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Verfahren zur Verhüttung von Eisenerzen zur Erzeugung von Roheisen
und Ferrolegierungen im Schachtofen Zur Verhüttung von Eisenerzen zwecks Erzeugung
von Roheisen und Ferrolegierungen im Schachtofen ist es bereits bekannt, in diesen
gasförmige Brennstoffe, wie z. B. Kohlenwasserstoffe oder Ersatzstoffe, z. B. vorgewärmtes
Gichtgas, hierfür zusammen mit Luft durch übereinander angeordnete Düsen in den
Schacht einzuführen.
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In neuerer Zeit hat die Verhüttung von Eisenerzen in Hochöfen, die
mit an Sauerstoff angereichertem Wind betrieben werden, sehr an Interesse gewonnen.
Die Fachwelt ist sich über einige Vorteile des Sauerstoffbetriebes einig, von denen
nur folgende erwähnt seien: Die Leistung vorhandener Ofen wird gesteigert; beim
Bau neuer Ofen ist es richtig, eine geringere Schachthöhe vorzusehen oder sogar
zum Niederschachtofen überzugehen, weil beim Sauerstoffbetrieb die in den Ofen eingeführte
Windmenge entsprechend dem Grad der Sauerstoffanreicherung des Windes geringer wird
und die deshalb geringeren Abgasmengen im Ofen ihre fühlbare Wärme rascher an die
Beschickung abgeben. Sind die Abgase aber in einer bestimmten Schachthöhe einmal
auf roo° abgekühlt, dann ist es zwecklos, sie noch weiter durch die Beschickung
zu leiten. Wird deshalb ein niedrigerer Schacht angewendet und wird dadurch das
Gewicht der Beschickungssäule kleiner, dann braucht nicht mehr hochwertiger, druckfester
Koks angewendet zu werden, sondern es genügen minderwertige Brennstoffe. Da beim
Sauerstoffbetrieb in der Ebene der Formen viel höhere Temperaturen herrschen, können
auch die schweren reduzierbaren Bestandteile der Erze, die bisher in die Schlacke
gingen, gewonnen werden. Es ist also möglich, auf diese Weise hochprozentige Ferrolegierungen
herzustellen, wie man auch höher schmelzende Schlacken, wie z. B. Kalziumaluminatschlacken
oder Magnesiumsilikat5chlacken, erzeugen kann.
Die Erfinder haben
festgestellt, daß die Eisenerzverhüttung mit Sauerstoff oder mit an Sauerstoff angereichertem
Wind insgesamt viel vorteilhafter als die bisher übliche Arbeitsweise ist: Als einen
tatsächlichen Mangel des Sauerstoffbetriebes aber haben sie erkannt, daß die Vorbereitung
der Erze im Schacht für die Reduktion infolge der geringeren Abgasmenge unvollkommen
wird, und zwar selbst dann, wenn man den Niederschachtofen anwendet. Zu dieser Vorbereitung
gehört in jedem Fall die Beseitigung des Feuchtigkeitsgehaltes und des Hydratwassers.
Die hierfür aufzuwendende Wärme muß also beim Sauerstoffbetrieb durch die Verbrennung
von C mit an 02 angereichertem Wind erzeugt werden, d. b. auf einem Wege, der kostspieliger
ist, als wenn der Kohlenstoff durch nicht angereicherten Wind verbrannt würde.
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Diesen Nachteil zu beseitigen ist der Zweck der Erfindung, und zwar
geschieht dies im wesentlichen durch die Anwendung eines Schachtofens, bei dem Windformen
in mehreren übereinanderliegenden Ebenen angeordnet sind, und durch einen solchen
Betrieb dieses Ofens, daß mindestens die in der untersten Ebene liegenden Windformen
mit Sauerstoff oder an Sauerstoff angereichertem Wind und die in der obersten angeordneten
mit Wind atmosphärischer Zusammensetzung betrieben werden. Werden z. B. zwei Formenebenen
vorgesehen und die Windformen in der oberen Ebene mit Wind der atmosphärischen Zusammensetzung
beliefert, dann ist die in dieser oberen Formenebene erzeugte Wärme billiger als
die in der unteren Formenebene erzeugte, die Kosten für die Anreicherung des Sauerstoffes
sind also nur für einen Teil des gesamten, zur Verbrennung gelangenden Sauerstoffes
aufzubringen, und die in der unteren Ebene erzeugte hochwertige Wärme dient nur
für die Durchführung der Reaktionen, die mit der geringwertigen Wärme nicht durchzuführen
sind, während die in der oberen Formenebene erzeugte Wärme im wesentlichen der Vorbereitung
der Erze für die Verhüttung dient.
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Hochöfen mit zwei Windformenebenen sind an sich bekannt, und zwar
ist bisher die zweite obere Ebene als Hilfsformenebene bei den meisten Ausführungsformen
in der Rast vorgesehen worden. Man hat jedoch mit dieser Anordnung ganz andere Zwecke
verfolgt als die Erfindung und diese Ofen auch anders betrieben: bekanntlich neigt
die Minette beim Verhütten zum Hängen. Um dieses Hängen zu vermeiden, wurde Wind
durch die in der Rast angeordneten Hilfsformen eingeführt. Aber auch die Hauptformen
in der unteren Ebene wurden nur mit Wind atmosphärischer Zusammensetzung betrieben.
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Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird nicht nur der obenerwähnte,
allerdings wesentliche wirtschaftliche Vorteil erzielt, sondern darüber hinaus noch
folgende Verbesserung bezüglich der Reaktionen selbst: Da die Temperatur in der
Hilfsformeiiebene nicht mehr so hoch ist wie in. der Hauptformenebene, gelingt es,
einen Teil der bei der Verbrennung primär entstandenen C02 an der Reduktion mit
C zu C O zu verhindern; denn die Geschwindigkeit der Reduktion der CO, zu
C O ist von der Temperatur des Kokses abhängig. Dadurch tritt gleichzeitig eine
Verminderung des Brennstoffverbrauches je Tonne erzeugten Metalls ein.
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Der CO.-Gehalt der Abgase erfährt aber nicht nur auf diese Weise eine
Steigerung, sondern gleichzeitig noch dadurch, daß die indirekte Reduktion erhöht
wird; denn durch, die Anordnung mehrerer Windformenebenen wird im Ofen über einen
größeren Raum eine Temperatur erhalten, bei der die Reaktionen, z. B. die Reduktion
des Erzes durch C O, wobei C O zu C 02 wird, noäh mit genügender Geschwindigkeit
verlaufen.
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. Wenn man das Verfahren gemäß der Erfindung mit einer solchen 02
Anreicherung durchführt, daß der Wind mehr als 25 °/0 02 enthält, dann werden das
erschmolzene Metall und die Erze weitgehend entschwefelt. Das Verfahren gemäß der
Erfindung eignet sich deshalb insbesondere zur Verhüttung von Erzen mit hohem Kiesel,s,äu.rege@h.alt,
die zur Zeit mit saurer Schlackenführung und nachfolgender Entschwefelung durch
Soda verhüttet werden. Beim Verfahren gemäß der Erfindung erübrigt sich jedoch die
nachträgliche Sodaentschwefelung. Außerdem können die Erze mit noch saurer Schlackenführung
geschmolzen werden, als es im Hochofen möglich ist, weil die Schlacke heißer wird
und daher ein noch- niedrigeres Verhältnis an
gestattet. Der Möller kann also einen geringeren Kalkzusatz erhalten, und auch dadurch
kann der Kokszusatz entsprechend erniedrigt werden.
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hTatürlich kann das Verfahren gemäß der Erfindung auch mit mehr als
zwei Windformenebenen betrieben werden, also z. B. mit drei oder vier. Man kann
das Verfahren auch so durchführen, daß der Sauerstoffgehalt des Windes von der unteren
Windformenebene nach den oberen Ebenen fortschreitend abnimmt.