DE814940C - Verfahren zum Betrieb von elektrischen Schmelzoefen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Betrieb von elektrischen Schmelzöfen Es ist bekannt, elektrische Schmelzöfen mit gcbrannten oder in <lern Ofen, in dem sie zur Anwendung kommen, selbst brennenden Elektroden in der Weise zu chargieren, daß das Beschickungsgut durch einen in der Elektrode vorgesehenen Kanal o. dgl. in den Ofen eingebracht wird, wobei es, den ganzen Hohlraum der Elektrode ausfüllend, allmählich durch sein eigenes Gewicht in den Ofenraum absinken soll. Das hierbei auftretende Hängen der Gutsäule, das in der Hauptsache auf vorzeitiges Sintern und sich daraus ergebendes Anbacken des Gutes an der Innenwand der Elektrode zurückzuführen ist, hat man nach bekannten Verfahren dadurch zu umgehen versucht, daß man die Höhe der Beschickung in der Hohlelektrode möglichst konstant hielt und der Elektrode während des Betriebes eine Drehbewegung oder eine auf- und abwärts gerichtete B; wegung erteilte. Diese und ähnlich geartete Vorschlage führten jedoch zu nur unbefriedigenden Ergebnissen und haben infolgedessen in der Praxis keinen Eingang gefunden. Andererseits besteht jedoch in der Technik ein Bedürfnis nach einem derartigen Chargierverfahren, insbesondere für feinteiliges Gut, durch das Verstaubungsverluste, durch elektrostatischen Druck oder durch Wärmeströmungen, vermieden werden bzw. durch welches erreicht wird, daß das Beschickungsgut sofort in den Bereich der höchsten Temperatur kommt und nicht an der Oberfläche des Bades liegenbleibt.
• Nach der Erfindung werden elektrische Schmelzöfen, die mit gebrannten oder selbstbrennenden Elektroden betrieben werden, durch in den Elektroden vorgesehene Zuführungskanäle o. dgl. für das Beschickungsgut in der Weise chargiert, daß das Beschickungsgut unter Druck, beispielsweise unter einem auf mechanischem oder pneumatischem Wege erzeugten Druck, der Elektrodenspitze und damit dem Bereich der höchsten Temperatur zugeführt wird. Die Druckerzeugung beispielsweise auf mechanischem Wege kann z. B. mittels Kolben, Transportschnecken o. dgl. erfolgen, die das Gut in den Ofen drücken; zur pneumatischen Förderung des Beschickungsgutes kann man dieses in geeigneter Weise unter einem ausreichend hohen Gasdruck halten. Durch die ständig nachdrückende Beschikkungssäule werden im Innern der Elektroden entstehende Anbackungen von Sinter- oder Schmelzprodukten, beispielsweise Schlacken, fortlaufend in das Bad geführt, wo gegebenenfalls, wie z. B. bei der elektrometallurgischen Kupferverhüttung, eine Trennung des Gutes in Schlacke, Stein und Metall erfolgen kann.
• Wird die Beschickung eines nach dem Verfahren gemäß der Erfindung betriebenen Schmelzofens unter einem mechanisch erzeugten auf die Beschickung wirkenden Druck durchgeführt, so ist es in der Regel zweckmäßig, die Beschickungssäule in der Hohlelektrode bis zu dem Niveau emporzuführen, an dem die druckerzeugende Vorrichtung in Wirkung tritt. Bei Herstellung des zur Einführung des Gutes in den Ofenraum notwendigen Druckes mit Hilfe von Gasen kann die Beschickungssäule in dem Hohlraum der Elektrode dem gewählten Gasdruck entsprechend niedrig gehalten werden. Man kann hierbei das Gut beispielsweise entweder dadurch in den Ofenraum hineindrücken, daß man oberhalb der stehenden Gutsäule einen ausreichend hohen Gasdruck aufrechterhält, die Einbringung der Beschickung in den Ofen kann aber auch in anderer geeigneter Weise, beispielsweise durch Einblasen o. dgl. erfolgen. Als druckerzeugendes Mittel kann z: B. ein Inertgas wie Stickstoff o. dgl. dienen, es kann aber auch ein Gas benutzt werden, das als Schutzgas dient oder bzw. und an der Reaktion teilnimmt. Man kann zum Zwecke der Druckerzeugung der Beschickung auch Stoffe zumischen, die entweder auf physikalischem oder chemischem Wege das Druckgas liefern, wobei dieses gegebenenfalls auch als Schutz-und bzw. oder Reaktionsgas wirken kann. Gleichzeitig können dem Beschickungsgut beigemischte flüssige oder feste Stoffe bzw. daraus entstandene Gase oder Gasgemische zur Einleitung oder Durchfühning von Reaktionen im Schmelzofen dienen, die z. B. zur Entfernung unerwünschter Begleitstoffe aus dem Schmelzgut auf chemischem oder physikalischemWege führen. Diese Maßnahmen können erfindungsgemäß auch dann angewendet werden, wenn die Einbringung des Gutes in den Schmelzofen durch die Hohlelektrode mittels eines auf mechanischem Wege erzeugten Druckes erfolgt, d. h. man kann hierbei für die Durchführung von Reaktionen in dem elektrischen Ofen benötigte Gase auch dann durch die Hohlelektrode einführen, wenn das Beschickungsgut z. B. mittels Kqlben, Transportschnecken o. dgl. in den Ofenraum gedrückt wird. Ebenso können bei dieser Ausführungsform der Erfindung auch Flüssigkeiten oder Feststoffe für irgendwelche Zwecke dem Beschickungsmaterial zugesetzt werden.
• Die Einbringung des Beschickungsgutes in den Ofen nach dem Verfahren gemäß der Erfindung kann durch einen oder auch durch zwei oder mehrere in der Elektrode bzw. den Elektroden vorgesehene Hohlräume erfolgen: Beispielsweise kann man die Reaktionspartner getrennt durch verschiedene in der Elektrode bzw. auch mehreren Elektroden vorgesehene Kanäle o. dgl. in den Ofenraum oder auch in verschieden heiße Zonen des Ofenraums einführen. Auf diese Weise kann man beispielsweise bei der elektrometallurgischen Metallgewinnung, wie der von z. B. Aluminium, Kupfer, Eisen und sonstigen Schwermetallen, Reduktion und Raffination in demselben Ofen gleichzeitig durchführen.
• Wird das Verfahren gemäß der Erfindung in der Weise durchgeführt, daß das Einbringen der Beschickung durch Gasdruck erfolgt und die hierzu angewendeten Gase nicht durch Reaktion im Ofen verbraucht werden, so können diese Gase ebenso wie die im Ofen entstehenden Gase in an sich bekannter Weise beispielsweise durch Abstichöffnungen oder nicht dicht abschließende Ofenabdeckungen o. dgl. abgeführt werden, oder aber man kann den Gasabzug nach einem nicht zum Stande der Technik gehörenden Vorschlag, für den durch die vorliegende Erfindung ein Schutz nicht beansprucht wird, auch so durchführen, daß man bei einer oder mehreren mit Längskanälen versehenen Elektroden in beliebigem Winkel hierzu, vorzugsweise rechtwinklig, Querkanäle bis zur Außenwandung anordnet, deren Öffnungen an der Außenwandung der gebrannten oder selbstbrennenden Elektrode bzw. Elektroden mit Verschlußplättchen o.dgl. aus leichtschmelzendem Material, z. B. Metall oder Kunstharz, zunächst gegen die Außenatmosphäre abgeschlossen sind. Mit fortschreitendem Abbrand der Elektrode bzw. Elektroden gelangen diese Verschlußstellen in den Ofenraum und damit in die Zone höherer Temperaturen, so daß die Verschlußmasse schmilzt bzw. sich zersetzt und die Gase oder Dämpfe durch die nunmehr freigelegten Öffnungen über die Querkanäle in die Längskanäle gelangen, durch die sie abgezogen werden.
• Das Abstechen der Reaktionsprodukte aus einem erfindungsgemäß betriebenen Elektroofen kann in an sich bekannter Weise diskontinuierlich, beispielsweise durch Kippen des Ofens oder durch Abstichöffnungen erfolgen. Die Entnahme der Reaktionsprodukte ist aber auch in der oben beschriebenen Weise über Quer-bzw. Längskanäle möglich. Insbesondere bei Elektroöfen, bei denen die Beschickung erfindungsgemäß durch Druck iii den Ofen eingebracht wird, läßt sich das Abführen der Reaktionsprodukte aus dem Ofen vorteilhaft wahlweise kontinuierlich oder diskontinuierlich so durchführen, daß man die entstehenden Reaktionsprodukte gegebenenfalls getrennt durch hebeartig wirkende Vorrichtungen, wie sie in ähnlicher Weise unter dem Namen Ahrentscher Stich bei der Bleigewinnung bekannt sind, abzieht. Dabei werden zweckmäßig die hierfür vorgesehenen Vorrichtungen für die Entnahme der Reaktionsprodukte bis zum Niveau der Schmelze hochgeführt. Durch die Wärmekapazität der Schmelze wird das Einfrieren der Reaktionsprodukte in den erfindungsgemäß vorgesehenen Abzugsvorrichtungen o. dgl. vermieden.
• Die Herstellung des Kanals bzw. der Kanäle, die zum Chargieren des Ofens oder auch zum Abzug von z. B. Gasen aus dem Ofen dienen, kann in an sich bekannter Weise erfolgen. So kann man bei gebrannten Elektroden z, B. die Hohlräume ausbohren oder in geeigneter Weise einformen. Bei selbstbrennenden Elektroden wird zweckmäßig ein in der Achse oder parallel zur Achse geführtes Rohr bzw. mehrere derselben beim Einstampfen der Elektrodenmasse eingebracht.
• Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird die Wärmewirtschaftlichkeit von Elektroöfen wesentlich gesteigert, da nicht wie bisher das gesamte Bad auf Reaktionstemperatur aufgeheizt werden muß, sondern dem Bad nur die zum Warmhalten notwendigeWärme zugeführt zu werden braucht. Gleichzeitig wird durch das Verfahren gemäß der Erfindung eine verbesserte Durchmischung der Reaktionsteilnehmer in dem zum Ablauf der Reaktion dienenden Raum erreicht, woraus sich eine Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit und daraus folgend eine Vergrößerung des Durchsatzes ergibt. Weiterhin ist es bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung, vorzugsweise bei endothermen Reaktionen, wie bei Dissoziationsvorgängen u. ä., möglich, die Gleichgewichtslage der ablaufenden Reaktionen infolge der verbesserten Temperaturverhältnisse nach der erwünschten Seite zu verschieben.

Claims (7)

1. PATE XTA\SPRCCHE: i. Verfahren zum Betrieb von Elektroöfen mit gebrannten oder im Ofen selbstbrennenden Elektroden, bei dem die Beschickung der Ofen durch Hohlelektroden erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut durch einen oder mehrere in der Elektrode bzw. den Elektroden vorgesehene Kanäle o. dgl. unter Druck, beispielsweise unter auf mechanischem oder pneumatischem Wege erzeugten Druck, in den Ofen eingebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, mittels dessen die Beschickung in den Ofen gedrückt wird, durch Kolben, Transportschnecken oder ähnliche auf mechanischem Wege wirkenden Druckvorrichtungen erzeugt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut durch einen ausreichend hohen Gasdruck in den Ofen eingebracht wird, wobei beispielsweise oberhalb der im Elektrodenhohlraum stehenden Gutsäule ein entsprechender Druck aufrechterhalten wird oder die Einbringung der Beschickung in den Ofen auf andere geeignete Weise, beispielsweise durch Einblasen o.dgl. erfolgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Beschickungsmaterial flüssige oder feste Stoffe zugemischt werden, die entweder auf physikalischem oder chemischem Wege ein druckerzeugendes Mittel liefern, wobei dieses gegebenenfalls auch als Schutz- oder bzw. und Reaktionsgas Anwendung finden kann.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Beschickungsmaterial in flüssiger oder fester Form Stoffe zugesetzt werden, die selbst bzw. die daraus entstehenden Gase oder Gasgemische zur Einleitung oder Durchführung von Reaktionen im Schmelzofen, beispielsweise zur Entfernung unerwünschter Begleitstoffe aus dem Schmelzgut auf chemischem oder physikalischem Wege, dienen.
6. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsteilnehmer getrennt durch verschiedene in einer oder auch mehreren Elektroden vorgesehene Kanäle o. dgl. in den Ofenraum oder auch in verschieden heiße Zonen des Ofenraums eingeführt werden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzug von Reaktionsprodukten aus dem Ofen mittels heberartig wirkender Vorrichtungen kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt wird.