DE232287C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 232287 KLASSE 40 a. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. Dezember 1908 ab.

auf Grund der Anmeldung in Spanien vom 8. Februar 1908 anerkannt.

Die vorliegende Erfindung besteht in einem Verfahren zum Verhütten von Erzen solcher Metalle (Eisen, Kupfer usf.), die noch bei 800° C. nicht Süchtig sind.

Bisher geschah dieses Verhütten allgemein im Hochofen, dessen Konstruktion und Betrieb bekanntlich kompliziert und überaus kostspielig ist Lind der auch noch sonstige Mißstände (mir mit großen Kosten mögliche Reparaturen u. a. m.) zeigt, auch konnten in ihm pulverige (mulmige) Erze nur nach , vorhergehender Brikettierung bzw. Agglomerierung verhüttet werden. Das Kalzinieren und Reduzieren der notwendigerweise stückigen Erze vollzog sich zudem langsam, weil die heißen und reduzierenden Gase Schwierigkeit haben, die Stücke, wenn diese auch noch so porös sind, zu durchdringen.

Es ist nun gefunden worden, daß man bei Erzen, deren Metalle bei 800 ° noch nicht flüchtig werden, den Hochofen und seinen Betrieb vollständig entbehren kann, wenn man das Erz nicht in stückiger Form anwendet, sondern es vor seiner Verhüttung mitsamt seinen Zuschlagen bis auf das Feinste zermahlt und zerreibt, und zwar möglichst zur Feinheit eines unfühlbaren Pulvers, und wenn man alsdann das feinstgemahlene Gut. in der weiter unten beschriebenen Weise in einem Drehrohrofen erhitzt.

Die Erfindung besteht also im Prinzip in der möglichst feinen Zerkleinerung. des Erzes und seiner Zuschläge (die man besonders mahlen und dann mit dem gemahlenen Erz mischen oder aber sofort gemeinsam mit dem Erz mahlen kann) und dann in der Behandlung der gemahlenen Mischung in einem geneigten Drehrohrofen. Die Anwendung der Erfindung auf ein Oxyd, z. B. auf ein Eisenoxyd, vollzieht sich mit folgenden Operationen: .

1. Mahlen und Zerreiben eines Gemenges oder Möllerbettes des Oxyds und seines Flußmittels mit der für die Reduktion erforderlichen Kohle bzw. des Brennstoffes zu einem unfühlbaren Pulver;

2. Erhöhung der Temperatur dieses Gemenges in einer sauerstofffreien Atmosphäre;

3. Niederschmelzen des Gemenges nach beendigter Reduktion, wobei die Temperatur hinreichend hoch gewählt wird, daß nicht allein das Metall, sondern auch das die Schlacken ergebende taube Gestein nebst Flußmittel in Fluß gerät.

Die erste Operation, das Pulverisieren, bietet keine Schwierigkeit. Sie kann in irgendeiner der bekannten geeigneten Vorrichtungen erfolgen.

Die zweite und dritte Operation, das Reduzieren und Niederschmelzen, müssen sich folgen und in einem und demselben Ofen vorgenommen werden, derart, daß die Abwärme oder überschüssige Wärme des Schmelzprozesses dazu

dient, die Temperatur des gepulverten Gemenges zu erhöhen.

Diese Operationen sollen an Hand der beifolgenden Zeichnung eines Apparates beschrieben werden, wie er sich beispielsweise für die Ausführung des vorliegenden Verfahrens eignet, der aber nicht den Gegenstand der Erfindung bildet.

Der Apparat besteht aus einem Drehrohrofen b, der mit einer Kohlenstaubfeuerung versehen ist, einem kontinuierlich und gleichmäßig arbeitenden Speiseapparat α c d für das zu schmelzende Gemenge sowie einem Sammeluntergestell k für die geschmolzenen Produkte (Eisen und Schlacke). Die zu behandelnden Stoffe werden durch einen Elevator einem Behälter α zugeführt, von dem aus das gepulverte Gemenge in gleichmäßiger und ununterbrochener Weise mittels eines. Verteilers c und einer Rutsche d in den Drehrohrofen b gefördert wird.

Der Drehofen b hat eine Länge von 20 bis 30 m; er ist innen mit einer feuerfesten Auskleidung versehen. Mit den Lauf ringen e ruht er auf Rollen, auf denen er sich in wechselnder Geschwindigkeit um seine Längsachse drehen kann. Zufolge seiner Neigung von 3 bis 5⁰ rutscht das an dem höheren Ende eingeführte Gut schrittweise nach dem unteren Ende. Dieses mündet in einen vollständig feuerfesten Mantel j, unter welchem das Sammeluntergestell k angebracht ist, und in die Wand dieses Mantels mündet auch das Rohr f der Kohlenstaubfeuerung. Für diese wird die Staubkohle einem Behälter i entnommen und durch einen Verteiler h in einer an den Ventilator g angeschlossenen Leitung zugeführt.

Der Ofen wird wie folgt betrieben:
Nachdem die Kohlenstaubfeuerung angezündet worden ist und das Innere des Drehofens die geeignete Temperatur erreicht hat, führt man das Gemenge von Erz, reduzierender Kohle und Flußmittel ein; dieses Gemenge bewegt sich nach und nach in dem Rohrofen vorwärts, wo seine Temperatur sich allmählich erhöht.

' Die Reduktion des pulverisierten Erzes in inniger Berührung mit dem gleichfalls pulverisierten, reduzierenden Kohlenstoff geht leicht und rasch vor sich, sobald die Temperatur 600 bis 800 ° erreicht; gleichzeitig wirkt der zugeschlagene Kalk auf die reine Kieselerde und andere Unreinigkeiten des Erzes ein. Indem sich der Kohlenstoff des Sauerstoffs des Erzes bemächtigt, erzeugt er Kohlenoxyd oder Kohlensäure. Die Geschwindigkeit dieser Operation ist eine um so größere, je größer die Feinheit des Gemenges ist. In der Praxis kann man die Stoffe derart pulverisieren, daß nur ein Rückstand von 8 bis 10 Prozent auf einem Sieb von viertausendneunhundert Maschen pro Quadratzentimeter verbleibt. Bei der Temperatur von 800 ° wirken die so pulverisierten Materialien augenblicklich aufeinander ein.

Das reduzierte Erz mit dem Flußmittel und den Spuren von Kohlenstoff gelangt alsdann in die Zone hoher Temperatur (1500 bis 1600 °), woselbst die Schmelzung des mehr oder weniger gekohlten Metalles und die Bildung sowie das Schmelzen der Schlacken vor sich geht.

Das Metall und die Schlacken fallen in das Untergestell k, woselbst sie sich nach ihrem verschiedenen spezifischen Gewicht trennen.

Während der ganzen Dauer dieses Vorganges ist die Atmosphäre in dem Rohrofen frei von freiem Sauerstoff in Anbetracht dessen, daß die Verbrennung der pulverisierten Kohle selbst bei Mangel an Luft nur Kohlensäure erzeugt; andererseits wird die Temperatur der Schmelzzone immer höher als 1500° sein, derart, daß die Atmosphäre des Ofens nur. gebildet wird aus Stickstoff, Kohlensäure und aus sehr wenig Kohlenoxyd, welches von der Reduktion des .Eisenoxyds oder von der Einwirkung der Kohlensäure der Feuerung auf den Kohlenstoff herrührt.

Die Vorteile des Verfahrens sind zusammengefaßt die folgenden:

1. Die leichte und rasche Reduktion des Erzes, die sich durch die unmittelbare und innige Berührung mit dem Kohlenstoff vollzieht, wobei das Erz und der Kohlenstoff sozusagen sich im Molekularzustand gemischt befinden; .

2. die vollkommene Verbrennung der Staubkohle, welche die vollständige Ausnutzung der gesamten Heizkraft des verwendeten Brennmaterials erlaubt;

3. Herabsetzung von Wärmeverlusten durch Strahlung auf ein Minimum, da der Apparat nur wenig äußere Fläche hat;

4. die Geschwindigkeit, mit der alle die notwendigen Reaktionen zur Reduktion und Schmelzung vor sich gehen.

Schließlich ist noch in Betracht zu ziehen, daß in einer einzigen Operation und mit einem sehr ' mäßigen Aufwand von Staubkohle in einem einzigen Apparat dasselbe Ergebnis erhalten wird, das bei den bekannten Verfahren zwei lange und kostspielige Operationen benötigt. Nach dem neuen Verfahren kann man in 20 Minuten das Eisenerz in Eisen oder Gußstahl mit 0,10 oder mehr Kohlenstoff umwandeln, wobei das Verfahren ununterbrochen und gewissermäßen automatisch vor sich geht.

Ein anderer Vorteil des Verfahrens ist der, daß das Brennmaterial keine besonderen Bedingungen erfüllen muß, wie bei den bekannten Verfahren: man kann irgendwelche Steinkohle verwenden; es genügt, wenn die in der Feuerung verwendete Kohle 15 bis 20 Prozent flüchtige Bestandteile enthält, oder daß die

Reduktionskohle leicht backt. Andererseits haben die Erze, besonders das Eisenerz, nicht nötig, besonderen Bedingungen der Ergiebigkeit und der Konstitution zu entsprechen; wenn sie einmal zu unfühlbarem Pulver zermahlen sind, können sie, so wie sie sind, als aus reinem, mit Pulver von Unreinigkeiten gemischten Eisenoxydpulver gebildet angesehen werden. In diesem Zustand der Zerkleinerung

ίο findet die Reduktion aller Oxyde mittels Kohle mit der nämlichen Leichtigkeit statt, einerlei welcher Natur sie sind; denn der einzige Unterschied zwischen einem reichen und einem armen Erz liegt in der Menge der Rückstände und folglich der zu bildenden und niederzuschmelzenden Schlacken, was bei viel Schlacken ■ nur eine leichte Erhöhung des Brennstoffs in dem Schmelzofen bedingt. Diese Erhöhung ist von geringfügiger Bedeutung in Anbetracht dessen, daß der Heizwert, wie bereits oben bemerkt,, vollkommen in der Kohlenstaubfeuerung ausgenutzt wird.

,. Der Brennstoffverbrauch zur Umwandlung eines mittelreichen Erzes mit 48 bis 50 Prozent . 25 Eisen würde 1000 kg pro Tonne gewonnenen Metalls sein, von denen ungefähr 600 kg auf Reduktionskohle kommen, wenn man: voraussetzt, daß diese Reduktion sich bei der Umwandlung des größten Teiles des Kohlen-Stoffs in Kohlenoxyd vollzieht, wobei 400 kg pulverisierter Kohle für die Verbrennung in der Feuerung bestimmt sind. Dieser Verbrauch setzt eine Kohle voraus von 25 bis 30 Prozent flüchtigen Bestandteilen, in welchem Falle die durch die Reduktion des Oxydes und die Destillation des Kohlenstoffs erzeugten Gase bei dem Austritt aus dem Reduktionsrohre eine Heizkraft von 3 072 000 Kalorien besitzen, welche, den durch die inerten und überschießenden Gasen des Schmelzrohres (die wiedergewönnen werden können) mitgeführten Kalorien zugefügt, eine größere Wärme darstellen als diejenige, welche in der Kohlenstaubfeuerung erzeugt wird. Dieses mit der durch die Wärme der überschießenden Gase erwärmten Luft in dem Schmelzrohr verwendete Gas, würde wohl mehr als ausreichend die 400 kg Steinkohle ersetzen, die in diesem Teil des Apparates gebraucht werden, so daß der Brennstoffverbrauch pro Tonne gewonnenen Metalles sich auf denjenigen des. Reduktionskohlenstoffs vermindert, d. h. auf die kleine Menge von 600 kg pro erzeugte Tonne von Schmied- oder Walzmetall. Das ist eine Verbrauchsziffer, die von keinem bis jetzt bekannten Verfahren erreicht worden ist.

Claims (2)

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zum Verhütten von Erzen, deren Metalle bei 800 ° C. nicht flüchtig sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke einer Beschleunigung der Reaktionen nicht nur das zu verarbeitende Erz, sondern auch seine Zuschläge (Reduktionsmittel, Flußmittel u. dgl.) jedes für sich oder alle gemeinsam zu einem unfühlbaren Pulver zermahlen und zusammengerieben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für das Reduzieren und Niederschmelzen nötige Wärme in bekannter Weise durch eine an die Schmelzkammer unmittelbar angeschlossene Staubkohlerifeuerung erzeugt wird, derart, daß beide Operationen sich in einer vollständig sauerstoff freien Atmosphäre bei hoher Temperatur durchführen lassen.

. Hierzu ι Blatt Zeichnungen.