DE293580C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf einen neuen Ofen zum Reduzieren von Erzen. In dem neuen Ofen werden die Erze unter Anwesenheit von überschüssigem Brennstoff reduziert, und zwar im allgemeinen ohne daß ein Metallbad entsteht. Die im Ofen selbst aus dem Brennstoff entwickelten und reduzierenden Gase werden in einen Vorwärmer geleitet und in diesem mit so viel Luft vermischt, daß eine ein gründliches Vorwärmen der mit Brennstoff vermischten frischen Erzmenge bewirkende Verbrennung eintritt, daß aber die Gase niemals oxydierende, sondern lediglich vorwärmende Eigenschaften behalten.

!5 Ein Ofen der neuen Art besteht daher aus einer Verbrennungskammer, der Erz, Kohle und Luft in einer zur Erzeugung von hoher Temperatur geeigneten Weise zugeführt wird, und aus welcher die noch brennbaren. Gase herausgeleitet werden, in einen der Zuführung dienenden Vorwärmer gelangen und dortselbst mit Luft in den entsprechenden Verhältnissen vermischt werden. Da der größte Teil des Brennstoffs -in der Form von Koks mit dem Erz zusammen zugeführt wird, man aber reduzierende Gase in dem Ofen erhalten will, so empfiehlt sich, eine zweite Öffnung zum Zuführen von bituminösem Brennstoff im Ofen anzuordnen.

Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt; es zeigen Fig. ι die Gesamtanordnung des Ofens, Fig. 2 im Schnitt vergrößert die eigentliche Reduktionskammer, Fig. 3 eine abgeänderte Ausführungsform der Gicht.

Der Ofen besteht aus einer Kammer A zur Sauerstoffentziehung, in der das Erz in einen metallischen Zustand übergeführt wird, einer Vorwärmevorrichtung B, in der die in dem Ofen erzeugten, Sauerstoff entziehenden Gase verbrannt und zum Vorwärmen der Erze und des festen Brennstoffs verwendet werden, wenn diese dem Ofen zugeführt werden, einem Kamin oder Schornstein C, durch den die Verbrennungsgase aus dem Vorwärmer B abgeführt werden. Die Erze und der Brennstoff können dem Vorwärmer B durch einen Trichter ι mit geneigtem Fallrohr 2 zugeführt werden, der durch den Kamin hindurchgeht und dazu dient, die Beschickung in das obere Ende des Vorwärmers einzuführen. Der Vorwärmer besitzt vorzugsweise einen auf Rollen 3 angeordneten Zylinder, der durch irgendwelche nicht gezeigte Mittel langsam in Umdrehung versetzt werden kann.

Die vorgewärmte Beschickung wird durch ein Knierohr 4 in die Gicht 5 überführt, die mit einem Absperrschieber 6 ausgerüstet ist; der Schieber kann in entsprechenden Zeitabständen geöffnet werden, um die Beschickung in den Ofen herabfallen zu lassen. Die Ofenkammer A besitzt vorzugsweise kreisförmigen Grundriß und besteht aus einer Rast mit schräg sich verjüngenden Innenwänden 5^a und einer halbkugelförmigen Kuppel 5^C. An der Durchdringungslinie zwischen der Rast und der Kuppel ist ein ringförmiger Zugkanal 7 angeordnet, in den die Verbrennungsgase durch Zuglöcher η^α eindringen. An den Zugkanal 7 schließt sich ein Abzugsrohr 8, das in das

untere Ende des Vorwärmers B einmündet und vorzugsweise das Knierohr 4 durchdringt. Die Wände der Rast dürfen nicht so weit eingeschnürt sein, daß ein Festkeilen der Beschikkung stattfindet.

Dem oberen Teil des Ofenraumes A wird Luft durch Windformen 9 zugeführt, die mit irgendeinem Zugregelungsventil 10 ausgerüstet sind. Die Formen 9 sollen so angeordnet sein, daß sie ein Sauerstoff entziehendes Gas erzeugen, aber die Luftzuführung soll so geregelt sein, daß eine vollständige Verbrennung im Herdraum verhindert wird. In einem Herd von den oben bezeichneten Abmessungen ist es nötig, eine größere Anzahl von Formen vorzusehen; z. B. kann man acht Formen anordnen. Die Luft durchströmt die Rohre 9 vorzugsweise „durch natürlichen Zug, aber es kann auch Druckluft angewendet werden.

Außerdem kann, wenn es nötig sein sollte, die Luft vorgewärmt werden.

Durch den oberen schräg geführten Teil des Abzugsrohrs 8 erstreckt sich eine Röhre 11 mit einem Luftzuläßventil 12. Die Röhre 11 soll von solchem Querschnitt sein, daß sie dem Vorwärmer B genügend Luft zuführt, um die Verbrennung der brennbaren Gase zu bewirken, die nach dem Vorwärmer durch das Abzugsrohr 8 strömen.

Die Gicht des Ofens kann mit Kanälen 13 versehen sein, in denen Kühlwasser umläuft. Die Kuppel des Ofens kann mit durch Pfropfen 14 verschlossenen Schüröffnungen 15 ausgerüstet sein. An der Sohle des Herdes können Abstichkammern 16 angeordnet sein, und ein Abstichschieber 17, der auch hydraulisch bewegt werden kann, ist an der Herdsohle angeordnet. Ein Kegel 18 kann dazu dienen, die Beschickung zu verteilen; ferner können beliebige Mittel vorgesehen sein, um das Durchsaugen der Luft durch die Beschickung zu sichern.

Bei der Arbeit mit dem neuen Ofen werden die Erze und die zugehörigen Brennstoffmengen (in destillierter Form) durch den Fülltrichter ι in den langsam umlaufenden Vorwärmer B eingeführt und gleiten durch ihr eigenes Gewicht abwärts und füllen den Ofenraum, während der Schieber 6 geöffnet ist.

Die Beschickung reicht bei gefülltem Ofen bis zu den punktierten Linien 19 in Fig. 2. Der Schieber 6 wird dann geschlossen und der Ofen am unteren Ende in Brand gesetzt, was durch Herausziehen des Schiebers 17 geschehen kann.

Die Verbrennungsgase steigen durch den Abzugskanal 8 auf und werden in den Vorwärmer eingeführt. Es wird durch die Rohre 9 genügend Luft zugeführt, um eine Sauerstoff entziehende Flamme zu erzeugen. Durch das Rohr i ι wird genügend Luft zugeführt, um die vollkommene Verbrennung des Sauerstoff entziehenden Gases zu bewirken, das durch den Abzugskanal 8 nach dem Vorwärmer strömt.

Vorzugsweise wird ein Gemisch von Erz und Koks oder Holzkohle dem Ofen durch den Vorwärmer B zugeführt, und zwar in Ausführung eines Verfahrens, für das vom gleichen Erfinder Schutz nachgesucht wird. Es wird hierbei ein solcher Überschuß an Koks oder Holzkohle in Form von Stücken oder Blöcken zugeführt, daß einzelne Gruppen von Erzstücken praktisch voneinander getrennt gehalten werden. Vorzugsweise wird unmittelbar in den oberen Teil des Ofenraums, beispielsweise durch eine Klappe 20, eine verhältnismäßig geringe Menge von frischem kohlenstoffhaltigem Brennstoff/ z. B. Holz oder Kohle, zugeführt, die dazu dient, Kohlenwasserstoffe und Wasserstoffgas zu erzeugen. Wenn der Ofen zum erstenmal durch den Vorwärmer B beschickt wird, kann man entweder Holz oder Kohle, vorzugsweise in Form von Blöcken oder Stücken, gemischt mit dem Erz zuführen. Wenn nun der Ofen in Brand gesetzt wird, erzeugt man hierdurch Koks oder Holzkohle, die mit dem reduzierten Erz abgestochen werden. Hierauf kann der Koks oder die Holzkohle von dem reduzierten Erz getrennt und mit frischem Erz wieder dem Vorwärmer zugeführt werden; hierbei wird eine geringe Menge von frischer Kohle oder Holz von Zeit zu Zeit durch die Zuführungsöffnung 20 dem Ofen zugeführt.

Es ist wünschenswert, nicht allein den Metalloxyden den Sauerstoff zu entziehen, sondem sie vollkommen fertig zu verarbeiten, so daß eine Wiederoxydierung nicht stattfinden kann. Dies wird dadurch bewirkt, daß man die Erze in Metall umsetzt und die Erzeugung von Metalltröpfchen dadurch begünstigt, daß man in dem Ofen A einen erheblichen Wärmeüberschuß über den zur Sauerstoffentziehung nötigen Wärmegrad erzeugt; hierdurch schmelzen die · dicht aneinander liegenden Metallteilchen und formen sich zu kugelförmigen Tröpfchen, ohne daß aber ein geschmolzenes Bad entsteht. Die Beschickung wird dann an der Herdsohle in fester Form abgestochen, aber in getrennten Stücken. Kupferoxyde und Kupferkarbonate können derselben Behandlung unterworfen werden, erfordern aber weniger Brennstoff, und das Verfahren kann bei einer geringeren Hitze vor sich gehen.

Es wird sich ergeben, daß, wenn eine genügend große Hitze aufrechterhalten wird, die Kohlensäure, die in der Nachbarschaft der Formen 9 erzeugt wird, einen Teil des Sauerstoffs auf die Kohle überführt, so daß Kohlenoxyd entsteht, das seinerseits den Metalloxyden von ihrem Sauerstoff raubt. Unter diesen Bedingungen ist ein sehr rascher Austausch

von Sauerstoff erreicht, so daß eine rasche Sauerstoffentziehung aus den Metalloxyden bewirkt wird. Die Teile des Metalls, die sich in Massen zu Tropfen geballt haben, lassen sich leicht von dem Brennstoff trennen, wenn dieser aus dem Ofen abgestochen wird. Anderseits können unzählige Massen von ganz kleinen Metalltröpfchen an dem Koks hängen und mit diesem wieder in den Vorwärmer eingeführt werden, so daß während einer zweiten Durchführung durch den Ofen diese kleinen, von dem Koks mitgeführten Metalltröpfchen sich mit anderen Metalltröpfchen vereinigen, so daß sie Tropfen von greifbarer Größe bilden, die leicht gewonnen werden können.

Bei Zink und Blei findet eine Verdampfung bei ungefähr 1200 ° C statt, und ein Kondensator ist nötig, um die Gewinnung zu ermöglichen. Bei Blei- und Zinkerzen oder Karbonaten kann der Ofen mit etwas geringerer Temperatur arbeiten, als wenn Eisen- oder Kupfererze verarbeitet werden.

Es ist hier zuzufügen, daß infolge der Tatsache, daß die Säule aus Erz und Brennstoff in dem Ofen von verhältnismäßig geringer Höhe und breiter Grundfläche ist, es möglich ist, den Ofen mit natürlichem Zug zu betreiben, wodurch man eine große Ersparnis erzielt; der neue Ofen kann .so betrieben werden, daß eine fast vollständige Verbrennung der Gase erzielt wird, ehe diese aus dem Vorwärmer B in den Kamin überströmen. Es ist außerdem leicht zu verstehen, daß der von dem durch die öffnung 20 zugeführten frischen Brennstoff destillierte Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe bei der Sauerstoffentziehung mitwirken.

Obgleich es überflüssig ist, ein Gebläse in Verbindung mit dem neuen Ofen zu benutzen, ist es nichtsdestoweniger möglich, ein solches anzuwenden; wenn man dies tut, so ist infolge der niedrigen Erzsäule, durch die die Gase durchtreten müssen, verhältnismäßig sehr geringer Kraftaufwand genügend.

In Fig. 3 ist eine abgeänderte Ausführungsform dargestellt, bei der die Gicht 5 durch eine Gicht 5" von anderer Form ersetzt ist; sie besitzt zwei Absperrglocken 5* von bekannter Form, unter denen eine Windform o.^a mit einem Gebläse 9* angeordnet ist. Eine derartige Anordnung kann, wenn gewünscht, angewendet werden, aber der natürliche Zug genügt. Der Abzugskanal 8^a entspricht vollkommen dem Abzugskanal 8, und das Luftrohr 11 ^a entspricht dem Rohr 11.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Ofens 6 m und seine Höhe über den Zuglöchern η^α ungefähr 3 m.

Bei einem solchen Ofen genügt der natürliche Zug vollkommen.

Das Vorwärmerohr besitzt einen Durchmesser von ungefähr 2,4 m und eine Länge von 36 m. Der Kamin besitzt einen Durchmesser von 2,4 m und eine Höhe von 45 m. Die Temperatur in dem unteren Teil des Rohres B soll etwa 1100 ° betragen. Sie fällt allmählich bis zum Gasaustritt bis auf etwa °. Im Ofen ist die höchste Temperatur unterhalb des Trichters etwa auf 1650 bis ° in Anschlag zu bringen. Die Temperatur in der Höhe der Zuglöcher 7 soll nicht unter 1100 ° fallen. Ein solcher Ofen ist zur Aufarbeitung von 100 Tonnen Erz pro Tag geeignet. Man mischt das Erz im Verhältnis von 400 kg Koks mit 250 kg Erz; außerdem gibt man auf diese Kohle- und Erzmenge durch die Einführungsöffnung 20 noch zusätzlich 100 kg Koks. Der Koks wird immer wieder benutzt, bis er vollkommen verbraucht ist, während die durch die öffnung 20 eingeführte frische Kohle stetig neuen Koks erzeugt.

Claims (2)

Patent-An Sprüche:

1. Ofen zum Reduzieren von Erzen, bei welchem die stark vorgewärmte Beschikkung (Erz und Brennstoff) in ausschließlich reduzierender Atmosphäre bei hoher Temperatur behandelt wird, gekennzeichnet durch eine niedrige senkrechte Reduzierkammer mit Lufteinlässen und einer lediglich zum Ableiten der Reduziergase dienenden, die Reduzierkammer mit Reduziergas gefüllt haltenden Leitung (8), welche gleichzeitig mit einer zweiten Luftzuführung (11) in die die festen Stoffe zuführende und vorwärmende Leitung derart einmündet, daß eine Vorwärmung dieser Stoffe unter Vermeidung von Oxydation ermöglicht ist. '

2. Ausführungsform des Ofens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen zur Einführung der Verbrennungsluft an dem oberen Teil des Ofens angebracht sind, während zur Abführung der Reduktionsgase etwa in der mittleren Höhe des Ofens öffnungen vorgesehen sind, die in einen mit der Ableitung (8) in Verbindung stehenden Ringkanal einmünden, und daß gleichzeitig neben der von dem Vorwärmungszylinder aus erfolgenden Speisung des Ofens eine zweite Speiseöffnung (20) vorgesehen ist, mit deren Hilfe frisches, reduzierendes Gas entwickelndes Brennmaterial in den Ofen eingeführt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.