DE918118C - Verfahren und Vorrichtung zum Verhuetten von Erzen oder metallischen Stoffen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Verhuetten von Erzen oder metallischen Stoffen

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DE918118C
DE918118C DEP3731A DE0003731A DE918118C DE 918118 C DE918118 C DE 918118C DE P3731 A DEP3731 A DE P3731A DE 0003731 A DE0003731 A DE 0003731A DE 918118 C DE918118 C DE 918118C
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furnace
reduction
reduction furnace
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melting furnace
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DEP3731A
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Henri Philipon
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00General methods of reducing to metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/02Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00General methods of reducing to metals
    • C22B5/02Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/10Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by solid carbonaceous reducing agents

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Verhütten von Erzen oder metallischen Stoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhüttung von Erzen oder metallischen Stoffen, die mit einem Brennstoff brikettiert sind.
  • In der Regel erfolgt die Reduktion von Eisenerzen od. dgl. in Hochöfen., die mit einer Mischung von stückigem Erz und Hochofenkoks beschickt werden, wobei der Verlauf der Reaktion eine verhältnismäßig lange Zeitdauer des Kontakts zwischen dem Erz und den reduzierenden Gasen erfordert, wenn nicht Apparaturen von vergleichsweise sehr großen Abmessungen und insbesondere großer Höhe verwendet werden.
  • Es sind bereits Verfahren bekannt, bei welchen das zu behandelnde, mit einem Brennstoff brikettierte Gut zunächst einer reduzierenden Behandlung in einem besonderen Reduktionsofen unterzogen und dann in dem Schmelzofen übergeführt und geschmolzen wird.
  • Bei diesen bekannten Verfahren, bei dem die Reduktionsgase durch im Unterteil des Reduktionsofens, und zwar eines gewöhnlichen Kupolofens, der wie ein Hochofen betrieben wird, angeordnete Düsen unter Blasen mit Luft mit einer Temperatur von etwa 6oo° eingeführt werden, wird aber ein vollkommener Verlauf der Reduktion nicht erzielt, weil die erzeugten reduzierenden Gase, deren Zusammensetzung der des Hochofengases, insbesondere hinsichtlich des C 0-Gehaltes entspricht, zu arm sind und außerdem nicht an die Stellen herangelangen, an denen sie wirken müssen. Bei dem Verfahren nach der Erfindung erfolgt die Reduktionsbehandlung in einem von dem Schmelzofen getrennten Reduktionsofen. Hierbei «-erden aber alle Nachteile der bekannten - Verfahren dadurch vermieden und es wird ein denkbar vorteilhafter Verlauf des Reduktionsvorganges dadurch erzielt, daß die reduzierenden Gase in den vertikalen Reduktionsofen in Teilströmen, in verschiedenen Höhenlagen desselben, eingeführt werden und derart in dem Reduktionsofen übereinanderliegende Zonen, in deren jeder eine intensive Einwirkung frischer Gase auf das Gut stattfindet, geschaffen werden.
  • Die hierdurch erzielte vorteilhafte Wirkung wird in weiterer Ausbildung der Erfindung noch dadurch verbessert, daß in aufeinanderfolgenden Höhenlagen des Reduktionsofens abwechselnd reduzierende Gase und Heißluft eingeleitet und derart aufeinanderfolgend abwechselnd Reduktions- und Verbrennungszonen geschaffen werden.
  • Die Unterteilung der vom Schmelzofen kommenden Gase und ihre Einleitung in den Reduktionsofen erfolgt zweckmäßig so, daß ein Teilstrom des aus dem oberen Teil des Schmelzofens abgezogenen reduzierenden Gases zwecks Abkühlung der Briketts in die untere Zone des Reduktionsofens, ein weiterer Teilstrom in den mittleren Bereich des Ofens und ein dritter etwas oberhalb dieser Zone in den Ofen eingeblasen wird und derart die abwechselnden Reduktions- und Verbrennungszonen in übereinanderanordnung gebildet werden.
  • Gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel erfolgen also in dem Reduktionsofen gemäß der Erfindung zwei Behandlungen- des Gutes mit reduzierenden Gasen und zwei Behandlungen mit Luft. Bei der Durchführung dieses Verfahrens steigt die Temperatur der reduzierenden Gase im Ofen von unten nach oben an, und die Temperatur der Briketts vermindert sich im oberen Teil des Ofens von oben nach unten, um dann eine mittlere Temperatur anzunehmen.
  • Die Zeichnung zeigt im Schnitt, schematisch und lediglich beispielsweise, ohne Beschränkung auf die dargestellte Ausführungsform die Gesamtheit der für die Durchführung des neuen Verfahrens verwendeten Vorrichtungen.
  • Mit A ist der Reduktionsofen und mit B der Schmelzofen bezeichnet. Dem Reduktionsofen werden die Briketts aus Erz und Kohle bei i im oberen Teil des Ofens aufgegeben. Einige Meter unterhalb der Aufgabestelle liegt die Heizzone 2 des Ofens, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch quer durch den Ofen verlegte Rohre 3 geschaffen wird, die Öffnungen von kleinem Durchmesser q. aufweisen, durch die verteilt kleine Mengen an heißer Luft eingeblasen werden. Diese heiße Luft bewirkt die teilweise Verbrennung der den Ofen durchströmenden Gase und erhitzt das Aufgabegut auf eine Temperatur, die iooo° erreichen kann.
  • Unterhalb dieser Heizzone liegt die Reduktionszone, in welche die reduzierenden Gase, die beispielsweise von dem Schmelzöfen B kommen, durch eine Reihe von in gleichen Abständen voneinander angeordneten Stutzen 5 eingeblasen werden, welche eine Vielzahl von kleinen öffnungen aufweisen, um derart die einwandfreie -Verteilung des Gases zu sichern.
  • Eine zweite untere Heizzone wird durch Röhren 6 aus einer feuerfesten Legierung geschaffen, die quer durch den Ofen verlegt sind und durch die Verbrennung eines Teils des Gases aus dem Schmelzofen B in der Kammer 7 auf Rotglut erhitzt werden.
  • Unterhalb dieser zweiten Heizzone und vorzugsweise am Boden des Ofens werden kalte Gase mit hoher Reduktionsfähigkeit durch die Düsen 8 eingeblasen. Diese Gase steigen im Ofen unter Kühlung der Agglomerate, welche am Boden des Ofens A durch eine geeignete Vorrichtung, wie die Klappe 9, abgezogen werden, auf.
  • Im oberen Teil des Reduktionsofens A werden die reduzierenden Gase bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur abgezogen. Sie enthalten gegebenenfalls Kohlenwasserstoffe, die aus der Destillation der flüchtigen Bestandteile, die in den Briketts bzw. Agglomeraten enthalten sind, stammen.
  • Diese Gase können durch einen Ventilator, wie bei io angedeutet, abgesaugt und in eine Entteerungsvorrichtung i i eingeführt werden. Nach Entteerung können sie dann für die verschiedensten Heiz- usw. Zwecke verwendet werden.
  • Die am Boden des Reduktionsofens A abgezogenen Agglomerate werden dem Schmelzofen B aufgegeben.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel besteht dieser Schmelzofen B aus einem vertikalen Zylinder. Er ist an seinem Boden mit wassergekühlten Düsen 13 für die Einführung eines sauerstoffhaltigen, auf hohe Temperatur erhitzten Gases ausgerüstet. Der obere Teil des Ofens B trägt einen Aufgabetrichter 12, dem die Agglomerate gegebenenfalls in Mischung mit einem Flußmittel aufgegeben werden. Dieser Ofen B wird außen durch Berieselung mit Wasser mittels einer Verteilungsvorrichi4 gekühlt. Das geschmolzene Eisen wird am unteren Ende des Ofens durch ein Gußloch 15 und die Schlacke durch eine obere Öffnung 16 abgezogen.
  • Die Gase können aus dem Schmelzofen B durch einen Ventilator 17 abgezogen werden. Ein -Teil dieser Gase wird durch eine Rohrleitung 18 in den Reduktionsofen A eingeführt, der Rest bleibt für verschiedene thermische Verwendungszwecke verfügbar.- Die Erhitzung der Gase erfolgt in dem Erhitzer i9, der mit durch die Rohrleitung 2o eingeführtem Gas beheizt wird. Die kalten sauerstoffhaltigen Gase werden in den Erhitzer i9 durch die Rohrleitung 22 eingeführt und die Abgase durch den Kamin 2o abgezogen. Die heißen sauerstoffhaltigen Gase werden durch die Rohrleitung 23 dem Verteiler 24 zugeführt, welcher sie verteilt und über die Leitungen 13 dem Schmelzofen B zuführt.
  • Das beschriebene Verfahren und die zu seiner Durchführung dienende Vorrichtung können auch für die Reduktion von anderen, nicht eisenhaltigen Metalloxyden, die beispielsweise Zinn, Nickel, Kobalt, Mangan, Chrom enthalten, Verwendung finden.
  • In diesem Falle werden aus den Agglomeraten, welche den Reduktionsofen A verlassen, in dem Schmelzofen B die geschmolzenen oder verdampften Metalle erzeugt. Die Verdampfung verläuft im Falle der Behandlung von Agglomeraten, die Zink enthalten, vollkommen. Wenn der Schmelzofen mit einem sauerstoffhaltigen Gas mit geringem Stickstoffgehalt geblasen wird, so erhöht sich die Konzentration des metallischen Zinks in den Gasen, wodurch die Kondensation des Metalls erleichtert wird.
  • Der Schmelzofen kann mit auf eine Temperatur, die im allgemeinen niedriger als die der Hochöfen ist und in der Größenordnung von 6oo° liegen kann, erhitzter Luft oder mit einer Mischung von Heißluft und Sauerstoff oder von Sauerstoff mit Wasserdampf, die zweckentsprechend erhitzt worden sind, gespeist werden. Er kann auch mit einem sauerstoffhaltigen Gas, welchem Masut beigemischt ist, geblasen werden.
  • Der Reduktionsofen erhält im allgemeinen das aus dem Schmelzofen stammende Gas. Die Reduktionsvorgänge in diesem Ofen verlaufen um so schneller, je höher der Kohlenoxydgehalt der eingeführten Gase ist.
  • Ferner kann das neue Verfahren auch für die Behandlung von komplexen Erzen, die im wesentlichen Zink, Blei, Kupfer, Zinn, Gold oder Silber enthalten, benutzt werden. Auch in diesem Falle werden die den Reduktionsofen verlassenden Agglomerate dem Schmelzofen aufgegeben. Das Kupfer und gegebenenfalls die Edelmetalle sammeln sich in einem Stein am Boden des Ofens; die Metalle, wie Zinn, Blei und Zink, werden verdampft und aus dem oberen Teil des Ofens mit den Reduktionsgasen abgezogen.
  • Dieses Verfahren ermöglicht es, Gußeisen bzw. Metalle von hoher Qualität aus mehr oder weniger stark oxydierten Metallabfällen zu erhalten, wie aus vorher gemahlenen Drehspänen.
  • Die gemahlenen Dreh- oder Hobelspäne werden mit einem Brennstoff brikettiert und im Reduktionsofen behandelt. Ihre spätere Behandlung im Schmelzofen ergibt ein völlig desoxydiertes Metall.
  • Wenn der Reduktionsofen mit Agglomeraten bzw. Briketts, die aus Brennstoffen bestehen und kein Erz enthalten, beschickt wird, so ergeben sich verkohlte Briketts von hoher Widerstandsfähigkeit, welche für zahlreiche Verwendungszwecke und insbesondere an Stelle von Koks in metallurgischen Öfen verwendet werden können.
  • Der Reduktionsofen kann auch für die unmittelbare Verkohlung von Brennstoffen verwendet werden, die in diesem Zustand ein zweckmäßiges Verhalten beim Brand aufweisen, wie von Holz, Braunkohle und Briketts aus verschiedenen Kohlen. Auf diese Weise werden verkohlte Brennstoffe, wie Holzkohle, Halbkoks usw., und hochwertige Nebenprodukte, wie Teer, Gas usw., erhalten. Das durch den Reduktionsofen erzeugte Gas kann im Kreislauf in dem gleichen Ofen wieder verwendet werden, wenn dieser nicht befriedigend arbeitet.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Verhüttung von Erzen oder metallischen Stoffen, die mit einem Brennstoff brikettiert sind, mittels eines Reduktions- und eines hiervon getrennten Schmelzofens unter Verwendung der in diesem erzeugten reduzierenden Gase für den Betrieb des Reduktionsofens, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierenden Gase in Teilströme aufgeteilt und solche Teilströme in verschiedenen Höhenlagen des vertikalen Reduktionsofens in diesen eingeleitet werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch abwechselndes Einleiten von reduzierenden Gasen und Heißluft in aufeinanderfolgenden Höhenlagen übereinanderliegend abwechselnde Reduktions- und Verbrennungszonen geschaffen werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des aus dem oberen Teil des Schmelzofens abgezogenen reduzierenden Gases in die untere Zone des Reduktionsofens zwecks Abkühlung der Briketts, ein weiterer Teilstrom zwecks Bildung einer ersten Verbrennungszone in den mittleren Bereich des Ofens und ein dritter Teil etwas oberhalb der ersten Verbrennungszone in den Ofen eingeblasen wird. q..
  4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den obersten Teil des Reduktionsofens zwecks Bildung einer Heizzone in diesem Bereich Heißluft eingeblasen wird.
  5. 5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i his q., gekennzeichnet durch einen vollkommen zylindrischen Schmelzofen von geringer Höhe und einen ebenfalls zylindrischen Reduktionsofen, wobei der Schmelzofen in der Nähe seines oberen Endes mit einer Abführungsleitung für reduzierendes Gas versehen ist, die sich in eine Mehrzahl von Leitungen verzweigt, von denen eine in einen Lufterhitzer und andere in die untere Zone des Reduktionsofens, eine Verbrennungskammer und in den mittleren Bereich des Reduktionsofens einmünden.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Lufterhitzer kommenden Heißluftleitungen in den unteren Teil des Schmelzofens sowie in die Verbrennungskammer und in den oberen Teil des Reduktionsofens einmünden.
  7. 7. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i bis 3 zur Behandlung von oxydischen Zink-, Mangan-, Chrom-., Blei- usw. Erzen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Reduktionsofen die Reduktion des Oxyds und unter Umständen die Anreicherung des Metalls durchgeführt und dieses anschließend im Schmelzofen behandelt wird, wo es verdampft oder im Tiegel gesammelt wird. B. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i bis q. zur Behandlung mehr oder weniger oxydierter, eisenhaltiger Stoffe, die mit Brennstoff brikettiert sein können oder nicht und als solche oder in mit einem Brennstoff brikettiertem Zustande zunächst in einem Reduktionsofen und anschließend in einem Schmelzofen behandelt werden. g. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i zur Herstellung geschmolzener oder verflüchtigter Metalle und von Gas mit hohem Wärmewert, die sich im Reduktionsofen bilden. io. Anwendung der Behandlung im Reduktionsofen nach Anspruch i bis 3 zur Herstellung von Holzkohle, Halbkoks und wertvollen Nebenprodukten, wie Teer, Gasen usw., aus nicht verkohlten Brennstoffen. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 111 043, 158 839.
DEP3731A 1947-10-30 1950-09-29 Verfahren und Vorrichtung zum Verhuetten von Erzen oder metallischen Stoffen Expired DE918118C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1222952B (de) * 1957-12-27 1966-08-18 Inland Steel Co Verfahren zum Reduzieren von feinverteiltem Eisenerz und zum Schmelzen des reduzierten Eisens
DE1238941B (de) * 1957-01-15 1967-04-20 Inland Steel Co Verfahren zum Reduzieren von zerkleinertem oxydischem Eisenerz unter Verbrennung von kohlenstoffhaltigem Brennstoff mit sauerstoffreichem Gas

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DE111043C (de) *
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