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Verfahren zum Verhütten von Eisenerzen Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zum Verhütten von Eisenerzen. Bei dem augenblicklichen Stand des
Eisenhüttenwesens verwendet man Schachtöfen, deren Beschickung eine Höhe von a0
bis 30 m besitzt. Man ist hierbei von der Erwägung ausgegangen, eine möglichst
weitgehende, indirekte Reduktion der Eisenoxyde zu erreichen und die Wärme der Ofengase,
die aus der Reduktions- und Schmelzzone stammt, so gut wie möglich auszunutzen.
Die große Höhe der Beschickung hat aber andererseits zur Folge, daß ein sehr großer
Druck auf die unteren Teile derBeschickung ausgeübt wird, daß diese also sehr fest
sein muß; daneben ist zu fordern, daß der Möller genügend grobstückig ist, um den
Wind gut und gleichmäßig durchzulassen. Bei Feinerz kann man dieser Forderung dadurch
entsprechen, daß man dieses sintert; bei den Brennstoffen ist man gezwungen, sogenannten
Hüttenkoks, .d. h. einen sehr grobkörnigen und sehr festen Koks, zu verwenden. Es
ist aber bekannt, daß Steinkohle, die zur Herstellung eines solchen Kokses geeignet
ist, nur an einzelnen Lagerstätten vorkommt und daß es weite Striche der Erde gibt,
wo eine derartige Kohle fehlt.
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Bei einem anderen bekannten Verfahren wird Eisenerz fein gemahlen
und zusammen mit Steinkohle oder Koks, mit gebranntem Kalk sowie Wasser zu einer
steifen Paste gemischt. Aus dieser werden Kugeln hergestellt; die Kugeln stellen
aber nur einen Teil der Beschickung dar, während der andere Teil aus Koks oder Steinkohle
besteht. Die Verhüttung erfolgt unter anderem im Hochofen.
Der letzterwähnte
stückige Brennstoff ist somit der innigen Berührung mit den Erzteilen, welche sich
im Innern der Kugeln befinden, entzogen. Ferner ergibt sich bei der Verwendung von
Steinkohle als zusätzlicher Brennstoff der Nachteil, daß diese beim Erhitzen im
Hochofen je nach ihren Eigenschaften zerfällt oder zusammenbackt. In beiden Fällen
werden die zwischen den Erz-Kohle-Kugeln befindlichen Hohlräume verstopft und für
den Durchgang des Windes gesperrt. Verwendet man dagegen als zusätzlichen Brennstoff
Hüttenkoks, so steht das im Widerspruch zu der Aufgabe, die der Erfindung zugrunde
liegt und die gerade darin besteht, die Verhüttung ohne Anwendung von Hüttenkoks
durchzuführen. Mit diesen Nachteilen des Verfahrens steht im Einklang, daß das Verfähren
in den Jahrzehnten, in denen es schon bekannt ist, keine praktische Verwendung gefunden
hat.
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Die Erfindung bringt eine Lösung für die Aufgabe, das Verhüttungsverfahren
im Schachtofen auch mit solchen Brennstoffen durchzuführen, die zur Bildung grobstückigen
und sehr festen Kokses ungeeignet sind, unter Verwendung eines Hilfsmittels, das
bei der Verhüttung selbst fortlaufend anfällt. Die Lösung besteht darin, daß die
Briketts aus mindestens einem Teil der zu verhüttenden Erzmenge und der Gesamtmenge
des Brennstoffes, z. B. einer zur Herstellung von Hüttenkoks ungeeigneten Steinkohle,
bestehen, daß die Briketts in dem Schachtofen, z. B. einem Wassermantelofen, unter
Einhaltung einer Beschickungshöhe von etwa 1,5
bis 3 m über der Düsenebene
heruntergeschmolzen werden und daß aus den Gichtgasen nach Entstaubung Teer in zwei
Stufen derart ausgeschieden wird, daß in der ersten Stufe ein Dickteer anfällt,
der als Bindemittel für die Briketts benutzt wird, in der zweiten Stufe dagegen
ein dünnflüssiger Teer.
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Als Brennstoff kann man bei diesem Verfahren vor allem Steinkohlen
verwenden, die zur Herstellung von Hüttenkoks nicht geeignet sind, d. h. also solche,
die schlecht kokbar sind (schlecht backende Kohlen). Hierzu zählen beispielsweise
die Saarkohle, auch viele französische Kohlen, insbesondere lothringische Kohlen.
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Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, daß es
möglich ist, sowohl eine Schlwelung wie auch eine Verhüttung in einem Schachtofen
mit ganz ungewöhnlich niedrigen Beschickungssäulen durchzuführen. Dabei halten sich
die Gichtgastemperaturen immer noch in erträglichen Grenzen. Die geringe Höhe der
Beschickungssäule hat zur Folge, daß der Schachtofen entsprechend niedrig und demgemäß
auch billig in der Anschaffung ist. Desgleichen brauchen die zu verhüttenden Stoffe
nicht mehr so hoch gefördert zu werden wie sonst. Schließlich ist auch der Winddruck
wesentlich niedriger als bisher, so daß sich nach allem aus diesem Verfahren eine
fühlbare Verbilligung des bekanntenHochofenverfahrens ergibt.
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Ein weiterer Vorteil beider Erfindung liegt darin, daß man nicht,
wie bei der Herstellung vonHüttenkoks, gezwungen ist, eine hoch aufbereitete Steinkohle
mit einem Aschengehalt von höchstens 6 bis 81/o zu verwenden. Man kann in vielen
Fällen sogar unaufbereitete Steinkohle verarbeiten. Es ist auch nicht erforderlich,
die Zerkleinerung als Vorbereitung der Brikettierung sehr weit zu betreiben. Man
kann vielmehr noch eine gute Zusammensetzung und Bindung der Brikette erreichen,
wenn der :Brennstoff, z. B. Steinkohle, in einer Stückgröße von o bis 5 mm vorliegt.
Bei Erz kann man sogar ein etwas größeres Korn zulassen, nämlich o bis etwa zo mm.
Die Brikette werden zweckmäßig in Eiform auf Walzenpressen hergestellt; auch wenn
man andere Formen verwendet, ist es vorteilhaft, die Kanten und Ecken, gegebenenfalls
auch die Außenflächen der Brikette abzurunden.
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Die Erfindung gibt weiter einen Weg an, ein Bindemittel zu verwenden,
das bei der betriebsmäßigen Durchführung des neuen Verfahrens ständig anfällt. Die
Brikette, die in den Verhüttungsofen gebracht werden, werden nämlich im oberen Teil
des Ofens geschwelt. Die aus diesem abziehenden Gase und Dämpfe werden verwertet,
indem man sie zunächst durch eine Staubkammer oder eine ähnliche Entstäubungseinrichtung
ziehen läßt. Dort fällt ein wesentlicher Teil des Staubes aus. Alsdann werden die
Dämpfe in einer ersten Kondensationseinrichtung behandelt und teilweise zu einem
bei etwa i5° C dickflüssigen bis festen Teer (sogenannten Dickteer) verdichtet.
In dieser Kondensationseinrichtung fällt aber nicht nur dieser Teer aus, sondern
mit ihm der größte Teil des restlichen Staubes. Die abziehenden Dämpfe werden in
einer zweiten Kondensationseinrichtung zu einem dünnflüssigen Teer niedergeschlagen.
Dieser zweite Teer kann in an sich bekannter Weise durch fraktionierte Destillation
zu Verkaufsprodukten, wie z. B. Benzin, Dieselöl usw., weiterverarbeitet werden.
Der Dickteer ist dagegen durch Staub sehr stark verunreinigt, und es würde sich
unter sonstigen Verhältnissen eine wirtschaftliche Verwertung dieses Stoffes nicht
lohnen. Die Erfindung bietet aber einen Weg, diesen Stoff wieder zu verwenden,-
und zwar dadurch, daß er mit dem Erz und der Steinkohle vor der Brikettierung gemischt
wird. Die Mischung wird erforderlichenfalls in an sich bekannter Weise ewärmt und
dann auf geeigneten Pressen, z. B. Walzenpressen, zu Eiformbriketten geformt. Die
Menge des Dickteers, die man für die Brikettierung verwendet, beträgt etwa 4. bis
5 %, bezogen auf die Gesamtmischung.
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Reduktion und Schmelzung bei dem Verfahren nach der Erfindung werden
sehr leicht und wirksam durchgeführt, da der frisch erzeugte Koks sehr reaktionsfähig
ist. Die gute Wirkungsweise des neuen Verfahrens beruht unter anderem auf der gleichmäßigen
Stückform des Einsatzgutes. Je kleiner und gleichmäßiger die Form ist, desto besser
geht der Reduktionsvorgang vonstatten. Man darf andererseits aus allgemein praktischen
Gründen eine bestimmte Größe nicht unterschreiten; es würde sonst auch leicht eine
Verstopfung des Ofens eintreten. Die beste Größe der Brikette liegt bei
etwa
40 ccm. Das Erz wird, soweit es nicht in den Briketten eingebunden ist, in stückiger
Form angewandt, also z. B. in ungefähr würfliger Form mit einer Kantenlänge von
etwa 35 mm bis zu Stücken von etwa io mm Kantenlänge herab.
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Der Ofen wird zweckmäßig mit heißem Wind, d. h. erhitzter Luft, betrieben
werden. Es kann auch sehr nutzbringend sein, den Ofenwind mit Sauerstoff anzureichern,
und zwar zwecks größererwirtschaftlichkeit mit Sauerstoff, der einen 02 Gehalt von
etwa 95% besitzt. Der Vorteil eines hochsauerstoffhaltigen Windes besteht bekanntlich
darin, daß die Gichtgase einen wesentlich geringeren Stickstoffgehalt als bisher
besitzen, damit heizkräftiger werden und so unter anderem als Ausgangsstoff für
eine Treibstoffsynthese nach F i s c h e r -T r o p s c h geeignet sind. Man kann
auch, um den Stickstoffballast noch mehr herabzusetzen, Sauerstoff für sich verwenden,
wird aber dann zweckmäßig technisch reinen Sauerstoff benutzen, d. h. einen solchen,
der einen 02 Gehalt von etwa 8o bis 95 % besitzt. Zwar hat die Verwendung von Sauerstoff
die Folge, daß die Ofentemperaturen sehr stark ansteigen, was z. B. bei einem reinen
Generatorverfahren starke Abwärmeverluste zur Folge hat. Die hohen Temperaturen
werden aber bei dem Verfahren gemäß der Erfindung vorteilhaft für den zweiten Zweck
dieses Verfahrens, nämlich für die Reduktion und Schmelzung ausgenutzt. Deshalb
ist es möglich, auf diesem Weg das Synthesegas wesentlich wirtschaftlicher herzustellen
als im Gaserzeuger.