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Verfahren zum Betrieb von Schachtöfen zum Reduzieren von Erzen Die
Reduktion oxydischer Erze erfolgt heute vorzugsweise in Schachtöfen, die mit gewöhnlicher
Luft mit oder ohne Vorwärmung des Gebläsewindes betrieben werden. Der Hauptnachteil
dieser Art der Metallgewinnung, insbesondere der Eisengewinnung, besteht darin,
daß ein derartiger Hochofen hohe Anforderungen an die Stückigkeit und Festigkeit
der Erze und des Brennstoffes stellt, daß im Ofen hohe Strömungswiderstände auftreten
und daß die Ofenanlage sehr groß und teuer wird. Hinzu kommt, daß auch die Nebenanlagen,
vor allem die Winderhitzer, sehr viel Raum beanspruchen und kostspielig sind. Es
hat daher nicht an Versuchen gefehlt, den Hochofenbetrieb dadurch zu verbillig Y
e n' daß der Ofen mit besonders hohen Leistun-en t# gefahren wird, z. B. durch die
Anwendung von sauerstoffangereichertem Wind. Auf der anderen Seite hat jedoch die
Notwendigkeit, ärmere Erze zu verwenden, dieses Bestreben zunichte gemacht, da bei
ärmeren Erzen ein erheblicher Leistungsrückgang eintritt. Andere Vorschläge zielen
auf die Verwendung von elektrischem Strom hin, wobei dann mit niedrigen Ofen (Niederschachtöfen)
gearbeitet werden kann, bei denen die hohen Anforderungen an die Stückigkeit der
Erze und des Kokses weitgehend entfallen. Diesen Verfahren haftet der wirtschaftliche
Nachteil an, daß sie gegenüber dem normalen Hochofenbetrieb nicht konkurrenzfähig
sind
und nur dort eingesetzt werden können, wo sehr billiger Wasserkraftstrom zur Verfügung
steht.
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Es ist ferner im Schrifttum vorgeschlagen worden, Niederschachtöfen
mit hochhaltigem Sauerstoff und gegebenenfalls mit reinem Sauerstoff zu betreiben,
doch sind die Vorschläge in dieser Form weder praktisch verwirklicht worden, noch
erscheinen sie für die praktische Verwirklichung geeignet. Wohl ist es möglich,
den Stickstoffballast vom Ofen fernzuhalten. Es ist dann aber notwendig, den Stickstoff
durch andere Gase zu ersetzen, um eine allzu große Konzentration der Wärmeentwicklung
vor den Düsen zu vermeiden und die Wärme auf die gesamte Beschickung des Ofens zu
übertragen. Die Verbrennungsgase aus einer Verbrennung mit reinem Sauerstoff reichen
nicht dazu aus, so daß sich ein unregelmäßiger Betrieb ergeben würde, ganz abgesehen
von den Schwierigkeiten der Beherrschung der hohen Temperatur. Es ist daher notwendig,
daß man, wie von den Elektrohochöfen und dem Gaserzeugerbetrieb her bekannt, mit
Umlaufgas arbeitet. Dieses Umlaufgas kann das bei der Eisenerzeugung anfallende
Gichtgas sein oder aus diesem Gichtgas nach Ausscheidung gewisser unerwünschter
Bestandteile hergestellt werden. Ein einfaches Mittel gemäß vorliegender Erfindung,
unter Ersatz von Umlaufgas die Temperatur auf gewünschte Höhe einzuregeln und größere
Gichtgasmengen zu erhalten, ist die Zuführung von Wasser durch Aufsättigung des
zugeführten Sauerstoffes oder durch Einblasen von Dampf mit dem Sauerstoff.
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Zur Durchführung der Reduktion von Erzen mit einem solchen aus Sauerstoff
und Wasserdampf bestehenden Gemisch wird nun erfindungsgemäß das in dem Hauptpatent
974 688 beschriebene Verfahren zum Betrieb von Schachtöfen zur Reduktion von Erzen
mit flüssigem Ausbringen der Erzeugnisse und der Schlacke unter Verwendung eines
unter einem Überdruck von etwa io bis 3o atü stehenden Windes in der Weise abgeändert,
daß die Erze mit Wassergas unter einem Druck von 2o at und mehr unter Verwendung
von Sauerstoff und Wasserdampf als Betriebsmittel im Druckschachtofen verhüttet
werden.
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Durch die Verbrennung von Koks vor den Forinen entsteht ein Wassergas,
und die Reduktion der Erze wird nunmehr mit Wassergas vorgenommen. Darin liegt gegenüber
der heutigen Verfahrensweise ein größerer Vorteil, da Wasserstoff energischer reduziert
als Kohlenoxyd, da weiterhin das gasförmige Reduktionsprodukt Wasserdampf aus dem
erzeugten Gichtgas durch Abkühlen leicht ausgeschieden werden kann und da der Wasserstoff
durch Schwefelwasserstoffbildung eine entschwefelnde Wirkung auf den Brennstoff
der Beschickung ausübt, so daß die Schwefelmenge, die ins Metall übergeht, geringer
wird. Bei einem Schachtofen, der nicht gleichzeitig ein Gas bestimmter Oualität
erzeugen soll, erstrebt man eine weitgehende Verbrennung des Brennstoffes zu Kohlensäure
bzw. Wasserdampf. Im Normalhochofen wird dieses Ziel nicht erreicht, sondern der
Heizwert des Kokses nur etwa zur Hälfte ausgenutzt. Durch die Anwendung eines erhöhten
Betriebsdruckes nach Vorschlag des Hauptpatent 974 688 werden jedoch die Gleichgewichte
auf die Seite der Kohlensäure- und Wasserdampfbildung hin verschoben. Dadurch ergibt
sich eine wesentlich bessere Ausnutzung des Brennstoffes zur Leistung; der Schachtarbeit
(Reduktionsarbeit).
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Eine weitere Senkung des Brennstoffbedarfs tritt bei dieser Verfahrensweise
automatisch dadurch ein, daß bei Anwendung hoher Drücke die spezifischen Leistungen
stark ansteigen, so daß der Wärmeverlust nach außen entsprechend absinkt. Dadurch
kann die Höhe der Wärmeverluste noch weiter eingeschränkt werden, was wiederum günstig
auf Leistung, Druckbedarf und Brennstoffbedarf einwirkt. Das erzeugte Gichtgas besitzt
nach Auswaschen der Kohlensäure einen so hohen Heizwert, daß es, ähnlich wie das
Gas einer Druckvergasung, unmittelbar als Ferngas geeignet ist. Gegenüber dem Gas
eines Druckgaserzeugers besitzt das im Druckschachtofen erzeugte Gas nach der Kohlensäureabscheidung
einen höheren CO-Gehalt, da der Sauerstoff aus den Möllerbestandteilen auch noch
in das Gas übergegangen ist. Die ausgewaschene Kohlensäure kann entweder dem Schachtofen
wieder zugeführt werden und dort als Reduktionsmittel dienen oder aber, wie es meist
vorteilhafter sein wird, anderen Kohlensäureverbrauchern zugeführt werden. Unter
anderem kann sie z. B. zur Herstellung von Trockeneis benutzt werden.