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Verfahren zur Behandlung von Brennstoff-Erz-Gemischen Es sind Bestrebungen
im Gange, das Verhüttungsverfahren im Hochofen durch solche Verfahren zu ersetzen,
welche einerseits gestatten, Kohle und Erz in innige Berührung miteinander zu bringen
und dabei sogar Feinerze und Feinkohle zu verwenden, indem man sie beispielsweise
miteinander brikettiert, und andererseits dem Verhüttungsofen eine einfachere Gestalt
und insbesondere eine niedrigere Bauhöhe in Form des sog. Niederschachtofens zu
geben. Solche Verhüttungsverfahren mit Kohle-Erz-Gemischen oder Kohle-Erz-Briketten
können zweistufig arbeiten, indem in einer ersten Stufe die Kohle bzw. die Kohle-Erz-Briketts
entsch,welt oder verkokt werden, wobei entsprechend die Erze vorgeröstet oder vorreduziert
werden können, während in der zweiten Stufe der Schwelkoks oder die entschwelten
Briketts in den hTiederschachtofen gegeben werden:, in welchem dann die Reduktion
und! Schmelzung erfolgt. Man kann aber die, Schwelung bzw. die Verkokung und :die
Vorreduktion auch im oberen Teil des Niederschachtofens vornehmen, in dessen unterem
Teil die Endreduktion und die Schmelzung erfolgt.
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Die Erfindung geht davon aus, daß die Entgasung bzw. Vorreduktion
.in einer besonderen. Kammer vorgenommen werden soll, welche getrennt vom Niederschachtofen
beheizt werden kann, und betrifft u. a. die besondere Art :der Beheizung dieser
Kammer.
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Schweljung sowohl wie Verkokung sind endotherme Prozesse, die sich
innerhalb bestimmter Temperaturintervalle .abspielen. Die Kohle muß also durch Zufuhr
von Wärme auf diese Temperaturen gebracht werden. Die Abgabe der fühlbaren Wärmeaus
den im Ofenschacht aufsteigenden Gicht- bzw. Reaktionsgasen- läßt sich bezüglich
der Temperatur, der Reaktionszeit und der Wärmemenge nicht so abstimmen, daß z.
B. die für
die Schwelurig notwendigen Voraussetzungen. gegeben sind.
Man hat auch schon eine Heizung durch elektrische Widerstände vorgeschlagen. Derartige
Heizmittel würden lediglich dde Wärmeübertragung durch Strahlung und vielleicht
auch teilweise durch Berührung ermöglichen, was gerade beji einem feinkörnigen oder
brikettierten; Erz-Kohle-Gemisch nicht mit wirtschaftlichem Erfolg durchführbar.ist.
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Gemäß der Erfindung lassen sich in einem Brennstoff-Erz-Gernisch auf
.induktivem Wege Wirbelströme erzielen, durch welche sich die gewünschte Entgasung
und Vorreduktion, ohne die vorgesch,ilderten Mängel, vornehmen lassen. Mit Hilfe
der induktiven Beheizung lassen sich, wie das von reinen Schmelzbädern her bekannt
ist, hohe Temperaturgrade ohne übertriebene Verluste erzielen, und dies ist nach.
der Erfindung auch bei dem aus Brennstoff und Erz bestehenden Gemisch bzw. bei dem
aus diesem Gemisch gebildeten, Briketten. möglich.
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Elektrische Reduktionsöfen sind bisher als Lichtlogen- bzw. Elektrodenöfen
gebaut worden, während Induktionsöfen nur zum Niederschmelzen, beispielsweise von
Aluminium, Eisen od. dgl., benutzt worden sind. Demgegenüber ist "es neu, die Schwelurig,
Verkokung, Entgasung und Vorredukt.ion von, Kohle und Erzgemischen. durch induzierte
Ströme vorzunehmen.
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Diese Möglichkeit beruht offenbar darauf, .daß sowohl die Erze als
auch @d,ie Kohle genügend leitfähig sind und .in dem.Gemisch ausreichend Kontakt
miteinander aufweisen, so daß trotz des Schüttgutcharakters der Kammerfüllung ausreichende
Induktionsströme und damit die gewünschten hohen Temperaturen entstehen.
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Die gewünschte Temperaturerhöhung und die gewünschte Reaktion gehen:
auch dann vonstatten, -wenn das Schüttgut die Kammer in, ständigem Strom von oben,
nach unten durchwandert. Weder die Bewegung selbst, noch 'die während der Bewegung
erfolgenden Reaktionen stören die induktive Erwärmung des Kammerinhalts.
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Man kann, um vorhandene Wärmequellen auszunutzen, Gase, von: höherem
Heizwert zu erzielen oder bestimmte chemische Reaktionen. herbeizuführen, die Erwärmung
auf Schwel- oder Verkokungstemperatur auch teils durch andere Wärmequellen, insbesondere
durch umlaufendes heißes Spülgas, teils, durch induzierte Ströme vornehmen.
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Zweckmäßig wird man die Gichtgase vorher abziehen, um die Schwelaase
bzw. das. Spülgas nicht zu verdünnen oder .im. Heizwert herabzusetzen. Im Zusammenhang
damit betrifft ,die Erfindung den Vorschlag, den zur Verhüttung erforderlichen Müller,
insbesondere Kalk od. dgl., nicht zusammen mit dem Brennstoffgemisch, sondern zum
m:iadesten teilweise unterhalb der Schwel- oder Verkokungskammer aufzugehen. Das
hat einmal den Vorteil, daß der Kalk oder sonstige Müller nicht als Isolator wirken
und damit die induktive Heizung beeiriträchtigen kann. Weiter wird die induktive
Heizung von der Notwendigkeit entlastet, auch den gesamten Müller mit zu erwärmen
und schließ--ich kann, der unterhalb der Schwelkammer mit niedrigerer Temperatur
eingebrachte Müller zum Kühlen ,der an dieser Stelle noch verhältnismäßig heißen
Gichtgasee benutzt werden, wobei deren fühlbare Wärme in wirtschaftlich günstiger
Weise ausgewertet werden .kann.
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Die induktiv beheizte Schwelkammer wird gemäß .der weiteren Erfindung
als ein b:°sonderer Aufsatz auf den; Niedersch.achtofen gesetzt, so d.aß die Schwelurig
unmittelbar oberhalb des Niederschachtofens stattfindet. Dadurch erhält man u. a.
den Vorteil, daß die geschwelten Briketts bzw. das geschwelte Kohle-Erz-Gemisch
ohne Abkühlung aus dem Schwelaufsatz in die Gicht des N,iederschachtofens übergeführt
werden kann. Die Schwelgase und das staubhaltige Gichtgas können getrennt abgeführt
werden. Es ist aber auch eine Durchführung:der Gichtgase durch den Induktionsaufsatz
möglich.
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Der Schwelprozeß .im Induktionsaufsatz kann durch Änderung von. Menge
und Art der aufgewandten elektrischen Energie oder durch Variation der Sichtgeschwindigkeit
des Niederschachtofens gesteuert werden. Die Gichtgeschwindigkeit, also die Leistung
des Niederschachtofens, wird in üblicher Weise durch Druck, Mien.ge, Temperatur.
Sauerstoff- und Wasserdampfgehalt des Gel>läsewindes beei.nflußt.
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Eine weitere Abstimmungsmöglichkeit des Schwel- und Reduktionsprozesses
kann, erreicht werden durch. eine diskontinuierliche. Arbeitsweise. So z. B. kann
die Beaufschlagung des Nied@erschachtofe.ns mit Gebläsewind zeitweilig unterbrochen
werden, während die Beheizun:g des Schwelaufsatzesdurch Stromzufuhr und/oder durch
Umlaufgas bzw. durch Fremdgas durchgeführt wird. Je nach der wieder einsetzenden
Windbeaufschlagung des Niederschachtofens kann also dann ein länger entschwelter
bzw. vorbehandelter Müller diesem aus dem Schwelaufsatz zugeführt werden.
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Der Wärmehaushalt des Niederschachtofens kann außerdem durch. -das
Verhältnis der Erze und Zuschlagstoffe zur Brennstoffmenge eingestellt werden.
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Die Ausbildung der Gasabzüge des Nie derschachtofens und des Schwelaufsatzes
ermöglichen das getrennte Abziehen von Schwel- und Gichtgas, erlauben aber auch
das teilweise oder völlig gemeinsame Abziehen dieser beiden Gasarten entweder aus
dem Schwelaufsatz oder aus der Gicht des Niederschachtofens.
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In den Schwelaufsatz können Erz-Kohle-Briketts oder auch Mischungen.
von, Erz-Kohle-Briketts mit Erz und/oder Zuschlagstoffen gegichltet werden, Es ist
ferner möglich, vorreduzierte Erze innerhalb der Erzbriketts oder der Möllerzugabe
zu verwenden. also z. B.. Fe 0 oder Eisenschwamm.
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Dde Schwelgase und/oder das Gichtgas können zur Vorredukt-ion von
Eisenerz benutzt werden, um die Induktionswirkung innerhalb ..der Briketts zu erhöhen
und um, den Niederschachxofen von der Schachtarbeit zu entlasten. , Erfindungsgemäß
-kann die fühlbare Wärme der verhältnismäßig heiß austretenden Gichtgase des
N
iederschachtoiens für die Vorwärmung des Gebläsewindes benutzt werden, soweit sie
nicht für die Erzreduktion benötigt wird.
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Der Niederschachtofen kann mit zylindrischem oder anderem Ouerschnitt
erstellt werden, so daß entweder ein oder mehrere Schwelaufsätze auf der Gicht aufgesetzt
werden. Die Gicht kann so ausgebildet werden, daß eine zusätzliche Aufgabe von Möllergut
ohne Passieren der Schwelaufsätze möglich ist. Die Schwelaufsätze können so ausgebildet
sein, daß ein Abheben und Auswechseln: an der Gicht des Niederschachtofens möglich
ist.
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Während die Gichtaufsätze nach unten. einen geien Austritt des Beschickungsgutes
zulassen, erhalten sle oben neben den Schwelgasabzügen eine gasdichte Schleuse für
das Beschickungsgut. Hier kann zusätzlich eine Druckvorrichtung in. Art einer hoksausdrückmaschine
angebracht werden., welche die Beschickung des Schwelaufsatzes in den Niederschachtofen.
durchdrückt.
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Das Gichtgas :des. Niederschachtofens wird zweck-Mäßig irreiner En:tstaubungsanlage
vom Gichtstauh befreit. Das Schwelgas wird man je nach Art der verwendeten Kohlen,
Führung des Prozesses und Marktlage entweder einer Kohlenwertstoffanlage oder dem
gereinigten Gichtgas zuführen, um dessen Hiizwert zu verbessern.
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Für die Erfindung sind die verschiedensten Brennstoffe. wie Stein1cohlen,
Braunkohlen, Torf, aber auch andere brennbare Stoffe, wie etwa Ruß. Holz, Celluloseabfälle
od. dgl.., verwertbar. Ebenso können an die Stelle von Erz auch Ganz- oder Halbprodukte,
wie etwa die Luppen des, bekannten Krupp-Rennverfahrens, Kiesabbrände, Gichtstaub
oder sonstige Metall enthaltende Stoffgemische treten.
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In der Zeichnung ist ein gemäß der Erfindung zu verwendender Schwelaufsatz
und Niederschachtofen beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Abb. i den. kombinierten
Niederschachtofen. i im senkrechten Schnitt bzw. als Ansicht mlit Schwelaufsatz
2 und der dazugehörigen Induktionswicklung 3 mit Transformatorstat.ion d.. Die Schwelgase
und die Gichtgase können sowohl über die Leitungen.5 wie ii abgezogen werden.
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Wählt man für die Schwelgase den Abzug über die Leitung 5, so müssen
diese ,die Kond=ensation 6 passieren, um über die Verbindungsleitung 7 zum Ventilator
8 zu gelangen, durch welchen der Druck gesteuert wird.
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Soweit die Gichtgase nicht den Schwelaufsatz passieren:, können sie
durch den Ventilator 1d. über die Gichtgasleitung i i, den Rekuperator und Zyklon
12 und Staubsack 2o und die Verbindungsleitung i 3 abgezogen werden.
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Der Gebläsewind soll durch die Kompressoranlage 16 über die Leitungen
17 und 18 eingedrückt «-erden, wobei indem bereits erwähnten Rekuperator 12 die
Winidvorwärmung vorgenommen werden kann.
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In den. Winddüsen ig kann also entweder heißer oder kalter Gebläsewind
mit oder ohne Zusatz von Sauerstoff, Dampf usw. eingeführt werden. Schlacken- und
Roheisenabstich des N iederschachtofens sind in der Zeichnung mit 23 und -2d. angegeben:.
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Eine Sonderausführung ist in Abb. 2 wiedergegeben, wie sie z. B. bei
intermittierendem Betrieb zweckmäßig zur Anwendung gelangen kann. Der untere Kegel
des, Doppelgichtverschlusses ist als Schwe ikoksausdrückstempel eingerichtet und
kann, durch die Zahnstange 2i bzw. das Getriebe betätigt werden.
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Aus den vielen Variationsmöglichkeiten in der Gasführung ist in Abb.
3 schematisch die Spülgasschwelung mit gleichzeitiger elektrischer Induktionsbeheizung
gezeigt. Demnach wird das Schwelgas über die Schwelgassauglei:tungen 5 und 7, den
Kondensator 6, den Ventilator 8 und die Schwelgasdruckleitung io in den unteren
Teil des Schwelaufsatzes wieder eingedrückt.
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Teilmengen, des Schwelgases können auch in diesem Fall anderer Verwendung
zugeleitet werden über die Sch-,velgasdrucltleitu-ng g.