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Verfahren zur Erzeugung von Eisen oder Eisenlegierungen oder ähnlichen
schwer schmelzbaren Metallen Eisen und Eisenlegierungen sind schon durch Reduktion
von Eisenerzen mit festem Brennstoff in chargenweise betriebenen Drehflammöfen reduziert
worden. Die Beschickung bestand aus Eisenerzen, Reduktionsmitteln und Zuschlägen,
wie Kalk, Dolomit od. dgl. Sie wurde unmittelbar mit heißen Feuergasen erhitzt,
bis das Eisen oder die Eisenlegieru@ngen reduziert und geschmolzen waren.
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Bei diesem Verfahren strömen die Ofengase mit hohen Temperaturen aus
dem Reduktionsofen ab. Um ihren hohen Wärmeinhalt auzurnutzen, hat man die Gase
zunächst zum Brennen und Erhitzen der schwer schmelzbaren Zuschläge, wie Kalkstein,
Dolomit od. dgl., verwendet. Das Brennen und Erhitzen geschah in einer Drehtrommel,
aus der die Gase zur weiteren Verwertung ihrer Wärme durch einen Vorwärmafen für
die Erze und weiter durch einenLuftvorwärmer geleitet wurden. DieseArbzitsweise
hatte den Vorteil, daß unerwünschte Schme12-erscheinungen bei der Ausnutzung der
Ofengase unterbunden wurden, die z. B. auftraten, wenn die Abgase des Reduktionsofens
zuerst zur unmittelbaren Vorwärmung des Erzes benutzt wurden. Ferner konnte die
aus dein Reduktionsofen mit den Gasen abgeführte Wärme für das Verfahren selbst
ausgenutzt werden.
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Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung dieses Verfahrens.
Sie besteht darin, daß das
Brennen und Erhitzen der schwer schmelzbaren
Zuschlüge und -die Vorwärmung des Erzes in demselben Ofen durchgeführt werden. Es
hat sich nämlich gezeigt, daß auch ein Gemisch des Erzes und der schwer schmelzenden
Zuschläge den hohen Temperaturen der den Reduktionsofen verlassenden Gase ausgesetzt
werden kann, ohne d'aß störende Überhitzungen des Gemisches eintreten. Es findet
nur ein Fritten oder Sintern .des Gemisches statt, und es, ergibt sich eine Reihe
von Vorteilen. Insbesondere wird das Schüttgewicht des Gemisches von Erz und Zuschlägen
wesentlich erhöht. Daraus wiederum ergibt sich der Vorteil, daß mit der Charge eine
wesentlich .größere .Erzmenge in den Reduktionisofen gebracht werden kann. Die Leistung
dies Ofens wird also beträchtlich erhöht, und zwar können Leistungssteigerungen
bis zu 500/0 erzielt «-erden.
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Ein weiterer bedeutender Vorteil ergibt sich bei der Verarbeitung
von feinen [Erzen oder Erzen, die r el großen Staubanteil haben. Es hat sich nämlich-,.gezeigt,@
dU in dem Gemisch von schwer schmelzbaren Zuschlägen und Erzen der 'Staub und das
Feinkorn bei der Erhitzung in der Beschickung festgehalten werden. Ferner finden
eine gute Mischung und eine enge Anlagerung von Erz und Zuschlägen statt, die sich
sehr günstig auf .den Reduktionsprozeß auswirken. Die Verstaubungsverluste, de bei
der bisherigen getrennten°Vorwärmung von Zuschlägen und Erzen, teils im Reduktionsofen,
teils bei der Vorwärmung, auftraten, werden wesentlich herabgesetzt oder vollständig
vermieden.
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Auch wird eine wesentliche Vereinfachung der Ofenanlage erreicht,
denn es ist außer dem Reduktionsofen nur noch ein einziger Vorwärmeofen für die
Beschickung erforderlich, an den sich ein L.uftvorwärmer und gegebenenfalls noch
ein Vorwärmer fürdasReduktionsmittel anschließ.en:können.
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Dem mit den Reduktionsgasen zu erhitzenden Gemisch von Zuschlägen
und Erzen kann auch schon ein Teil des Reduktionsmittels, z. B. Koksgrus, Anthrazit,
Magerkohle, Grudekoks, Schwelkoks od.:dgl., zugesetzt werden. Dann tritt bei der
Erhitzung eine teilweise Reduktion .des Erzes ein, die bis zur Bildung von Eisenschwamm
führen kann und eine weitere Erhöhung des Schüttgewichtes mit sich bringt. Dadurch
wird außer einer weiteren Steigerung des Chargengewichtes auch eine Verkürzung der
Chargendauer erreicht.
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Werden Erze verarbeitet, die außer Oxyden von Eisen oder anderen schwer
schmelzbaren Metallen verflüchtigungsfähige Metalle, wie Zink, Blei, Zinn, Antimon,
Arsen od. dgl., in Form von. Oxyden oder Sulfiden enthalten, .so werden diese Metalle
bei der Vorwärmung weitgehend verflüchtigt. Die im wesentlichen als Oxyde mit den
Abgasen fortgeführten Metalle können in bekannter Weise gewonnen werden. Ferner
ist mit der erfindungsgemäßen Erhitzung eine starke Entschwefelung verbunden, so
daß der Reduktionsofen ein sehr schwefelarmes Erz selbst aus Ausgangsstoffen erhält,
die Schwefelgehalte von 2 0l0 .oder mehr, z. B. 5 %, 6 % und darüber, haben. Eine
Anlage für die Durchführung des Verfahrens gemäß -der Erfinidung ist in der Zeichnung
beispielsweise und schematisch dargestellt.
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Abb. i zeigt eine Seitenansicht, Abb. 2 einen Gru.ndriß.
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i :ist der an sich bekannte liegende Reduktionsofen, der z. B. mit
einem Kohlenstaubbrenner 2 befeuert wird und kippbar und in waagerechter .und schräger
Lage drehbar angeordnet ist. Außerdem kann der Ofen um 36o°' in waagerechter Ebene
geschwenkt werden, so d@aß wechselweise beide Ofenköpfe vor den Brenner gestellt
und der Ofen zwecks Beschickung vor eine besondere Chargiereinrichtung gebracht
werden. kann. Aus dem dem Brenner gegenüberliegenden Ofenkopf treten die Gase unmittelbar
in den Vorwärmofen 3, der als drehbares, etwa waagerecht liegendes Rohr ausgebildet
ist. Der Ofen wird durch die verschließbaren öffnun gen 4 beschickt und entleert.
Aus Odem Ofen 3 strömen die Gase durch das Standrohr 5 in. den Lufterhitzer 6 und
weiter in die Einrichtung 7 für die Vorwärmung des Reduktionsmittels, aus der sie
gegebenenfalls durch .eine Gasreinigung in die Esse abgeführt werden. 8 ist die
ian sich bekannte Beschickungseinrichtung des Reduktionsofens. Der Ofen kann z.
B. zwecks Auskleidens mit einem feuerfesten Futter senkrecht gestellt werden, wie
die strichpunktierten Linien in Abb. i zeigen. Beispiel z In dem Reduktilon.sofen
i wurde eine aus 30t Knesabbränden, 15 t Kalkstein, io t Koksgrus bestehende Charge
in bekannter Weise reduziert. Die Chargendauer war etwa 7 Stunden. Aus dem Redukbionsofen
traten die Verbrennungsgase mit Temperaturen von etwa ioroio his 1200° aus. Die
Gastemperaturen stiegen bis zum Ende der Charge bis auf etwa i5oo° an.
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In den Vorwärmofen 3 wurde die gleiche Charge, 30 t Kiesabbrände,
15 t Kalkstein, jedoch ohne Brennstoff, zu Beginn der Chargendlauer eingeführt.
In (dem Ofen fand eine gute Mischung von. Erz und Kalkstein statt. Die Kohlensäure
wurde aus dem Kalkstein praktisch restlos ausgetrieben. Der Kie.sab'brand enthielt
56,55% Gesamt-Fe, 8,76% S[02, 2,10% S, Schüttgewicht i,46 t/m3.
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Der Kalkstein hatte 950/0 Ca Co", 21/o . SiO2, 42 % Glühverlust, Schüttgewicht
1,65 tlm3.
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Die Siebanalyse ,der Kiesa#bbrände war6bis io mm 7,70/0, 4 bis 6 mm
11,85%, 2 bis 4 mm 17%, i bis 2 mm i2,o5%, unter i mm 5o,8%.
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Der Kalkstein hatte leine Korngröße von etwa 15 bis 20 mm. Das Gemisch
blieb etwa 6 Stunden im Vorwärmofen 3, Es wurde mit Temperaturen von etwa goo .bis
iioo° aus dem Vorwärmofen abgezogen und nach Austrag der vorhergehenden Charge in
den Reduktionsofen gebracht.
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Das Gemisch enthielt dann durchschnittlich 44% Fe, 0,28'% S, 'i,4%
Glühverlust. Sein Schüttgewicht war 2,o3 t/m3.
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Würde der Kalkstein für sich getrennt erhitzt worden sein, so hätte
er nach dem Brennen ein Schüttgewicht von i,i t/m3 gehabt, und es würde
das
Schüttgewicht der Mischung von getrennt vorgewärmtem Erz und getrennt gebranntem
Kalk-' stein 1,4 t/ms betragen haben. Durch die erfindumWsgemäße Vorwärmung wurde
also eine Erhöhung des Schüttgewichtes um etwa 45 % erzielt.
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Die erfindungsgemäß vorgewärmte Mischung von Eisenerz und Kalk hatte
eine leicht gesintertekörnige Beschaffenheit, in der die Kalkstückchen von Erz umhüllt
und mit der Erzhülle mehr oder weniger stark verfrittet waren. Diese Beschaffenheit
eignet siech vorzüglich für die Reduktionsarbeit, die gegenüber der bekannten Arbeitsweise
um .etwa 1/2 Stunde kürzer war.
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In ähnlicher Weise können auch z. B. Nickelerze, Kupfererze, Kupferrückstände,
eisenhaltige Schlacken usw. verhüttet werden. Beispiel 2 Es wurde ein Kiesabbrand
in der gleichen Weise verarbeitet. Seine Zusammensetzung war Gesamt-Fe 43,$%, Zn
7,90/", Pb o,70/0, S 5,2"/o, Si02 i2"/0, CaO i,3"/0.
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Dem Gemisch aus Kalkstein und Kiesabbrand wurden nach einer Erhitzungsdauer
von etwa 2 Stunden im Vorwärmofen 3 t Koksgruß zugesetzt. Nach Beendigung der Vorwärmung,
die etwa die gleiche Zeit wie vorher dauerte, enthielt das Gemisch noch Zn 1,5 %,
Pb o,2 1/o, S 2,40/0. Das !Eisen lag im 'Gemisch nur noch zu 25 % .als Oxyde und
im übrigen als Eisenschwamm vor. Die Arbeitsweise im Vonvärmofen und im Reduktionsofen
war die gleiche wie im Beispiel i. Die Chargendauer des Reduktionsofens verkürzte
sich auf 6 Stunden.