Verfahren zur Verhüttung in Schachtöfen mit offener Gicht. Es ist bekannt, Eisenerz im offenen elek trischen Ofen zu verhütten. Bei den meisten herrolegierungen wird, sofern sie im elektri- se.hen Ofen erzeugt werden, heute noch so gearbeitet. Diese Arbeitsweise hat aber zwei Nachteile.
Einerseits behindern die an der Beschickungsoberfläche verbrennenden CTase das Arbeiten auf der Gi.chtbühne, ander- -#cits bringt das Arbeiten, mit offenem Schachtofen einen erheblichen wirtschaft- lichen Nachteil mit sich, der in dem Gasver- lnst besteht. Mehr als die Hälfte des Heiz wertes der Reduktionskohle geht auf diesem Weg verloren.
Zur Vermeidung der erwähnten Nachteile und vor allen Dingen zur Steigerung der Wirschaftlichkeit, d. h. zum Auffangen und zur Nutzbarmachung des Ofengases, wurden die Verhüttungsöfen gedeckt. Auf diese Weise kamen Öfen zustande, die sehr gut arbeiten. Sie haben aber die mit der An bringung eines Gewölbes verbundenen wirt schaftlichen und metallurgischen Nachteile.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und Abt :damit die Möglich keit, dass Arbeiten mit einem offenen Ofen -wesentlich günstiger zu gestalten.
Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Verhüttung in Schachtöfen mit offener Gicht besteht darin, dass unterhalb der Beschi.k- kungsoberfläche dass Ofengas abgesaugt wird. In dem Mass, wie das Gas abgesaugt wird, verkleinert sich die Flamme an der Beschik- kungSöberfläche, Sobald die Flamme völlig verschwindet, bedeutet dies, d'ass Luft ange saugt wird.
Im allgemeinen ist es vorteil haft, das Ansaugen von Luft zu vermeiden und nur soviel Gas abzusaugen, dass an der Beschickungsoberfläche noch eine kleine Flamme verbleibt. Diese Flamme ist der An zeiger dafür, dass keine Luft in die Be schickung hineingesaugt wird.
Wenn man .das Gas in der beschriebenen Weise unterhalb der Beschickungsoberfläche absaugt, wird .das Arbeiten auf der Licht bühne nicht mehr durch die Hitze gestört; denn die Wärmeentwicklung entsteht in der Hauptsache durch die verbrennenden Gase. Wenn die Flamme nur klein ist, bleibt die Beschickungsoberfläche verhältnismässig kalt.
Das abgesaugte Ofengas kann in geeigne ter Weise weiter verwendet werden. Es ist bereits früher vorgeschlagen worden, die Be schickung für den Schachtofen in einem Drehof en vorzubereiten. Das aus dem Schacht ofen abgesaugte Ofengas kann nun zur Be- heizung des Drehofens benutzt werden. Dabei wird z. B. wie folgt verfahren: Das Ofengaä wird mit Luftsauerstoff verbrannt, und die Verbrennungsgase führt man im Gegenstrom zu der Beschickung des Drehofens. Auf diese Weise wird sowohl die fühlbare Wärme des abgesaugten Ofengases, als auch sein Heiz wert ausgenützt.
Das vorbereitete, getrock nete, geröstete und vorreduzierte Erz gelangt mit einer Temperatur von rund 1000 in den Schachtofen. in dem e5' fertigreduziert wird und in welchem das anfallendeEisen schmilzt. Je nach der Arbeitsweise und der Beschik- kunb art kann die Temperatur beim Austritt aus dem Drehofen etwas höher oder niedriger sein.
Es ist vorteilhaft, die Flammengaze aus dem Drehofen abzusaugen. Ein weiterer. Vor teil ergibt sich, wenn man den Drehofen mit der Gasabsaugung aus denn Schachtofen der art verbindet, dass .das ganze ,System unter vermindertem Druck steht. Das System braucht dann nicht vollkommen dicht zu sein, da man zur Verbrennung des Ofengases ohne hin Wind dem Drehofen zuführen muss.
Eine besonders. günstige Ausführungsform des. Verfahrens ergibt sich, wenn das Gas aus der Beschickung mit einer solchen Tempera tur abgezogen wird, dass die Niederschlagung des Siliziumsulfids noch nicht erfolgt. Be kanntlich bildet sich in den Schachtöfen in der heissen Zone aus dem Schwefel der Be schickung und der vorhandenen Kieselsäure Siliziumsulfid. Diese Verbindung sublimiert, ohne zu schmelzen. Der Sublimationspunkt liegt aber verhältnismässig hoch, etwa bei 12,00 C.
Wenn man das Gas, in welchem das Siliziumsulfid dampfförmig enthalten ist, ab kühlt, scheidet sich bei Unterschreitung der angegebenen Temperaturgrenze noch kein festes Siliziumoulfid in Form eines Nieder schlages ab. Das Siliziumsulfid wird zwar fest,
ist aber im Gas in feinster Form verteilt und bildet mit ihm einen Kolloidnebel.. Erst bei erheblicher Unterschreitung zier Subli- mationstemperatur tritt die feste Abschei- dung an den kälteren Stellen der Beschik- kung ein. Wenn man daher .das Ofengas bei einer Temperatur abzieht, bei welcher das Siliziumsulfid noch im Gas enthalten ist, gelingt es, die Entschwefelung im Schacht ofen über die Gasphase durchzuführen.
Man muss zu diesem Zweck die Absaugung genü gend tief unter die Beschickungsoberfläche verlegen und das Gas aus einer Zone abneh men, in welcher es noch genügende TemTe- ratur aufweist. Diese Temperatur liegt je nach der Arbeitsweise und -der Zusammen setzung der Besohiekung etwas höher oder niedriger, im allgemeinen aber zwischen 500 und 700 C.
Im Vorstehenden wurde darauf hingewie sen, dass es zweckmässig ist, die Gasabsau- gung nur so weit zu treiben, dass an der Ober fläche der Beschickung noch eine kleine Flamme' übrig bleibt, dass also in die Be- schiekung keine Luft eingesaugt wird. Es gibt aber Fälle, in welchen es vorteilhaft ist, die Absaugung weiter zu treiben und auch Luft in die Beschickung einzusaugen.
Wenn man beispielsweise mit einem .Schachtofen arbeitet, der ausschliesslich mit Kohle be schickt wird und keine zusätzliche Erhitzung durch elektrische Energie erfährt, ist es manchmal wünschenswert, schon nahe an der Oberfläche der Gicht einen. Teil des einge führten Brennstoffes zu verbrennen, um die Beschickung kräftig zu erhitzen. In einen solchen Fall fördert das Ansaugen der Luft die Verbrennung und lässt das gewünscht Ziel leicht erreichen.
Es muss hervorgehoben werden, dass das Verfahren gemäss der Erfindung nicht nur beim Elektroofen mit offener Gicht, sondern auch bei andern offenen Schachtöfen vorteil haft Anwendung finden ::ann. Beispielsweise bewährt sich das Verfahren beim Sauerstoff- Nie@derschachtofen. Es ist bereits früher vor geschlagen worden, den Sauerstoff-Nieder- schachtofen zu schliessen und ein Zweistufen verfahren durchzuführen, dessen erste Stufe in der Erhitzung der Beschickung in einem Drehofen besteht, während die Fertigreduk tion und das Schmelzen im Schachtofen er folgt.
Bei diesem Zweistufenverfahren ist der Schachtofen abgeschlossen und der Drehrohr ofen seitlich an .den Schachtofen angesetzt. Der Drehrohrofen mündet also unmittelbar in den obern Ofenabschluss.
Das Zweistufenverfahren lässt sich aber auch unter Anwendung der vorliegenden Er findung bei offenen Schachtöfen ausführen. Durch das seitliche Absaugen der Ofengase bedarf es zum Abfangen des Gases nicht mehr des oben geschlossenen Ofens, der an der Be schickungsoberfläche mit einemkleinen Über druck arbeitet. Die seitlich abgesaugten Gase können vielmehr nach dem Austragsende des Drehofens übergeleitet werden und das im Drehofen, vorbereitete Gut kann aus dem Austrabsende auf die Oberfläche der Ofen beschickung gebracht werden.
Das: Austra.gs- ende des Drehofens ist dabei geschlossen. In dieses Ende münden die Leitungen für das abgesaugte Ofengas und für den zur Ver brennung erforderlichenWind ein, und ausser dem ist dort der Kanal angebracht, durch den die Beschickung den Drehofen nach dem Schachtofen verlässt.
Um im Drehofen Unterdruck zu erzeugen, kann man in einfachster Weise mit Kamin-
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Zug <SEP> arbeiten. <SEP> Auch <SEP> künstlicher <SEP> Zug <SEP> ist <SEP> vor teilha.ft. <SEP> Auf <SEP> diese <SEP> -Weise <SEP> wird <SEP> das <SEP> Gas <SEP> un .nit.telbar <SEP> aus <SEP> dem <SEP> Schachtofen <SEP> abgesaugt,
<tb> -obei <SEP> die <SEP> verhältnismässig <SEP> hohen <SEP> Tempera- tunen des abgesaugten Gases, welches das Si- liziumsulfid enthält, überhaupt nicht stören.
Der Luftzutritt am Austragsende des Dreh ofens rnuss nicht durch eine besondere Leitung erfol;@en. Es kann auch genügen, dass durch die Undichtheiten bei denAnschlüssen an den Drehofen genügend Luft eintritt. Zweck mässig ist es, diese Luftmenge niedriger zu halten, als der Bedarf zur Verbrennung des Ofengases es verlangt. Man kann dann leicht durch Regelung von Schlitzen und andern Zutrittsöffnungen die richtige Gasluftmi- schungeinstellen.
Wenn man das vorliegende Verfahren bei Elektroöfen anwendet, ergibt ,sich ein Vor teil, der an sich überraschend ist. Man arbei tet im allgemeinen mit Einphasenöfen, die den Nachteil erheblicher Induktionsverluste haben.
Die Zuleitungen beim Einphasenofen kann man zwar bis an den Ofen heran ver- @chachteln. Am Ofen entsteht aber durch die Weiterführung der Leitungen einerseits zur Oberelektrode und anderseits zur Bo,den- elektrode eine -,rosse Schleife und daher auch ehn erheblicher Induktionsverlust.
Nenn man nun nach der Lehre der Er- findixn", arbeitet und das Gas unterhalb der Besehicl@ungsoberfläche absaugt, lässt sieh die Ofenhöhe vermindern. Wenn man aber .die Ofenhöhe vermindert:, wird auch die Strom- schleife kleiner, und der Induktionsverlust geht merklich zurück. Dadurch steigert sich die Ofenleistung, und trotz des niedrigen Ofens wird eine günstigere Leistung erzielt.
Beispielsweise .sei erwähnt, dass ein Elektro ofen normaler Bauart für die Erzeugung von einer Tonne Eisen stündlich etwa. 30100 kWh(t verbraucht. Beim Zweistufenverfahren und unter Vermeidung der hohen Induktionever- luste kann man im gleichen. Ofen jedoch mit niedrigerer Bauart je Tonne Eisen mit etwa 1000 kWh/t auskommen. Wenn man die gleiche Energie aufwendet, kann man statt eine Tonne Roheisen bis zu drei Tonnen pro Stunde herstellen.
Der Induktionsverlust hängt im wesent lichen von der Grösse der Stromschleife ab. Daneben spielt aber im Elektrofeld jedes Metallstück, insbesondere auch der geschlos sene Ofenzylinder eine Rolle. Genau wie im Induktionsofen, wird in diesen Metallteilen Strom induziert, der sich in Wärme umsetzt und damit verloren ist. Je niedriger der Ofen gebaut werden kann, um so weniger benötigt man den Blechzylinder, um den Ofen zu sammenzuhalten. Wird daher bei Absaugung des Ofengases der Ofen nunmehr halb so hoch wie bisher gebaut, so kann man ihn ohne Benutzung des Blechzylinders verankern. Da mit werden die Induktionsverluste weiter her untergedrückt.
Das beschriebene. Verfahren in Verbin- .dung mit dem zweistufigen Arbeiten ermög licht die Verwendung von Feinmaterial. Für den einfachen Hochofen ist Feinmaterial äusserst nachteilig und stückiges Gut Bedin gung für ein gutes Arbeiten.
Beim Zwei stufenverfahren ist es für den Drehofen ge rade umgekehrt. Hat man etückiges und fei nes Material zur Verfügung, so ist es vorteil haft, das Feinmaterial in den Drehofen, zu geben, während man bezüglich des stückigen Materials die Möglichkeit hat, es in den Schachtofen durch die offene Gicht einzu bringen. Stückiger Koks oder stückige Kohle kann man zusammen mit Feinkohle in den Drehofen geben. Mail kann sie aber auch unmittelbar in den Schachtofen bringen. Die Art der Arbeit hängt von den örtlichen Be dingungen ab.
Der Drehofen eignet sich vor zugeweise für feinstückigesMaterial. Stückige Beschickung schadet .dem Drehofen nicht, wird aber nicht so gründlich durchgearbeitet wie feinstückiges Material. Bei feinstücki- gem Material lassen sich die .miteinander reagierenden Stoffe besser mischen, und die Reaktionsoberfläche ist grösser. Im Hochofen ist eine solche Arbeitsweise aus mechanischen Gründen nicht anwendbar.
Wirtschaftlich kommt hinzu, da-ss sehr häufig feinstückiges Material vorliegt, das im Hochofen nicht unmittelbar verarbeitet werden kann, während der Drehofen gerade ein solches Material verlangt. Die Vorberei tung des Möllers im Drehofen wird nur bis zu einer Temperatur von etwa 10i00 C durch geführt, während die Schlussarbeit, die Fer tigreduktion und insbesondre dass Schmelzen im Schachtofen erfolgt.
Wenn sehr feines Material vorliegt, ist es häufig vorteilhaf t, die Temperatur des Möllers im Drehofen so weit zu steigern, dass Sinterung eintritt. Das vJeichwerdende, vorreduzierte Feinerz ver klumpt und schliesst den nicht verbrannten Brennstoff in diesen Klumpen ein. Die ge bildeten Stücke fallen dann in den Schacht ofen, wo sie die fertige Reduktion, erfahren.