CH254586A - Verfahren und Ofen zum Verhütten von Eisenerz mit einem an Sauerstoff angereicherten Wind. - Google Patents

Description

  Verfahren und Ofen zum Verhütten von Eisenerz mit einem an Sauerstoff  angereicherten Wind.    Beim Hochofen, der mit Luft geblasen  wird,     entstehen    so grosse     Gasmengen,    dass es  nicht möglich ist, mit offenem     Schacht    zu  arbeiten. Der Verlust würde das Verfahren  zur Eisengewinnung vollkommen unwirt  schaftlich machen.  



  Anders liegen die Verhältnisse, wenn  man an Stelle von Luft     einen    sauerstoffrei  chen Wind zum Blasen des Ofens verwendet.  Da ein solcher Wind weit weniger Stickstoff  mit sich führt als die Luft, ist das Volumen  des Reduktionsgases, welches an der Gicht  entweicht, bedeutend geringer als beim Hoch  ofen.  



  Während aber das Gichtgas beim Hoch  ofen nur einen Heizwert von 800 bis 900  kcal/m3 hat, weist das Reduktionsgas eines  mit Sauerstoff betriebenen Ofens einen Heiz  wert von 2500 bis 2600kcal/m3 auf. Es würde  also eine erhebliche Einbusse an Energie be  deuten, wenn man beim mit Sauerstoff be  triebenen Ofen einfach mit offener Gicht  arbeiten wollte.  



  Praktisch liegen nun Fälle vor, bei denen  ein Arbeiten mit geschlossener Gicht unmög  lich ist. Solche Fälle sind z. B. gegeben, wenn  man in einem mit an Sauerstoff angereicher  tem Wind betriebenen Ofen sperrigen Schrott  niederschmelzen muss und dieser Schrott sieb  nicht. zerkleinern lässt, bzw. wenn die Zer  kleinerung teurer wäre als der Verlust des  Reduktionsgases an der offenen Gicht. Man    müsste dann diesen     Verlust    einfach in Kauf  nehmen. Praktisch liesse sieh der Verlust da  durch herunterdrücken, dass man im Nieder  schachtofen arbeitet, der gestattet, minder  wertigen Brennstoff zu benutzen, so dass der       Wert    der Kalorie geringer ist als der Wert  derselben im Hochofengas, zu dessen Erzeu  gung ausschliesslich hochwertige Kohle in  Frage kommt.

   Es bliebe aber trotzdem noch  ein fühlbarer Verlust bestehen.  



  Diesen Verlust weitgehend     herabzudrük-          ken,    ist der Zweck der nachstehend beschrie  benen Erfindung. Sie bezieht sich auf ein  Verfahren zur Verhüttung von Eisenerz mit  sauerstoffreichem Wind im offenen Schacht  ofen, vorzugsweise in     einem,        Niederscha,6ht-          ofen,    in welchem die Beschickungshöhe nur  wenige Meter beträgt. In einem solchen Ofen  'lässt sich mit Vorteil minderwertiger, körni  ger Brennstoff, wie     Kohlengriess.    verarbeiten.  Sperriger Schrott kann ohne Schwierigkeit  zugegeben werden; ebenso nimmt der Ofen  Abfallprodukte der Stahlfabrikation, wie       Stahlofenschlacke,    auf, die man in ;grossen  Brocken zusetzen kann.

    



  Die Erfindung besteht nun in einem Ver  fahren zur Verhüttung von Eisenerz mit  einem an     -Sauerstoff    angereicherten Wind im  offenen Schachtofen, bei welchem man dem  im Ofen entstehenden Reduktionsgas inner  halb der     Beschickung    und unterhalb der  Gicht Sekundärwind .zuführt. Dadurch kann      bewirkt werden, dass das CO zu CO2 ver  brennt, ehe noch das Reduktionsgas auf sei  nem Weg nach oben die Beschickung ver  lässt.  



  Die Einführungsstelle für den Sekundär  wind liebt unterhalb der Gicht und ihr Ab  stand von der Gicht richtet sich nach der  Betriebsweise des Ofens. Vorteilhaft liegt sie  so tief, dass das Reduktionsgas auf dem rest  lichen Weg durch die Beschickung nach oben  noch Zeit genug hat, zu verbrennen. Äusser  lich ist dies daran zu erkennen, dass die  Flamme, die sonst über dem Ofen brennt,  verschwindet und sich in die Beschickung  zurückzieht, die\ sich nun merkbar erhitzt.  



       Eine    vorzugsweise Ausführungsform     des     Verfahrens besteht darin, dass man den Se  kundärwind in einem solchen Abstand unter  halb der Gicht einführt, dass der Weg des       Reduktionsgases    vom     Einführungspunkt    des  Sekundärwindes bis zum obern Ende der Be  schickung hinreicht, um die vollständige Ver  brennung des vorhandenen Reduktionsgases  zu gewährleisten.  



  Je mehr Schrott man in einem solchen  Ofen verarbeitet, desto weniger     Brennstoff     ist erforderlich, da die Reduktionsarbeit er  heblich mehr Wärmeaufwand verlangt als  das Niederschmelzen. Unter solchen Bedin  gungen entsteht verhältnismässig wenig Re  duktionsgas, so däss man die gesamte, bei der  Verbrennung entstehende     Wärmemenge    im  Oberteil der Beschickung ausnutzen kann.  Ist jedoch mehr Gas vorhanden, so emp  fiehlt     es    sich, diesen Teil des Gases abzu  ziehen, ehe er noch die Zone erreicht, in wel  cher der Sekundärwind zugeführt wird. In  der Beschickungssäule (herrscht Widerstand  und daher ein gewisser Überdruck. Man kann  daher aus der Beschickung ohne Mühe Gas  abziehen. Meist ist eine Unterstützung durch  Ansaugen überflüssig.

   Man kann vielmehr  das Verhältnis zwischen der abziehenden und  der die Sekundärwindzone passierenden     Re-          duktivnsgaemenge    in einfachster Weise da  durch einstellen, dass man die Abzapfleitung  drosselt, z. B. mit Hilfe eines Schiabers.    Der Sekundärwind kann Luft oder ein  sauerstoffreicheres Gas sein. Je nach seiner       Zusammensetzung    wird mehr oder weniger  Stickstoff in den obern Teil des Ofens ein  geführt. Das Gas dagegen, welches man aus  der Beschickung unterhalb der Sekundär  windzone abzapft, kann fast nur aus CO  bestehen und daher ein hochwertiges Nutz  gas darstellen. Sein Heizwert liegt gewöhn  lich über 2600 kcal/m3.  



  Es ist vorteilhaft, die Abzapfung des Re  duktionsgases bei einer Temperatur vorzu  nehmen, bei welcher das SiS, welches im  Ofen entstehen     kann,        mindestens    noch in  Rauchform vorhanden ist. Beim mit Sauer  stoff betriebenen Ofen kann der     ;gesamte          Schwefel    des     Möllers    in     SiS    verwandelt wer  den,     welches    gasförmig nach oben steigt.  Diese Verbindung schmilzt nicht, sondern  sublimiert.

   Die     Süblimationstemperatur    liegt  sehr hoch.     Es    ist aber gefunden worden, dass  sich bei der Abkühlung des Reduktionsgases       zunächst    ein Rauch bildet, in welchem das       SiS,    wiewohl es     bereits    in. Form von festen  Teilchen vorhanden ist, als kolloider Rauch  schwebt, ohne sich abzuscheiden. Erst bei  weiterer Abkühlung lagern sich die Teilchen  zusammen und-fallen aus. Man kann daher  beim Abzapfen des Reduktionsgases     unter-.     halb der     Sekundärwindzone    mit ,der Tempe  ratur so weit heruntergehen, als das     SiS    noch       rauchförmig    bleibt.  



  Beim\     Vershütten        mit    Wind von hohem       Sauerstoffgehalt        entstehen    im Verbrennungs  raum ganz ausserordentlich hohe     Temperatu-          ren.    Die     Spitzentemperaturen    sind auch beim       Blashochofen    schon     ziemlich    hoch, etwa       2000     C, die Durchschnittstemperatur ist je  doch etwa     1'5i00"    C, und zwar     deswegen,    weil  die grossen Gasmengen, Kohlenoxyd und  und       Stickstoff,

      dem     Verbrennungsraum    sehr viel  Wärme entziehen. Da bei Verwendung von       Wind    mit hohem Sauerstoffgehalt spezifisch  viel weniger Gas vorhanden ist,     .ist    der Wärme  entzug viel geringer und dementsprechend  die Temperatur höher. Die Wärme. steht     also     bei     dem    mit Sauerstoff angereichertem Wind           betriebenen    Ofen bei einem höheren Tempe  raturniveau zur Verfügung als beim Blas  hochofen.

   Diese Wärmequalität ist für die  Verhüttung mit Sauerstoff besonders wert  voll,     speziell    wenn es sich darum handelt,  solche Stoffe herzustellen, die eine sehr hohe  Temperatur verlangen, wie beispielsweise  Ferro-Wolfram oder sonstige     Ferrolegierun-          gen,    die aus diesem Grunde bisher lediglich  im elektrischen Ofen gewonnen wurden.  



  Es ist jedoch unzweckmässig, diese hoch  wertige     Wärme    für     Zwecke    zu verwenden,  für die auch     minderwertige    Wärme genügen  würde. In den obern Ofenzonen steht nur  wenig Wärme zur Verfügung, da der Tempe  raturabfall im Niederschachtofen vom Gestell  nach der Gicht zu sehr steil ist. Ein     karbo-          natisches    Erz wird dementsprechend erst in  tiefliegenden Ofenzonen kalziniert, also dort,  wo hochwertige Wärme vorhanden ist.

   Ge  lingt     es,    diese Wärme in höheren     Ofenzonen     zur Verfügung zu stellen, und zwar in     Form     von geringwertiger Wärme, so kann die hoch  wertige Wärme für die Zwecke gebraucht  werden, für die sie tatsächlich notwendig ist.  



  Durch Einblasen von Sekundärwind kann  Verbrennungswärme auf einem Temperatur  niveau von etwa. 1000  C erzeugt werden. Das  Kalzinieren des Karbonats erfolgt bei etwa  900  C. Es wäre aber im allgemeinen falsch,  das gesamte Gas zu verbrennen. Die herab  rutschende Beschickung könnte diese grosse  Wärmemenge gar nicht aufnehmen. Die Be  schickung würde nicht nur über den Erwei  chungspunkt des Erzes erhitzt, sondern auch  gesintert, und die Gase würden die Gicht  mit hoher Temperatur verlassen, so dass die  Wärmeverluste gross wären.

   Die Hauptmenge  des im Ofen sich bildenden Reduktionsgases  wird daher unter normalen Verhältnissen  zweckmässig wenig unterhalb der Zone abge  zapft, in der soviel     Sekundärwind    eingebla  sen wird, wie zum Verbrennen der Restgas  menge, die weiter nach oben steigt,     erforder-          s    lieh ist. Diese Menge wird vorteilhaft so be  rechnet,     dass    auf diese Weise gerade die  Wärmemenge erzeugt wird, die die Be-    schiekung zu ihrer Vorbereitung, nämlich  Trocknung, Kalzinierung usw., benötigt.  



  Die Beschickung besitzt dann beim Pas-.  Bieren der Windebene, in der der Sekundär  wind eingeblasen wird, eine Temperatur von  etwa 1000  C. In diesem Zustand geht die  indirekte Reduktion, d. h. die Reduktion mit  CO, verhältnismässig leicht vor sich, so dass  auf diesem Weg der Anteil der indirekten  Reduktion an der Gesamtreduktion erhöht  wird.  



  Die Kohle kann entweder mit dem Erz  oben an der Gicht zugegeben werden, oder sie  kann auch getrennt vom Erz unterhalb der  Sekundärwindebene in den Ofen eingeführt  werden. Der zweite Weg hat den Vorteil, dass  keine Kohle durch den eingeblasenen Sekun  därwind verbrannt wird. Anderseits braucht  das Mitverbrennen von Kohle kein unbeding  ter Nachteil zu sein, wenn mit sehr billiger  Kohle .gearbeitet     wird-.    Immerhin     verbrennt     tatsächlich nicht     viel    Kohle, denn der     Se-          kündärwindsauerstoff    reagiert leichter mit  dem gasförmigen     Brennstoff    als mit dem  festen.  



  Die beiliegende Zeichnung zeigt in sche  matischer Weise einige     Ausführungsbeispiele     der beschriebenen Erfindung. Mit 1 ist in       allen        .drei    Figuren der Ofen     bezeichnet,    bei 3  ist die Einführung des sauerstoffreichen  Windes (Primärwind)     angedeutet    und bei 2  die Zuführung des Sekundärwindes.

   In     Fig.    2  soll .die Vorrichtung, welche mit 4     bezeieh-          net    ist, den     Gasabzug    unterhalb der     Sekun-          därwindebene    vorstellen,     während    in     Fig.    3  bei 5 gezeigt ist, wo .die Kohle bei der zu  letzt erörterten. Alternative dem Ofen zuge  führt werden kann, wenn sie getrennt vom  Erz unterhalb .der     Sekundänwindebene        ein-          aebracht    wird.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRÜCHE:</B> I. Verfahren zur Verhüttung von Eisenerz mit.vinem an Sauerstoff angereicherten Wind s im offenen Schachtofen, dadurch gekenn zeichnet, dass man dem im Ofen entstehenden Reduktionsgas innerhalb der Beschickung unterhalb der Gicht Sekundärwind zuführt. II. Offener Schachtofen zurAusführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er in seinem obern Teil unterhalb der Gicht Einrichtungen zum Ein führen von Sekundärwind besitzt. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass der Sekuudärwind aus Luft besteht. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass der Sekundärwind aus einem sauerstoffreicheren Gas als Luft besteht. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass der Sekundärwind in einem solchen Abstand unterhalb der Gicht eingeführt wird, dass der Weg des Reduk tionsgases vom Einführungspunkt des Sekun därwindes bis zum obern Ende der Beschik kung hinreicht, um die vollständige Verbren nung des vörhandenen Reduktionsgases zu gewährleisten . 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man Reduktions gas unterhalb der \Sekundärwindebene ab zieht. ' 5.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das Verhältnis zwischen der abzie henden: und der -die Sekundärwindzone pas- ,sierenden Reduktionsgasmenge durch Dros selung der Abzugsleitung einstellt. 6. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man nur soviel Reduktionsgas verbrennt, um die Beschickung bis zum Passieren der Sekundärwindebene auf etwa 1000 C zu erhitzen. 7. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 4, gekennzeichnet durch eine solche Abzugstemperatur des Reduktions gases, dass Siliziumsulfid- in Rauchform im Gas verbleibt. ' B.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Kohle ge trennt vom Erz unterhalb der Sekundärwind- ebene in den Ofen eingeführt wird, während die Zugabe der übrigen Möllerbestandteile an der Gicht erfolgt. 9. Ofen nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass er als Niederschacht- ofen ausgebildet ist. 10. Ofen nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass unterhalb der Ein richtungen, welche zur Einführung des Se kundärwindes dienen, Einrichtungen zum Ab zapfen von Reduktionsgas vorgesehen sind. 11. Ofen nach Patentanspruch II und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abzapfleitungen Drosseleinrich tungen vorgesehen sind. 12.

   Ofen .nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass Einriehtüngen zur Einführung von Kohle unterhalb der Sekun- därwdndebene vorgesehen sind. -