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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung abriebfester, verhüttungsfähiger
Briketts aus Erzen und Brennstoffen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung verhüttungsfähiger Briketts aus einem Erz, insbesondere Eisenerz,
einem Brennstoff sowie gegebenenfalls Bindemitteln und Zuschlagstoffen. Nach einem
Vorschlag, der nicht zum Stand dei Technik gehört, werden die mit Hilfe einer Brikettpresse
geformten Briketts unter Luftabschluß einer Wärmebehandlung unterzogen. Bei dieser
Behandlung wird der in den Briketts enthaltene Brennstoff verschwelt oder verkokt,
und die Briketts erhalten durch den zurückbleibenden Koks eine so große Festigkeit,
daß sie bei der Verhüttung in einem Schachtofen nicht vorzeitig zerfallen.
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Es hat sich gezeigt, daß bei einigen Brennstoffen, insbesondere bei
jungen Kohlen, die Abriebfestigkeit solcher Briketts noch nicht den Forderungen,
die für die Verhüttung der Briketts in einem Schachtofen gestellt werden müssen,
entspricht. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe sehr abriebfeste, verhüttungsfreie
Briketts hergestellt werden können. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Briketts
zunächst auf eine Temperatur erwärmt werden, bei der eine weitgehende Entgasung
des in den Briketts enthaltenen Brennstoffes stattfindet und daß danach ein bitumenhaltiger
Stoff, z. B. Teer, Pech od. dgl., auf die Oberfläche der Briketts aufgebracht wird
und daß die Briketts anschließend auf eine so hohe Temperatur gebracht werden, daß
der in ihnen enthaltene Brennstoff sowie der bitumenhaltige Stoff verkoken. Bei
diesem Verfahren bildet der von dem bitumenhaltigen Stoff an der Oberfläche der
Briketts zurückbleibende Koks eine harte Kruste, so daß die Abriebfestigkeit der
Briketts sehr hoch ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der bitumenhaltige Stoff
vorteilhaft auf die Briketts aufgesprüht. Ferner kann dadurch, daß nach dem Aufsprühen
ein sauerstofffreier heißer Gasstrom in der Sprührichtung zwischen den Briketts
hindurchgeschickt wird, die Verteilung des bitumenhaltigen Stoffes weiter verbessert
werden. Besitzt der Gasstrom eine genügend hohe Temperatur, so kann hierbei schon
eine teilweise Verkokung des Bitumens und eine Krustenbildung auf den Briketts eintreten.
Im folgenden ist das Verfahren gemäß der Erfindung an Hand einer als Ausführungsbeispiel
dienenden Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens erläutert. Es zeigt Abb.
1 einen Durchlaufofen im Längsschnitt, Abb. 2 einen Schnitt durch den Durchlaufofen
gemäß der Linie II-II in Abb. 1, Abb. 3 einen Schnitt durch den Durchlaufofen gemäß
der Linie III-III in Abb. 1. Der in Abb. 1 dargestellte Durchlaufofen dient zur
Wärmebehandlung von Briketts, welche in einer Brikettpresse aus Eisenerz, einem
Brennstoff sowie gegebenenfalls Bindemitteln und Zuschlagstoffen geformt wurden.
Der Ofen ist mit einer feuerfesten Auskleidung, z. B. aus Schamottesteinen, versehen.
Er besteht aus einer Anzahl von Kammern, durch welche die zu behandelnden Briketts
mit Hilfe eines Fördermittels 11 in Richtung des Pfeiles 12 transportiert werden.
Das Fördermittel ist gasdurchlässig ausgebildet und besteht vorteilhaft aus einer
Reihe von Kästen aus gelochten Platten. Die Kästen sind zu einer endlosen, in einer
senkrechten Ebene umlaufenden Kette zusammengesetzt. Von dem Fördermittel ist in
der Zeichnung nur das obere Trum, welches durch den Durchlaufofen läuft, dargestellt.
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Die Kammer 1 des Durchlaufofens dient zur Abdichtung desselben an
der Eintrittsseite des Fördermittels. Sie ist verhältnismäßig niedrig ausgebildet
und über eine Abzugsleitung 14 mit einem saugenden Ventilator 13 verbunden, welcher
die in die Abdichtungskammer 1 eindringenden Gase laufend absaugt und dafür sorgt,
daß in dieser Kammer ständig ein Unterdruck gehalten wird.
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Hinter der Abdichtungskammer 1 ist eine Vorwärmkammer 2, 3 vorgesehen.
Auch diese Kammer ist verhältnismäßig niedrig ausgebildet. Die Vorwärmkammer ist
gegen die Dichtungskammer 1 und die weiter unten beschriebene Schwelkammer durch
je eine Wand 40 bzw. 41, welche von oben und unten bis an das Fördermittel
11 heranreicht, abgedichtet.
Von dem Teil 2 der Vorwärmkammer,
welcher über dem Fördermittel liegt, führt eine Gasleitung 18 zu einem saugenden
Ventilator 20. Der untere Teil 3 der Vorwärmkammer ist durch eine wärmeisolierte
Leitung 16 mit einer weiter unten beschriebenen Absaugkammer 36 verbunden.
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Die Vorwärmkammer ist durch Querwände 15, welche bis an das Fördermittel
heranreichen, in mehrere Teilkammern unterteilt, um eine gleichmäßige Verteilung
des herangeführten Gases über die ganze Länge der Vorwärmkammer und damit einen
guten Wärmeaustausch zu gewährleisten. Jede Teilkammer ist mittels Zweigleitung
an die Gasleitungen 16 und 18 angeschlossen.
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Durch Drosselklappen 17, welche in den Zwei b leitangen vorgesehen
sein können, kann die Beaufschlagung der Teilkammern mit Gas gesteuert werden. Das
heiße Gas durchströmt im Querstrom die Briketts und wärmt diese bis auf eine Temperatur
unterhalb des Schwelbeginns der Kohle auf. Die obere Temperaturgrenze liegt hier
im allgemeinen bei 250 bis 2$0' C. Sie ist von der Art des verwendeten Brennstoffes
abhängig.
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Die Gase werden dann mittels der Leitung 18 über eine Kühlvorrichtung
19 und einen saugenden Ventilator 20 der weiter unten beschriebenen Kühlkammer 8,
9 zugeführt.
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Falls die fühlbare Wärme des durch die Leitung 16 herangeführten Gases
für die Vorwärmung der Briketts nicht ausreicht und das Gas genügend brennbare Bestandteile
enthält, kann vorteilhaft in den einzelnen Teilkammern der Vorwärmkammer 2, 3 eine
Verbrennung des Gases stattfinden. Dazu sind die Mündungen der Zweigleitungen in
den Teilkammern als Brenner ausgebildet, und sie stehen mit einer Luft- oder Sauerstoffleitung
21 in Verbindung. Die Verbrennungsluft kann zur Verbesserung der WärmewirLschaft
in einem Wärmetauscher 22, wie weiter unten beschrieben, vorgewärmt werden. Sollen
die A or b.ase, wie unten beschrieben, der Kühlkammer 8,9
zugeführt werden,
so muß die Verbrennung in der Vorwärmkammer 2, 3 unter Sauerstoffmangel erfolgen.
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An die Vorwärmkammer 2, 3 schließt sich eine Schwelkammer 4, 5 an.
Diese Kammer besitzt eine verhältnismäßig große Höhe und weist vorteilhaft zwei
Teilkammern auf, von denen die Teilkammer 4 über, die Teilkammer 5 unter dem Fördermittel
11 angeordnet ist. Beide Teilkammern besitzen vorteilhaft einen etwa parabelförmigen
Querschnitt, welcher sich aus mehreren Kreisbögen mit unterschiedlichen Radien zusammensetzen
kann. Das Gewölbe dei oberen Teilkammer ist nach oben, das der unteren Teilkammer
nach unten gekrümmt. Die Achsen der Gewölbe verlaufen zweckmäßig parallel zur Richtung
des Fördermittels 11. In der der Vorwärmkammer 2, 3 benachbarten Stirnwand und/oder
der entgegengesetzte:! Stirnwand jeder Heizkammer sind Brenner 23 bzw. 24 vorgesehen,
welche parallel zur Gewölbeachse gerichtet sind. Die Brenner werden durch die Leitungen
25 mit einem Brennstoff, z. B. Öl, Brenngas oder Brennstaub, und durch die Leitungen
26 mit Luft oder Sauerstoff beschickt. Vorteilhaft wird in der Schwelkammer 4, 5
ein Brennstoff mit einem hohen Heizwert, z. B. ein Starkgas, verwandt, um den Heizwert
der, wie unten beschrieben, aus der Schwelkammer 4, 5 abgeführten Gase nicht durch
einen größeren Stickstoffgehalt zu verringern. Zur Vermeidung von Verbrennungserscheinungen
an den Briketts muß die Verbrennung so durchgeführt werden, daß eine reduzierende
Atmosphäre in der Kammer eingehalten wird.
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Die Brenner sind zweckmäßig so angeordnet, daß die Summe von direkt
auf das Fördermittel gestrahlter und indirekt über das Gewölbe aufgestrahlter Wärme
über die ganze Breite des Fördermittels konstant ist. Dazu ist die Anordnung der
Brenner derart getroffen, daß die indirekt auf das Fördermittel aufgestrahlte Wärme
nach außen, d. h. nach beiden Seiten des Fördermittels, zunimmt.
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In der Schwelkammer wird der in den Briketts enthaltene Brennstoff
bei einer Temperatur von etwa 500 bis 600° C weitgehend entgast. Diese Temperatur
ist abhängig von der Beschaffenheit des in den Briketts enthaltenen Brennstoffes.
Durch die Wahl der Anordnung der Brenner und durch die Art der Flammenführung kann
der Temperaturanstieg in der Entgasungszone so eingestellt werden, daß dabei die
günstigsten Brikettfestigkeiten erzielt werden. Zum Beispiel wird es bei einer Behandlung
von stark erweichenden Briketts vorteilhaft sein, die Beheizung in der Nähe des
Eintritts des Fördermittels in die Schwelkammer zu verstärken, um durch diese plötzliche
starke Erwärmung die Briketts in ihrer äußeren Schale zu festigen. Die restliche
Entgasung kann dann einen langsameren Verlauf nehmen. In diesem Fall wird man die
Brenner zweckmäßig in den der Vorwärmkammer 2, 3 benachbarten Stirnwänden der Schwelkammer
anordnen.
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Bei der Schwelung von Briketts, die Kohlen enthalten, welche ihr Backbitumen
erst im Verlauf delr Erwärmung bilden, ist es zweckmäßig, die Beheizung der Kammer
so zu steuern, daß sich ein nahezu linearer Temperaturanstieg ergibt.
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Die Temperatur der Briketts wird nach dem Verlassen dieser Kammer
im allgemeinen in einem Bereich von 500 bis 550° C liegen.
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Die Schwelgase, welche sich in der Schwelkammer 4, 5 bilden, sowie
die Abgase der Brenner 23 und 24 verlassen die Kammer durch die Öffnung 27 und den
Gaskanal 28. Besitzen die in den Briketts enthaltenen Brennstoffe genügend
flüchtige Bestandteile, so ist das in der Kammer 4, 5 enstehende Gasgemisch brennbar.
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Kurz hinter der Schwelkammer 4, 5 weist der Gaskanal 28 einen senkrecht
verlaufenden Teil 42 auf, welcher durch eine Reihe von Querwänden 43, die quer zur
Transportrichtung des Förderbandes gestellt sind, in mehrere Teilkanäle zur gleichmäßigen
Verteilung des Gasstromes aufgeteilt ist. Quer durch diesen Teil des Gaskanals 28
ist das Fördermittel geführt.
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Zwischen dem senkrechten Teil 42 des Gaskanals und der Schwelkammer
4, 5 ist außerhalb des Gaskanals 28 eine Sprühvorrichtung 30 vorgesehen, mit deren
Hilfe ein bitumenhaltiger Stoff, z. B. Teer, Pech od. dgl., von unten durch das
Fördermittel gegen die Briketts gesprüht wird. Die Sprühvorrichtung erstreckt sich
über die ganze Breite des Fördermittels. Der Raum, in dem diese Sprühvorrichtung
angeordnet ist, ist durch das Mauerstück 44 gegen den Zutritt von Außenluft abgedichtet.
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Bei der Weiterbewegung des Fördermittels gelangen die besprühten Briketts
in den senkrechten Teil 42 des Gaskanals, in dem das heiße Gas von unten nach oben
durch das Fördermittel und zwischen den
daraufliegenden Briketts
hindurchströmt. Der bitumenhaltige Stoff wird von dem strömenden Gas gleichmäßig
über die Briketts verteilt. Gleichzeitig tritt infolge der fühlbaren Wärme der Gase
eine teilweise Verkokung des aufgesprühten bitumenhaltigen Stoffes ein, so daß sich
hier schon eine leichte Kruste an der Oberfläche der Briketts bildet.
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In seinem weiteren Verlauf ist der Gaskanal 28 um l80° umgelenkt und
weist einen zweiten senkrechten Teil 45 auf, welcher wie der erste senkrechte Teil
ausgebildet ist. Das Gas strömt in dem Teil 45 von oben nach unten. Zwischen den
beiden senkrechten Teilen ist außerhalb des Gaskanals 28 eine weitere Sprühvorrichtung
29 vorgesehen, welche oberhalb des Fördermittels angebracht ist und die Briketts
von oben mit einem bitumenhaltigen Stoff besprüht. Der Raum, in dem die Sprühvorrichtung
angeordnet ist, ist gegen die Außenluft durch ein Mauerstück 46 abgedichtet. Auch
in dem zweiten senkrechten Teil 45 erfolgt durch das heiße Gas eine gleichmäßige
Verteilung des aufgesprühten bitumenhaltigen Stoffes sowie eine teilweise Verkokung.
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Von dem Ende des Gaskanals 28 führt eine Gasleitung 31 ab,
welche über eine Kondensationsvorrichtung 32, in der der in dem Gas enthaltene Teer
gewonnen wird, mit einem saugenden Ventilator 47 in Verbindung steht. Das abgesaugte
Gas kann als Nutzgas, z. B. zur Verbrennung, verwendet werden.
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Der Durchlaufofen weist, in der Transportrichtung des Fördermittels
gesehen, hinter dem Gaskanal 28
eine Verkokungskammer 6, 7 auf. Diese Kammer
ist so ausgebildet wie die Schwelkammer 4, 5; sie weist jedoch den Unterschied auf,
daß sich der untere Teil 7 der Verkokungskammer nur auf einem Teil der Länge des
oberen Teiles 6 erstreckt. Der obere Teil der Kammer ragt über den unteren Teil,
gegen die Transportrichtung des Fördermittels gesehen, um ein Stück hinaus. Unterhalb
des Fördermittels, und zwar zweckmäßig an der Stelle, die dem über den unteren Teil
7 hinausragenden Stück des oberen Teiles 6 der Verkokungskammer gegenüberliegt,
ist eine Absaugkammer 36 vorgesehen, mit deren Hilfe die in der Verkokungskammer
anfallenden Gase abgesaugt werden. Die Absaugkammer ist gegen den unteren Teil 7
der Verkokungskammer durch die Wand 48 abgedichtet und durch Querwände 15 in eine
Reihe von Teilkammern unterteilt.
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Die in dem unteren Teil 7 der Verkokungskammer anfallenden Abgase
des Brenners 34 strömen zunächst quer durch das Fördermittel in den oberen Teil
6 der Verkokungskammer und darauf mit den in dem oberen Teil der Verkokungskammer
anfallenden Abgasen des Brenners 33 sowie den Verkokungsgasen wiederum quer durch
das Fördermittel in die Absaugkammer 36. Durch diesen Querstrom wird eine sehr gute
Wärmeübertragung von den heißen Gasen auf die Briketts erzielt. Um die Menge der
quer durch das Fördermittel strömenden Gase zu erhöhen, werden die Brenner 33, 34
bzw. 35 vorteilhaft mit einem verhältnismäßig schwachen Heizgas, z. B. Gichtgas,
betrieben. Die aus der Verkokungskammer abgesaugten Gase werden, wie beschrieben,
der Vorwärmkammer 2, 3 zugeführt.
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In der Verkokungskammer wird vorteilhaft eine verhältnismäßig hohe
Temperatur von etwa 900 bis 1l00° C gehalten. Dabei tritt eine Verkokung des in
den Briketts enthaltenen Brennstoffes sowie des noch nicht verkokten aufgesprühten
bitumenhaltigen Stoffes ein. Auf diese Weise wird eine hohe Endfestigkeit und Abriebsfestigkeit
der Briketts erreicht. Um Verbrennungserscheinungen an den Briketts zu verhindern,
muß in dieser Kammer wie auch in der Schwelkammer 4, 5 eine reduzierende Atmosphäre
eingehalten werden.
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Nach dem Verlassen der Verkokungskammer 6, 7 gelangen die Briketts
in eine Kühlkammer, deren oberer Teil 8 durch die Leitung 18, wie oben beschrieben,
mit den in dem Kühler 19 gekühlten Gasen der Vorwärmkammer 2, 3 beschickt wird.
Diese Gase strömen zwischen den auf dem Fördermittel angehäuften Briketts hindurch
und gelangen in den unteren Teil 9 der Kühlkammer, aus dem sie mittels der Abzugsleitung
49 oder 50 abgeführt werden. Die Briketts werden dabei bis unter ihre Entzündungstemperatur
abgekühlt. Zur besseren Verteilung der Kühlgase über die ganze Länge der Kühlkammer
ist diese ebenfalls durch Querwände 15 in eine Anzahl von Teilkammern unterteilt.
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Da die Kühlgase bei der Abkühlung der Briketts sehr viel Wärme aufnehmen,
wird vorteilhaft in die Abzugsleitung 50 der Gase ein Wärmetauscher 37 bzw. 22 eingeschaltet,
in dem die Verbrennungsluft der Brenner 33 und 34 sowie der Brenner in den Teilkammern
der Vorwärmkammer 2, 3 vorerhitzt wird. Dem Wärmetauscher werden vorteilhaft nur
die hoch erhitzten Gase aus dem vorderen Teil der Kühlkammer zugeleitet. Zu diesem
Zweck ist in der Zweigleitung, die zu den hinteren Teilkammern der Kühlkammer 8,
9 führt, vorteilhaft eine Drosselklappe vorgesehen, mit deren Hilfe die aus diesen
Teilkammern in die Leitung 50 strömende Gasmenge verringert werden kann. Weitere
Drosselklappen 17 können zur Erzielung eines gleichmäßigen Gasdurchtritts in den
einzelnen, zu den Teilkammern führenden und von den Teilkammern abführenden Zweigleitungen
sowie in der Gasleitung 45 vorgesehen werden.
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Zur Vermeidung von Gasaustritten ist am Ende des Ofens wiederum eine
Dichtungskammer 10 vorgesehen, die über die Leitung 38 mit einem Ventilator 39,
welcher für einen Unterdruck in dieser Kammer sorgt, in Verbindung steht.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet es, sehr abriebfeste Briketts
herzustellen. Sie kann aber auch bei Briketts verwendet werden, die einen Brennstoff
enthalten, welcher auch ohne zusätzliche Besprühung mit einem bitumenhaltigen Stoff
ausreichend abriebfeste Briketts liefert. In diesem Fall bietet die erfindungsgemäße
Vorrichtung den Vorteil einer guten Ausnutzung der in den Abgasen der Kammer 4,
5 enthaltenen fühlbaren Wärme. Eine Besprühung der Briketts mit Bitumen durch die
Vorrichtungen 29 und 30 ist dann naturgemäß. nicht erforderlich. Diese Vorrichtungen
können in diesem Fall also fortfallen.
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Abweichend von dem Ausführungsbeispiel kann der Gaskanal
28 auch von dem oberen Teil der Schwelkammer 4, 5 oder auch von der Verkokungskammer
6, 7 ausgehen.