgase in dem Gasmantel O mit dem zur Hervorbringung der geeigneten hohen Temperaturen noch nothwendigen, in einem Generator erzeugten Gas, welches durch die Pfeiler M in denselben gelangt, vermischen und oben von einer Seite in den Ofen eingeblasen werden, indefs von der entgegen-

gesetzten Seite die Gichtgase aus den oberen Ausströmkanälen 12 nach unten gehen und mit dem Regeneratorgas gemengt in den Schacht eingeblasen werden.

Unter der Scheidewand f dieses Schachtes wird durch denselben Wind die in dem Luftkanal 8 gesammelte vorgewärmte Luft eingeblasen. Das Einblasen von Gas und Luft darf nicht in derselben Niveauebene des Schachtes geschehen, um ein vorzeitiges Schmelzen der Erze hintanzuhalten und eine Reductionszone von gröfserer Höhe zu bilden.

Auf diese Weise werden in dem Schachte sozusagen zwei Brennpunkte (einer oben und einer unten) hervorgerufen, welche ge'genüber den Injectionskanälen 11 und 14 liegen und eine hohe Temperatur liefern. Zwischen diesen Brennpunkten geht Folgendes vor sich:

1. Die Reduction der Erze. Diese wird erhöht durch die Erwärmung des Schachtes von innen auf Kosten der Wärme der Gase, die den Gasmantel O durchstreichen, und der Wärme der in den Regeneratoren erhitzten Luft, welche durch die Pfeiler N in den Luftkanal 8 überströmt. Um den Schacht von innen noch stärker zu erhitzen, können die in der Zeichnung (Fig. 1) dargestellten Mannlöcher ν durch Brenner zur Verbrennung von minderwerthigem Brennstoff ersetzt werden, wobei, wenn durch die Luftkanäle Luft von gewissem Drucke ununterbrochen eingeleitet wird, durch die Brenner eine beständige Flamme erzeugt wird.

2. Die Anreicherung der Verbrennungsproducte bei Gegenwart von glühender Kohle und eingeblasenem Wind, indem dieselben zerlegt und neue wärmeerzeugende Gase gebildet werden.

3. Die Umgestaltung der Gase und die Ausnutzung ihrer Wärme infolge der beständigen Circulation der Gase von oben nach unten und umgekehrt, bis sie durch die' im Schacht gebildeten und aus den Regeneratoren kommenden Gase verdrängt werden.

4. Eine eigenartige Bewegung der Gase, indem bei geschlossener Glocke des Gasvertheilers der einen Ofenhälfte die durch den eingeblasenen Wind gebildeten Gase in dem ersten Schacht unter die Scheidewand sinken, in dem anderen Schacht emporsteigen und so an den unter 1., 2. und 3. genannten Reactionen theilnehmen, wobei sie die gesammte Schmelzschicht in verschiedenen Richtungen durchdringen und die vollständige Reduction der Erze bewirken; die Folge hiervon ist, <dafs die Gichten öfter aufgegeben werden können, und somit' die Erzeugungsmenge des Ofens bei verhältnifsmäfsig kleineren Abmessungen und geringer Brennstoffmenge vergröfsert wird.

Während bei den gewöhnlichen Hochöfen die Umwandlung der über den Formen (Düsen) q gebildeten Kohlensäure in das zur Reduction nothwendige Kohlenoxyd bei Gegenwart von durch den Wind zum Glühen gebrachter Kohle nur einmal geschieht, indem beim weiteren raschen Aufsteigen der Gase durch die Beschickung das Kohlenoxyd mit Kohlensäure gemengt und indifferent wird, d. h. ohne Wirkung auf die Reduction bleibt, was durch die Anwesenheit von Kohlenoxyd in den Gichtgasen bewiesen wird, werden bei dieser Ofenanlage die Gase längere Zeit im Ofen zurückgehalten und bleiben hierbei in beständiger Bewegung. Infolge dessen werden durch die Einwirkung der eingeblasenen Luft auf die glühende Kohle Kohlenoxyd aus der Kohlensäure und Kohlenoxyd und Wasserstoff aus dem Wasserdampf fortwährend neu gebildet. Die Zersetzung der Verbrennungsproducte geschieht mit einem Worte mehrere Male und in verschiedenen Schichten, während die Kohle gleichzeitig in Kohlenoxyd umgewandelt wird, was der Reduction der Erze sehr zu statten kommt.

Die Reductionszone liegt somit in demjenigen Theil des Ofens, welcher sich zwischen den beiden oben erwähnten Brennpunkten befindet. Die wärmeerzeugenden Gase, welche durch die wiederholte Zersetzung der Verbrennungsproducte in Gegenwart der durch den Wind glühend gemachten Kohle entstehen, bilden sich stets bei geringem Verbrauch an eingeführter Luft und enthalten somit nur wenig Stickstoff. Da der aus diesen Verbrennungsproducten entnommene Sauerstoff keinen Stickstoff enthält, so wird dadurch bedeutend an Brennstoff gespart, während beim gewöhnlichen Hochofenprocefs viel Wärme durch den Stickstoff und andere inerte Gase verbraucht wird.

Da das Kohlenoxyd hauptsächlich zur Erhöhung der Temperatur des reducirten Gufseisens auf die zur Erzeugung von Schmiedeisen nöthige Weifsglut (1300⁰ C.) dient, so müssen für jeden Volumtheil des verbrannten Kohlenoxyds ι ο Volumtheile dieses Gases unverbrannt bleiben. Dies wird durch die vor-, beschriebene Ofenanordnung ermöglicht, bei welcher sich folgende Vorgänge abspielen:

i. Die Verbrennungsproducte werden auf Kosten des Kohlenstoffes des durch den Wind zum Glühen gebrachten Brennmaterials ununterbrochen regenerirt; 2. wird, von aufsen eine neue Menge wärmeerzeugenden Gases zugeführt, welches in einem geeigneten Generator gebildet ist und vortheilhaft noch Wasserstoff enthält, der zur Reduction der Erze und zur Entschwefelung des Metalles dient; 3. wird die Temperatur des Ofens durch das Erhitzen des Schachtes von aufsen erhöht, so dafs die chemischen Reactionen leichter vor sich gehen.

Die Gase, welche die Heizkraft des Brennmaterials im Schacht verstärken, gelangen in den Ofen: a) durch den Regulator, der die beiden Ofenhälften verbindet; b) durch die Regeneratoren in den Schmelzraum und c) durch die Kanäle der Pfeiler aus denselben Regeneratoren in den Schacht.

Als bewegende Kraft für die Gase dient entweder das Einblasen durch den Wind oder das Ansaugen durch den Zug im Schornstein.

Auf diese Weise erfolgt also in derjenigen Ofenhä'lfte, welche durch den Wind betrieben wird: i. Die Vorbereitung der Erze und des Brennmaterials durch Austreiben des hygroskopischen Wassers und der Destillationsproducte. 2. Die Mischung der Ofengase mit den von aufsen zugeführten, in einem Generator erzeugten Gasen, welch letztere wieder aus einem Gemenge von gewöhnlichem Generatorgas und Wassergas bestehen. 3. Die Reduction der Erze. 4. Die Regenerirung der Verbrennungsproducte. 5. Die Kohlung des reducirten Eisens. 6. Die Bildung der Gase aus der festen Kohle, und 7. das Schmelzen des Gufseisens.

II. In der zweiten Hälfte des Ofens, die durch Verbindung mit dem Schornstein dessen Saugwirkung ausgesetzt ist, geben die aus der ersten Ofenhälfte durch den Regulator P übertretenden, mehr oder weniger heifsen Gase ihre Wärme ab, strömen infolge der Zugwirkung aus dem ersten Schacht B¹ unter der Scheidewand f hinweg in den zweiten Schacht A\ reduciren hierbei die Erze und gehen in die Gasfänger F¹ G¹ ab. Zu gleicher Zeit werden im Gestell C ^J aus den Regeneratoren sehr stark erhitzte Gase und Luft eingesaugt, welche beim Verbrennen eine Temperatur von 2200⁰ C. erzeugen, was einerseits durch die besondere Beschaffenheit des in den Ofen eingeleiteten Gases, andererseits dadurch ermöglicht wird, dafs alle anderen Reactionen in der ersten Ofenhälfte vor sich gehen.

Infolge dieser hohen Temperatur erfolgt keine Kohlung des Eisens, wie in der ersten Ofenhälfte, in welcher zufolge der Zersetzung der Verbrennungsproducte eine bedeutende Abkühlung eintritt, sondern der reducirte Eisenschwamm gelangt in das Gestell und löst sich in dem daselbst vorher niedergeschmolzenen Gufseisen, wodurch eine theilweise Entkohlung des Gufseisens vor sich geht und die Masse dickflüssiger wird.

Sobald diese Periode eintritt, mufs . durch Umstellung der Glocken η der Gasvertheiler / J¹ der Gang des Ofens gewechselt werden, und das Schmelzen des Gufseisens und der Erze wird dann in der zweiten Hälfte des Ofens in der vorbeschriebenen Weise vorgenommen. Hierbei wird das Metall gekohlt und infolge dessen flüssig; man erhält eine stahlartige Masse, die zum Zwecke des Feinens in den Frischraum D¹ (sammt den Eisenschlacken) abgelassen wird. Während dieser Zeit kann gegebenenfalls auch Abfalleisen verschiedener Art nach vorheriger Erhitzung zugesetzt werden. Hierauf wird der Frischraum durch Herablassen des Schiebers m wieder gegen das Gestell abgesperrt, und der ganze Inhalt des Frischraumes bei einer hohen Temperatur raffinirt, welche durch Verbrennung des erwähnten, in einem Generator gebildeten und dem Frischraume zugeführten Gases erzeugt wird. Durch Eintragen entsprechender Zuschläge wird dem Metall die gewünschte Beschaffenheit gegeben.

Im Gestell derselben Ofenhälfte erfolgt nach dem Umstellen der Glocken von neuem das Niederschmelzen des Gufseisens, bis in der anderen Ofenhälfte durch Umstellung die umgekehrte Wirkung eintritt u. s. f.

Falls das Gufseisen in beiden Ofenhälften gleichzeitig niedergeschmolzen werden soll, wird die Verbindung zwischen den Gestellen und Frischräumen aufgehoben und in die Formen beider Ofenhälften erwärmter Wind eingeblasen. Zu gleicher Zeit kann auch das Feinen des erhaltenen Productes in den Frischräumen vor sich gehen und die daselbst gewonnene Wärme zum Erhitzen der Ofengestelle am Boden und an den Schiebern m benutzt werden.

Ein solcher Betrieb des Ofens, ist dann nothwendig, wenn trotz der richtig durchgeführten Operationen der Fall eintreten sollte, dafs das flüssige Metall unter Bildung von Ofensauen und Krusten zähflüssig wird, was seine Ursache beispielsweise in der Abkühlung der Regeneratoren und demzufolge der Gestelle haben kann. In diesem Falle wird bei gleichzeitig geöffneten Glocken der Gasvertheiler JJ¹ und KK¹ durch alle Formen Wind eingeblasen und so das Metall wieder dünnflüssiger gemacht. ■ ■ ■ ■

Die dabei eingeblasenen Gase und Luft gehen nicht verloren, sondern begünstigen vielmehr das Niederschmelzen.

Durch die im Ueberschufs erhaltenen Gichtgase wird die Erwärmung aller Hülfsapparate befördert, während durch die reichliche Bildung von Schlacken und Gufseisen die Ofensäue und Krusten aufgelöst werden; ebenso ist ein Einfrieren des Ofens nicht zu befürchten.

Der beschriebene Regenerativ-Schachtofen eignet sich bei entsprechender Dimensionirung auch zum Umschmelzen anderer Erze, es werden dann die Schichten und Zuschläge so gewählt, dafs das in diesen Erzen enthaltene Eisen in die Schlacke geht. In der einen Hälfte des Ofens wird auf Rohstein geschmolzen, während in der anderen Ofenhälfte aus diesem

ersten Schmelzproduct das Reinmetall gewonnen wird.

Durch die abwechselnde oder zu gleicher Zeit durchgeführte Reduction und Oxydation des Schmelzproductes wird aus demselben der Schwefel und das Eisen entfernt, worauf das Metall durch Umrühren (Polen) in den vom Gestell abgesperrten Frischräumen von den Oxyden befreit wird.

Dieser Ofen bietet demnach folgende Vortheile:

1. Der Betrieb kann in beiden Ofenhälften vermittelst des Gasvertheilungsapparates durch Umstellung der Gasführungen in gewünschter Weise durchgeführt werden, und hierbei der Reductions- und Oxydationsprocefs in beiden Ofenhälften je nach Bedarf gleichzeitig oder abwechselnd vor sich gehen.,

2. Die in den Schächten' angereicherten Gase können, mit dem von aufsen zugeführten und in den Regeneratoren erwärmten Gas gemengt, für die metallurgischen Processe ununterbrochen benutzt werden.

3. Die Menge des im Ofeninnern verwendeten Brennmaterials wird durch ununterbrochene Erhitzung der Ofenschächte von aufsen vermindert und zugleich die Reactionen beschleunigt.

4. Der Ofen kann öfter beschickt, d.h. eine vermehrte Production bei verhältnifsmäfsig geringen Dimensionen erreicht werden.

5. Die Wärme der heifsen Schlacken und des gegossenen Metalles wird an den sich abkühlenden Ofen abgegeben.

6. Durch die Bewegung der Oase im Ofen nach verschiedenen Richtungen wird deren Wärme vollständig ausgenutzt; durch ihr Einblasen vermittelst des Windes und Ausnutzung des Sauerstoffes der Verbrennungsproducte werden geringere Mengen Wind und Brennmaterial nothwendig und durch Bildung der nöthigen Menge von Kohlenoxyd wird das Eisen vor der Einwirkung der Kohlensäure geschützt.

7. Durch Einsaugen von Gasen und Luft wird in der mit dem Schornstein verbundenen Ofenhälfte, in welcher das Raffiniren vorgenommen wird, eine hohe Temperatur erzeugt, die eine Kohlung verhindert.

8. Die Herstellung von Schmiedeisen ist, da das Ablassen des niedergeschmolzenen Roheisens aus den Ofengestellen direct in angeschlossene Frischräume erfolgt, ohne jeden Wärmeverlust möglich.

9. Die beiden Ofenhälften können unabhängig von einander betrieben werden, und kann eine Hälfte erforderlichenfalls ganz aufser Betrieb gesetzt werden.

10. Es können Schmelzproducte aller Art, beispielsweise bei Verarbeitung von Eisenerzen:

Gufseisen, Schmiedeisen und Stahl erzeugt werden.

Im Allgemeinen wird sonach mittelst dieses Ofens ein Metall von guter Qualität erzeugt, und hauptsächlich eine Ersparnifs an gasförmigem und festem Brennstoff erreicht, welche noch vergröfsert werden kann, wenn die Wärme, die bei Abkühlung des Gestelles verloren geht, nutzbar gemacht wird, was durch Ausfütterung der Gestellwände und des Bodens mit Kohlenstoffziegeln, oder mit Magnesit zu erreichen ist. Diese Ausfütterung mit Magnesit kann auch im Frischraum vorgenommen werden, in welchem Falle derselbe mit einem basischen Zuschlag zwecks Entphosphorung der Erze als isolirende Schicht zwischen Dinas-bricks und Dolomit eingelegt wird.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . EinVerfahren zur Gewinnung von Metallen unmittelbar aus den Erzen bei gleichzeitiger und ununterbrochener Darstellung von Schmelzproducten verschiedener Art, dadurch gekennzeichnet, dafs das Niederschmelzen der Erze in einem aus vier Schächten bestehenden Gasregenerativofen mit an die Gestelle angeschlossenen Frischräumen in der Weise vorgenommen wird, dafs entweder abwechselnd die eine Ofenhälfte mit Wind betrieben und in dieselbe in verschiedenen Horizontalebenen Luft zwecks Erhaltung einer ununterbrochenen Reduction eingeblasen wird, während die zweite mit dem Schornstein verbundene Ofenhälfte aus der ersten Ofenhälfte die in bestimmten Richtungen daselbst circulirenden heifsen Gase und aus den Regeneratoren Gase und Luft zwecks Erzeugung einer zur Entkohlung geeigneten hohen Temperatur ansaugt; oder dafs beide Ofenhälften zwecks gleichzeitigen Niederschmelzens mit Wind betrieben . werden, ' wobei die Schächte zwecks Verstärkung der in denselben vor sich gehenden Reactionen zugleich von aufsen erhitzt werden, indefs das in den Gestellen angesammelte Metall aus diesen direct oder zwecks Feinens in die Frischräume abgelassen werden kann, welch letztere unabhängig vom Gang des Ofens und desgleichen die beiden Ofenhälften unabhängig von einander betrieben werden können.
2. 2. Zur Ausführung des unter 1. genannten Verfahrens ein doppelter Regenerativ-Schachtofen, dessen beide Schächte 4.B und A¹ B¹ oberhalb der Gestelle C C¹ durch je eine senkrechte Scheidewand f getheilt, mit Gasvertheilungsapparaten JJ¹ versehen und durch einen Regulator P, der zugleich als Behälter für die aus dem Generator

   kommenden Gase dient, mit einander verbunden sind, während an die sammt den Schächten von rohrförmigen, den Ofen mit der Wärmequelle verbindenden Gas- und Luftleitungspfeilern M und N getragenen Gestelle Frischräume DD¹ angeschlossen sind, wobei die gleichzeitige Regelung des Zuflusses der aus dem Generator kommenden Gase und der Gichtgase durch in dem Regulator P angeordnete Schieber n> bewirkt und die Verbindung zwischen den Gestellen und den zugehörigen Frischräumen durch Schieber m unterbrochen werden kann, so dafs jede Ofenhälfte sammt ihrem Frischraum unabhängig von der anderen Ofenhälfte und jeder Frischraum unabhängig von dem zugehörigen Ofengestell arbeiten kann. '

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.