DE247002C

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 247002 KLASSE 40«. GRUPPE

Dr. GUSTAV LUTTGEN in BERLIN-HALENSEE.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 31. Juli 1910 ab.

Zur Röstung von Erzen in feststehenden Öfen mit Maschinenbetrieb werden entweder in beliebiger Anzahl übereinander angeordnete kreisrunde Muffeln benutzt, in deren Mittelachse sich eine senkrechte Welle mit Rührarmen befindet, welche letztere das Röstgut abwechselnd von der Außenseite nach der Mitte bzw. von der Mitte nach außen befördern, um es in die jedesmal darunter liegende

ίο Muffel abzustoßen, oder aber gestreckte Muffeln von rechteckiger Sohle, ebenfalls in beliebiger Anzahl übereinander, in deren gemeinsamen Stirnwänden sich ein in den Ofen hineinragendes Gestänge oder Getriebe mit Krählvorrichtungen befindet, die sich hin und her bewegen und dabei in einer Muffel das Röstgut in der einen Richtung und in der darunter liegenden in umgekehrter Richtung schieben, um es am Ende der Muffel ebenfalls nach unten abzustoßen.

Die Öfen mit kreisrunden Muffeln haben den Nachteil, daß sie für größere Leistungen sich nicht eignen, weil mit der Muffeltiefe die Länge des Rührarmes wächst und damit eine kräftigere Befestigung der Arme an der Welle notwendig wird. Für starke Unterstützungen der Arme ist jedoch kein Raum, wenn man nicht die Höhe der Muffeln zu groß wählen will, womit aber ihr Zweck, die Hitze mögliehst zusammenzuhalten, hinfällig wird. Dann aber liegt die gefährdetste Stelle der Rührarme, die Auflage auf der Welle, mitten im eigentlichen Ofen unmittelbar am Röstgut und, wenn es ein Gefäßofen, beispielsweise nach Patent 23080 ist, sogar in nächster Nähe der Feuerzüge. Diese Öfen haben ferner mit den oben an zweiter Stelle genannten den gemeinsamen Nachteil der großen Flugstaubentwicklung, welche dadurch verursacht wird, daß die ganze zur Röstung notwendige Luft durch die verhältnismäßig engen Übergänge für das Röstgut .von einer Muffel zur nächst niederen hindurch muß und somit das fallende Erz einem kräftigen Windzug aussetzt.

Zwar sucht man dem letzten Übelstand dadurch zu begegnen, daß man die Röstgase durch besondere, abwechselnd im Außenmauerwerk bzw. im Zentrum angeordnete Kanäle von einer Muffel zur anderen leitet; diese Kanäle, welche aber naturgemäß nur eng sein können, verstopfen sich schnell und bedürfen einer häufigen Reinigung, um zu vermeiden, daß die Gase sich doch den Weg suchen, der nur für das Erz bestimmt ist. Mechanische Verschlüsse, Schirme oder andere Vorrichtungen, die zu dem gleichen Zweck vorgeschlagen wurden, haben sich nicht bewährt, da bewegliche Teile bei dem gleichzeitigen Einfluß der Hitze und der sauren Gase schneller Zerstörung ausgesetzt sind.

Die Leistung eines runden Ofens kann man jedoch bei gleicher Länge des im Röstgut und damit in der Hitze liegenden Röstarmes sofort auf das Dreifache steigern, wenn die Sohle der Muffel nicht mehr kreis-, sondern ringförmig angeordnet wird. So ist beispielsweise die Röstfläche einer kreisrunden Muffel mit der Tiefe α gleich α² π, dagegen die einer ring-

förmigen Muffel mit der gleichen Tiefe α und .j dem inneren Halbmesser α gleich (2 α)² π — α? π oder 3 α² π. Auf diese bekannte Tatsache stützt sich eine andere Art von Röstofen, die hauptschlich dadurch gekennzeichnet ist, daß in die Muffel mit ringförmiger Sohle Rührarme hineinragen, welche ein Band tragen, das an der inneren Ofenwand entlang gleitet, auch mit einem Hebel eventuell angedrückt wird und somit den Schlitz, durch den die Rührarme sich fortwährend bewegen, schließt, um das Entweichen der Gase aus dem Ofen zu verhindern. Aber auch bei diesen Öfen müssen Röstgut und Röstgase durch die gleichen Öffnungen, so daß trotz der erhöhten Leistung die Flugstaubentwicklung nicht vermieden wird, wenn man nicht die besonderen Kanäle im Außenmauerwerk anwenden will, die, wie bereits erwähnt,- andere Unannehmlichkeiten mit sich bringen.

Einen neuen ringförmigen Ofen stellt nun der vorliegende dar, bei dem die Staubbildung unter Umgehung besonderer Kanäle oder anderer besonderer Vorrichtungen dadurch vermieden wird, daß die sich entwickelnden Gase nicht mehr gezwungen werden, sich in enge Kanäle zu pressen, sondern sich über einen großen Querschnitt frei entfalten können, wodurch gleichzeitig ihre Geschwindigkeit und damit die Möglichkeit des Mitreißens fester Staubteilchen auf das Mindestmaß beschränkt wird. Dies erreicht man dadurch, daß die bei den bisher bekannten ringförmigen öfen angewandten Bänder zum gasdichten Abschluß der Schlitze für die Rührarme und auch die an dieser Stelle angeordneten Mauerteile, also die ganzen inneren Ofenwände fortgelassen und gerade diese Schlitze zum Abführen der Röstgase benutzt werden. Naturgemäß wird hierdurch der Raum innerhalb des Ringes, in dem sich die Antriebvorrichtung für die Rührarme befindet, ein Sammelraum für die Röstgase der einzelnen Muffeln, ist demnach unten und oben geschlossen und besitzt nur eine Gasabzugöffnung.

Dieser weite Gassammeiraum läßt jedoch der Ausbildung der Antriebwelle für die Rührarme wie auch den Unterstützungen und Verstärkungen der Rührarme selbst den größten Spielraum, da alles Mauerwerk nun weit entfernt liegt. So kann man beispielsweise statt einer runden Hohlwelle eine quadratisch oder beliebig anders gestaltete, beispielsweise mit Rippen versehene wählen, um ihre Kühlfläche zu vergrößern. Derartige Wellen waren bisher unbekannt und konnten auch in zylindrische oder die bekannten ringförmigen Öfen nicht eingebaut werden, da sie bei den erstgenannten und bei einer Art ringförmiger Öfen den erforderlichen Abschluß zwischen Welle und Mauerwerk der einzelnen Sohlen verhindern bzw. bei der anderen Art ringförmiger Öfen die Führang der Arme um die dabei feststehende Welle unmöglich machen, übrigens hierbei auch zwecklos wären, da bei solchen öfen die Welle nicht gekühlt zu werden braucht, weil sie außerhalb des eigentlichen Ofens steht.

Ein weiterer Vorteil ist der, daß sowohl die Welle als auch die Auflagen der Rührarme entfernt von dem eigentlichen Herde und infolgedessen nicht derart der Hitze ausgesetzt sind wie die bei den üblichen Öfen mit kreisrunder Muffel. Da ferner bei dem neuen Ofen die innere Wand nicht mehr vorhanden ist, deren Schlitze bei den bisherigen ringförmigen Öfen durch an den Rührarmen befestigte Bänder sorgfältig abgedichtet werden mußten, so läßt es sich jetzt ermöglichen, schnell nach außen auswechselbare Rührarme anzuwenden, was eben jene Bänder bisher verhinderten.

Die neuen Öfen eignen sich sowohl für Erze, die ohne Zuführung äußerer Wärme allein abrosten, wie Pyrite, als auch für solche, die, wie z. B. Blende, einer Wärmequelle bedürfen. Im ersteren Falle liegen die Muffeln direkt übereinander, im letzteren sind sie durch dazwischen angeordnete Feuerzüge voneinander getrennt. Ein Ofen der zweiten Art ist auf beiliegender Zeichnung dargestellt.

Fig. ι ist ein senkrechter Schnitt durch die Ache des Ofens in verschiedenen Lagen,

Fig. 2 ein Horizontalschnitt in verschiedenen Höhen. Es sind bei demselben drei ringförmige Muffeln m_v m₂ und m₃ übereinander angeordnet; zwischen diesen liegen die Feuerzüge Z₂ und Z₃, und außerdem befindet sich unter der untersten Muffel der Feuerzug Z₁ und über der letzten der Zug Z₁.

Schnitt A-B geht durch den ersten Feuerzug Z₁.

Schnitt B-C geht durch die erste Muffel In₁.

Schnitt C-D geht durch die zweite Muffel m_%.

Schnitt D-E geht durch die dritte Muffel W₃.

Schnitt E-F geht durch den obersten Feuerzug Z₁.

Schnitt F-A geht wieder durch die erste Muffel m_v

Die Heizgase, welche aus einer beliebigen Feuerung stammen können (in Fig. 1 ist der Einfachheit halber ein Planrost e gezeichnet, jedoch werden Gasfeuerungen in erster Linie angewendet), treten durch den Verbrennungskanal α in den ersten Feuerzug Z₁ und be- wegen sich dort in entgegengesetzter Richtung wie das Rührwerk bzw. Röstgut. Da bei dem gezeichneten Ofen die Rührarme die Bewegungsrichtung eines Uhrzeigers haben, so streichen die Feuergase im umgekehrten Sinne, bis sie nach dem Durchlaufen ungefähr des ganzen Ringes vor die Scheidewand O₁ stoßen

und in die in der Außenwand gelegenen aufsteigenden Kanäle C₁ abgelenkt werden, durch die sie in den zweiten Feuerzug Z₂ übertreten. Hier wiederholt sich der Vorgang, die Bewegungsrichtung ist die gleiche, und die Heizgase treten nach Umlauf dieses Ringes vor die Scheidewand b₂ und entweichen durch die Kanäle c₂ in den dritten Feuerzug z_z. Nachdem die Heizgase ebenso die Feuerzüge z_s

ίο und z_t durchstrichen haben, fallen sie durch ebenfalls in der Außenwand gelegene Kanäle C₄ zum Fuchs ab. Die Kanäle c sind in Fig. ι des besseren Verständnisses halber abwechselnd auf der einen und anderen Seite des Ofens angegeben, die wirkliche Lage zeigt jedoch Fig. 2.

Dadurch, daß die Heizgase dem Erz genau entgegengeführt werden, also in jeder Etage den Ring in einer Richtung ganz durchlaufen, unterscheidet sich der neue Ofen von allen anderen bisher bekannten Gefäßöfen, wie sie beispielsweise durch Patent 23080 vertreten werden, und entspricht daher dem sehr bewährten, von Hand bedienten Rhenania-Ofen, bei dem der Weg der Heizgase sich genau dem des Erzes, natürlich in entgegengesetzter Richtung, anpaßt. Bei allen bisher bekannten zylindrischen Öfen werden aber die Heizgase so geführt, daß sie in jeder Etage gleichzeitig nach beiden Seiten streichen, sich an der gegenüberliegenden Seite wieder vereinigen, um eine Etage höhergeführt zu werden und dort ebenfalls sich wieder in zwei Richtungen zu trennen. Durch diese Anordnung wird in jeder Etage nur die Hälfte des auf ihr befindlichen Erzes den Heizgasen entgegengeführt, wogegen die andere Hälfte sich mit den Heizgasen bewegt, was eine ungleichmäßige Abröstung und auch eine unvollkommene Ausnutzung der Wärme zur Folge hat.

Das Erz, welches in üblicher Weise vermittels mechanischer Zubringer ständig durch Öffnung d auf die oberste Muffel m_s fällt, wird von den Rührarmen erfaßt und allmählich auf die ganze Tiefe' dieser Muffel ausgebreitet, wobei es nach Maßgabe der Zahnstellung langsam weitergeschoben wird, um schließlich durch den Schlitz e₃ auf die mittlere Muffel zu gleiten, wo sich der Vorgang wiederholt.

Ein Schlitz führt das Röstgut auf die unterste Muffel M₁, wo beim Durchwandern dieses Ringes die Totröstung stattfindet, und schließlich fallen die Abbrände durch Schlitz e_x auf eine mechanische Fördervorrichtung, beispielsweise eine Schnecke, die sie fortwährend außerhalb des Ofens schafft. Sowohl Rohr ä als auch die drei Schlitze e sind in die Scheidewände b der Feuerzüge eingebaut, Um sie vor dem Verbrennen zu schützen, wenn sie beispielsweise aus Gußeisen hergestellt sind. An Stelle eines einfachen Schlitzes können auch mehrere durch ausgespartes Mauerwerk gebildete treten, die jedoch so angeordnet sind, daß jedem Teilchen des Röstgutes Gelegenheit geboten ist, zu einer derartigen Aussparung zu gelangen.

Bei dieser Anordnung der Übergänge des Erzes von einer Muffel zur anderen nimmt der Rührarm, nachdem er soeben das in der jedesmaligen Muffel fertig geröstete Erz nach unten abgestoßen hat, unmittelbar dahinter wieder frisches Gut von oben auf, dieses den darunter herstreichenden Feuergasen entgegenschiebend, so daß das durch d frisch geförderte Erz von den bereits abgekühlten Heizgasen angewärmt wird und am Ende des obersten Muffelringes bereits lebhaft brennt. In der mittleren Muffel ist die Reaktion am lebhaftesten, während in der unteren die frischen Feuergase die Fertigröstung be wirken, die durch verstärktes Rühren befördert wird.

Letzteres erreicht man dadurch, daß die unterste Muffel statt zwei Rührarme deren beispielsweise vier oder sechs erhält, auch kann man schon der mittleren Muffel zwei Rührarme mehr geben, so daß die oberste Muffel zwei, die mittlere vier und die unterste sechs besitzt. Durch diese Anordnung ist man in der Lage, sich dem Betriebe der gewohnlichen Blenderöstöfen mit Handbetrieb anzupassen, bei denen die Abröstung beispielsweise so vorgenommen wird, daß, trotzdem die einzelnen Muffeln gleich groß sind, die oberste vier Chargen, die mittlere zwei und die untere nur eine enthält. Die weiter zugegebenen Rührarme können die gleiche Anordnung der Zähne wie die anderen Arme besitzen, um es zu ermöglichen, das Erz schneller über eine Muffel zu führen, d. h. seine Schichthöhe zu vermindern und dadurch die Abröstung zu beschleunigen, gleichzeitig aber auch in der heißesten Zone Sinterung zu vermeiden, sie können aber auch lediglich zum Auflockern dienen, indem sie wie Rechen ausgebildet sind. Auf diese Weise kann man in einer Operation die Fertigröstung durchführen, ohne daß man genötigt ist, das Röstgut zu diesem Zweck in besonderen öfen weiterzubehandeln, wie es verschiedentlich vorgeschla- no gen wurde, oder ohne daß besondere Anordnungen zum Ausschalten gewisser Rührarme in den Ofen eingebaut werden müssen oder ohne daß die Rührwerke umstellbar gebaut werden, Vorrichtungen, die, weil «stets der Glühhitze und den sauren Gasen ausgesetzt, nicht lange haltbar sind. Man braucht also, wenn das Verhalten eines Erzes beim Abrösten einmal bekannt ist und dasselbe wieder zur Verarbeitung gelangt, nur die entsprechenden Rührarme in die einzelnen Muffeln zu geben. Das Einbauen mehrerer schnell

auswechselbarer Arme ist jedoch nur dadurch möglich, daß die Welle dementsprechend äußere Vorrichtungen besitzt, wofür bei den üblichen Öfen mit kreisrunder Muffel kein Platz ist; kreuzweis die Welle durchdringende Arme sind aber nicht denkbar, weshab man bei den bisherigen Öfen auf das Anbringen von mehr als zwei derartiger Arme verzichten mußte.

ίο Da die sich entwickelnden Gase einen freien Weg zu dem innerhalb des Ringes gelegenen Raum haben, der sich niemals verstopfen kann, so drängen sie sich auch niemals durch die Schlitze e und reißen infolgedessen aus dem niederfallenden Röstgut keine Staubteilchen mit, sondern sie ziehen sehr langsam zur Mitte ab, da ihnen ein sehr großer Querschnitt zur Verfügung steht, wie es bei keinem Ofen älterer Art der Fall ist. Die zur Röstung notwendige Luft tritt hauptsächlich in die unterste Muffel durch die vorgesehenen Einlasse f ein und kann auch den beiden anderen Muffeln ebenso zugeführt werden; die Bewegung der heißen Gase aus einer Muffel an der Decke entlang zum Gassammeiraum genügt aber, um aus demselben Raum sauerstoffreicheres und kälteres Gemich wieder in diese Muffel zurückzuführen, so daß der Einlaß von Außenluft auf die unterste Muffel beschränkt werden kann.

Die Muffeln und Feuerzüge sind aus feuerfestem Material. Sie bilden mit Klammersteine hergestellte Gewölbe, die sich einerseits gegen die Außenwand des Ofens, andererseits gegen massive Gußeisenringe g stützen, ähnlich wie die Gewölbe der bis jetzt üblichen öfen mit kreisrunden Muffeln, die ebenfalls abwechselnd einen kleinen und einen größeren derartigen Ring besitzen, ersteren, um einen Abschluß gegen die Hohlwelle zu erzielen, letzteren, um die Öffnung für den Gasdurchtritt und den Übergang des Röstgutes zu bilden.

Die Sohle der einzelnen ringförmigen Muffein braucht nicht geebnet zu werden, wie dies bei den üblichen Öfen meist geschieht, da hierdurch die Wärme nur unnötig abgehalten wird, vielmehr können sich die Rührarme der Sohlenneigung oder Wölbung anpassen. Die Zähne der Rührarme sollen das Röstgut in der Kreislinie vorwärts bewegen und nicht wie bei den öfen mit kreisrunder Muffel gleichzeitig nach der Mittelachse zu bzw. zur Außenwand hin. Infolgedessen muß die Stellung der Zähne an gegenüberliegenden Armen bei ringförmigen öfen entgegengesetzt sein, so daß jedes Teilchen des Röstgutes eine zickzackförmige Kreislinie beschreibt. Da jedoch die der inneren Peripherie benachbarten Erzteilchen diejenigen an der äußeren Peripherie weit überholen würden, wenn Lage und Größe sämtlicher Zähne eines Armes gleich wären, so wird bei diesen Ringöfen eine neue Art der Zahnstellung angewandt, nämlich eine mit nach innen hin zunehmendem Winkel, d.i. eine nach innen zu abnehmende Größe der Arbeitsfläche, wodurch es sich erreichen läßt, daß sämtliches Material, ob der Außenoder Innenwand benachbart, die gleiche Zeitdauer auf einer Muffel zubringt. Der Arm k der Zeichnung besitzt derartige Zähne. Die bis jetzt bekannten ringförmigen öfen suchen diesem Umstand dadurch zu begegnen, daß die Zähne nach außen an sich bei gleichbleibendem Winkel vergrößert wurden. Hierdurch wird auch eine gleichmäßige, aber beschleunigte Vorwärtsbewegung erzielt; die neue Art der Zahnstellung bewirkt dagegen eine gleichmäßige, jedoch verminderte Fortbewegung, was von Vorteil ist, wenn das Rostgut möglichst lange, z. B. auf der obersten Muffel, bewegt werden soll. Die bei den öfen mit kreisrunder Muffel bereits angewandte Verschiedenheit der Arbeitswinkel, welche gerade umgekehrt eine nach innen hin größer werdende Arbeitsfläche ergeben, haben mit vorliegender Anordnung nichts gemein, da es sich dabei um eine Fortbewegung in radialer Richtung handelt; falls man diese Zahnstellung also bei ringförmigen öfen anwenden wollte, würde man die Ungleichheit der Erzbewegung an der Außen- bzw. Innenwand noch mehr vergrößern.

. Die Befestigung der Arme an der Hohlwelle kann beliebig vorgenommen werden, doch ermöglicht der große, zur Verfügung stehende Raum eine Befestigung und kräftige Unterstützung der Arme außerhalb der Welle, wodurch die die Hohlwelle durchdringenden und sie schwächenden Öffnungen, wie solche bei den öfen mit kreisrunden Muffeln notwendig und üblich sind, vermieden werden und ebenso die schwer zugänglichen und infolge der heißen sauern Gase bald unbeweglich werdenden Verschraubungen oder andere Verbindungen, wie sie wiederholt vorgeschlagen wurden. So stecken die auf der Zeichnung dargestellten Arme in Muffen, die ihrerseits an die Hohlwelle angenietet sind. Durch Anheben eines Armes tritt die am Ende befindliche Nase zurück, und der Arm kann durch Tür i ausgewechselt werden.

Nur allein der weite Sammelraum für die Gase ermöglicht eine derartige starke Befestigung, welche selbstredend auch angewandt werden kann, wenn die Feuerzüge fehlen, wie bei Pyritöfen. Da die Muffeln und Rührarme bei diesen Öfen geringeren Abstand voneinander haben; so werden die Arme der jedesmal übereinander liegenden Muffeln um 90 ° versetzt, was noch dadurch ermöglicht wird, daß die unterste Muffel beim Rösten

Claims

von Pyrit nur zweier Arme bedarf, also Platz genug vorhanden ist, um dazwischen die Unterstützungen für die beiden höher liegenden Arme aufzunehmen.

Daß der im Gassammeiraum gelegene Teil der Hohlwelle beliebig gestaltet werden kann, um eine größere Kühlfläche zu schaffen, wurde schon erwähnt; die gezeichnete Welle hat beispielsweise einen quadratischen Querschnitt.

ίο Auch können an der Welle Rippen u. dgl. zwecks Vergrößerung der Oberfläche vorgesehen werden.

Da im Laufe der Zeit immerhin sich auch im Gassammeiraum so viel Flugstaub anhäuft, daß die Muffen und Rührarme dadurch behindert werden, so ist im Boden eine Öffnung k angeordnet, die mit der Ausziehvorrichtung für die Abbrände unmittelbar in Verbindung steht. Hierdurch wird selbsttätig der Flugstaub nach außen befördert, wenn sich so viel angesammelt hat, daß die untersten Rührarme bzw. Muffen ihn erfassen. Sowohl die öffnung k wie die unter Schlitz e_x befindliche Transportschnecke sind in Fig. 1 des besseren Verständnisses halber auf der rechten Seite gezeichnet, ihre wirkliche Lage geht aus Fig. 2 hervor.

Patent-A ν Sprüche:

i. Mehretagiger ringförmiger Ofen mit einer zentral angeordneten rotierenden Rührwelle zum Rösten und Glühen von Erzen oder anderen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß von der Rührwelle in an sich bekannter Weise auswechselbare lose Rührarme in die Muffeln hineinragen, und daß die Verbrennungsprodukte nicht mit dem sich bewegenden Erz oder gegen dasselbe, sondern sofort durch die im Mauerwerk ausgesparten Schlitze für die Rührarme nach der Mitte zu abgeführt werden.
2. Ausführungsform des Ofens nach Anspruch ι mit Verwendung von zwischen den einzelnen Muffeln eingebauten Feuerzügen, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizgase in den Feuerzügen dem Röstgut entgegengeführt werden.
3. Rührarm bei ringförmigen mechanischen Röstofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Arm und den einzelnen Zähnen gebildeten Winkel nach der Welle hin größer werden, also mit nach innen zu abnehmender Größe der Arbeitsfläche, zum Zwecke, jedes Röstgutteilchen während der gleichen Zeitdauer mit verminderter Geschwindigkeit über eine Muffel zu bewegen.
4. Ausführungsform des Ofens nach Anspruch ι und 2, gekennzeichnet durch eine nach unten zunehmende Anzahl Rührarme in den Muffeln.
5. Ausführungsform des Ofens nach Anspruch ι und 2, gekennzeichnet durch eine Hohlwelle mit quadratischem oder anderem unrunden Querschnittt oder auch mit Rippen.
6. Ausführungsform des Ofens nach Anspruch ι und 2, gekennzeichnet durch einen mit der mechanischen Ziehvorrichtung für die Abbrände unmittelbar verbundenen Kanal aus dem Gassammeiraum.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.