DE2629743A1

DE2629743A1 - Verfahren zur herstellung eines vorreduzierten produkts

Info

Publication number: DE2629743A1
Application number: DE19762629743
Authority: DE
Inventors: Ingvar Anton Olof Edenwall; Douglas Sewerin Ekman; Hans Ivar Elvander; Karl Goeran Goerling; Carl-Johan Sigvard Hellestam; Karl-Axel Dr Melkersson
Original assignee: Boliden AB
Current assignee: Boliden AB
Priority date: 1975-07-04
Filing date: 1976-07-02
Publication date: 1977-01-20
Also published as: LU75298A1; ATA486376A; FI761947A7; JPS528905A; CA1077723A; DE2629743C2; IT1065052B; NO143068C; DK288176A; FR2326475B1; FI66433B; NO800737L; BR7604353A; DE2660884C2; AT369429B; FI66433C; NO143068B; NL7607352A; US4087274A; NO143165B

Description

Soliden Aktiebolag Stockholm / Schweden

Verfahren zur Herstellung eines vorreduzierten Produkts

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zur weiteren Reduktion geeigneten vorreduzierten Produkts aus feinzerteilten metalloxydhaltigen Materialien, wie Erzkonzentraten oder oxydischen Zwischenprodukten.

Gemäß den meisten herkömmlichen Metallgewinnungsprozessen müssen feinkörnige oxydische Materialien, ehe sie einer reduzierenden Behandlung unterworfen werden, durch irgendeine Art von Agglomerierung in Stückform übertragen werden. Üblicherweise wird eine Bandsinterung oder KugelSinterung angewandt. Die Herstellung von kaltgebundenen (chemisch gebundenen) Kugeln wurde ebenfalls angewandt. Brikettierung kommt auch vor und hat sich besonders bewährt, wenn Agglomerat, das Reduktionsmittel enthält, erwünscht wird.

Es wurde ebenfalls vorgeschlagen, oxydische feinkörnige Stoffe vor der Agglomerierung zu reduzieren, siehe z.B. US-PS 3 607 217, gemäß welcher eisenoxydhaltiges Rohmaterial

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in feinzerteiltem Zustand zuerst in einem Wirbelbettreaktor vorreduziert wird, worauf das feinzerteilte vorreduzierte ^: Material zusammen mit schweren Kohlenwasserstoffen in einen weiteren Wirbelbettreaktor eingeführt werden, wobei vorreduziertes Eisenoxyd und Koks enthaltendes Agglomerat entsteht, der von dem Kohlenwasserstoff herrührende Koks als Bindemittel zwischen den Eisenoxydteilchen dient.

Vor der Entstehung der vorerwähnten modernen Methoden zur Agglomerierung ging die Entwicklung auf verschiedene Formen von Sinterung in einer Flamme. Das Grundprinzip der vorgeschlagenen und untersuchten Flammsinterungsverfahren besteht darin, daß das feinkörnige oxydische Material beim freien Fall . durch einen Schacht durch Kontakt mit heißen Verbrennungsgasen auf eine so hohe Temperatur gebracht wird, daß es am Boden des Schachtes eine zusammengesinterte Masse, alternativ eine Schmelze, von Oxyden bildet. Abkühlung und Abführung des behandelten Gutes erfolgen darauf in verschiedener Weise. Als Beispiel sei hier auf die US-Patentschriften Nr. 806 774, 865 658, 1 812 397 und 1 930 010 sowie auf die SW-Patentschriften 68 228 und 90 903 hingewiesen.

Flammsinterung ist aus mehreren Gesichtspunkten von Interesse, von denen folgende erwähnt werden können: es ist keine Vorbehandlung erforderlich, nicht einmal eine Trocknung bei normalen Feuchtigkeitsgehalten; die Methode ist grundsätzlich einfach und die Anlagekosten sind niedrig;

hoher Produktionsausstoß bei verhältnismäßig geringen Anlagedimensionen;

eine gewisse Vorreduktion des Gutes kann erreicht werden; der etwaige Anteil des Oxyds an Schwefel und Arsen wird in großem Maße abgetrieben und eine gewisse Abtreibung von Zink kann auch erreicht werden.

Die Flammsinterung wurde trotz dieser Vorteile bisher niemals in größerem Umfange angewandt. Die Ursachen sind mehrere, von

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denen folgende erwähnt werden können: geschmolzenes Oxyd hat die Schachtausmauerung angegriffen; dieses Problem kann jedoch dadurch überwunden werden, daß der Schacht gekühlt und die Wände dadurch eine Schicht oder Kruste aus erstarrtem Material erhalten;

durch die Schwierigkeiten bei der Prozeßsteuerung kann das Sintergut leicht eine so kompakte Konsistenz erhalten, daß es sich bei der Weiterbehandlung schwer reduzieren läßt; große mechanische Probleme entstehen bei der Abführung eines kompakten Sintergutes vom Boden des Schachtes, da das Sintergut im kalten Zustand auch einen monolithischen Charakter erhalten kann.

Es hat sich nun als möglich erwiesen, diese Probleme bei der Durchführung eines Sinterungsprozesses der eingangs angegebenen Art in einer überraschend einfachen Weise dadurch zu lössn^. daß das metalloxydhaltige Material beim Abwärtsfallen durch einen Schacht durch Kontakt mit heißen Verbrennungsgasen bei gleichzeitiger Zufuhr von kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel in den Schacht zum Schmelzen gebracht wird, wenn erfindungsgemäß das geschmolzene metalloxydhaltige Material im unteren Teil des Schachtes unter teilweiser Reduktion desselben durch Kontakt mit dem zugeführten Reduktionsmittel in ein vorreduziertes, festes Kohlenstoffmaterial enthaltendes Produkt übertragen wird.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, zur Herstellung eines vorreduzierten Produkts ganz oder teilweise sulfidische Rohstoffe zu benutzen. Erfindungsgemäß wird somit auch ein Verfahren geschaffen, das im wesentlichen darin besteht, daß wenigstens ein Teil des metalloxydhaltigen Materials durch Rösten von feinzerteiltem Metallsulfidmaterial in einer Zone im Schacht hergestellt wird, welche oberhalb des Teils der reduzierenden Zone - liegt, in welcher das metalloxydhaltige Material teilweise reduziert wird. Hierdurch erhält man eine für die anschließende Metallgewinnung aus Metallsulfidmaterial äußerst vorteilhafte Vorbehandlungsmethode, indem

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.der Bedarf an separater Ausrüstung für das Rösten des Metallsulfidmaterials zu Metalloxydmaterial entfällt, wobei außerdem die beim Rösten des Sulfidschwefels entstehende Wärme für das Schmelzen des Metalloxydmaterials ausgenützt wird.

Das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel kann Koks oder auch andere organische Produkte, wie Steinkohle, Lignit, Torf usw. umfassen, welche unter Abgabe brennbarer Gase im Schacht in Koks umgewandelt werden. Das Reduktionsmittel wird vorzugsweise unterhalb der etwaigen Röstzone, d.h. der Zone, in v/elcher das Metall sulfidmat er ial geröstet wird, dem Schacht zugeführt.

Das vorerwähnte Reduktionsmittel kann im oberen Teil der reduzierenden Zone zugeführt und dabei einer Vorwärmung und etwaiger Verkokung während der Passage hinunter durch diese Zone unterworfen werden. Das Reduktionsmittel kann jedoch unter Umständen dem Schacht weiter unten in der reduzierenden Zone oder einem an den unteren Teil des Schachtes angeschlossenen Reaktor zur Schlußreduktion und Schmelzung des Sintergutes zugeführt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Reduktionsmittel dem Schacht zusammen mit einem Trägergas, das mehr oder weniger oxydierend und vorgewärmt sein kann, zugeführt. Die Ströme aus den Zufuhrdüsen werden dabei so gerichtet, daß in der reduzierenden Zone ein Wirbel mit im wesentlichen vertikaler Achse entsteht, wobei teils eine intensivere Reaktion zwischen geschmolzenem Oxyd und Gas herbeigeführt wird, teils das Reduktionsmittel über die Querschnittsfläche des Schachtes in erwünschter Weise verteilt wird. Der Wirbel wird zweckmäßig dadurch erreicht, daß die aus den Zufuhrdüsen austretenden Ströme schräg nach unten und gleichzeitig tangential zu einem gedachten horizontalen Kreis mit kleinerem Durchmesser als die kleinste Querschnittsabmessung des Schachtes gerichtet werden.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführuii;';sform wird metallsulfidhaltiges Material dem Oberteil des Schachtes zugeführt, dessen Röstzone ebenfalls Verbrennungs- oder Röstgas, das vorgewärmt sein kann, zugeführt wird. Dieses Gas kann 20 - 100 Vol.-^ freien Sauerstoff enthalten; es kann jedoch auch ganz oder teilweise Wasserdampf sein, wenn man beim Rösten ein Röstgas zu erhalten wünscht, aus dem elementarer Schwefel gewonnen werden soll, beispielsweise nach einem Claus-Verfahren.

Das metallsulfidhaltige Material wird während seines Durchgangs durch die Röstzone einem Röstprozeß unterworfen, wobei Sulfidschwefel entröstet und das Metall ganz oder teilweise oxydiert wird.

Die heißen Gase zum Schmelzen des metalloxydhaltigen Materials können durch Verbrennung fester, flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe und/oder durch teilweise Verbrennung des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels erzeugt werden. Mir diese Verbrennung des Brennstoffes und/oder des Reduktionsmittels kann ein oxydierendes Gas, enthaltend 20 - 100 Vol.-% Sauerstoff, verwendet werden. Dieses Verbrennungsgas kann zum Zwecke der Brennstoffeinsparung vorgewärmt werden, zweckmä-ßig unter Ausnützung geri/.ghaltiger Abgaswärme vom Prozeß.

Das Reduktionsmittel und das geschmolzene Oxyd reagieren im unteren Teil des Schachtes miteinander bei teilweiser Reduktion des Oxyds und unter Bildung von im wesentlichen Kohlenstoffmonoxyd. Bei den meisten Metalloxyden, z.B. bei Eisen, ist diese Reaktion wärmeverbrauchend. Das geschmolzene metalloxydhaltige Material geht daher bei der teilweisen Reduktion desselben in einen halbgeschmolzenen Zustand und schließlich in gesintertes festes Produkt über.

Bei der weiteren Reduktion in den halbgeschmolzenen Zustand hat"die Gasentwicklungzur Folge, daß das Sintergut einen porösen, scheinbar blasigen Charakter erhält.

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Das bei der teilweisen Reduktion von Oxyd im Schacht gebildete reduzierende Gas sowie reduzierendes Gas, das in dem etwaigen Endreduktions- und Schmelzreaktor, bei der etwaigen Verkokung von kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel und bei der teilweisen Verbrennung von Reduktionsmittel mit oxydierendem Trägergas entstanden sein kann, können durch Zufuhr von oxydierendem Gas zu geeigneten Teilen des Schachts ganz oder teilweise im Schacht verbrannt werden.

üblicherweise ist ein verhältnismäßig hoher Reduktionsgrad des Produktes erwünscht. Dieses kann dadurch erreicht werden, dai3 erfindungsgemäß die Zufuhr des oxydierenden Gases über die Höhe des Schachts derart verteilt wird, daß im oberen Teil des Schachts mehr oxydierende Verhältnisse und in dessen unterem Teil mehr reduzierende Verhältnisse erreicht werden, wodurch das metalloxydhaltige Material während des Fallens durch den Schacht einen gewissen Grad an Vorreduktion erhält. Mn entsprechender Effekt kann erfindungsgemäß auch dadurch erreicht werden, daß Reduktionsmittel und etwaiger Brennstoff sowie ein so abgepaßter Teil des oxydierenden Gases dem unteren Teil des erwähnten Schachtes zugeführt werden, daß in diesem Teil des Schachts reduzierende Bedingungen entstehen.

Für den Fall, daß metallsulfidhaltiges Material zugeführt, (wie oben beschrieben) und im Schacht geröstet wird, reicht oft die beim Rösten entwickelte Energie aus, um das Röstgut zu schmelzen. Abgesehen davon, ob ein Schmelzen erfolgt oder nicht, kann reduzierendes Gas von der darunterliegenden reduzierenden Zone durch Zufuhr von oxydierendem Gas zu der Röstzone in dieser Zone verbrannt werden, wobei die entwickelte Energie zur SchlußSchmelzung und/oder Überhitzung des Röstgutes ausgenützt wird. Es liegt im Rahmen der Erfindung, das reduzierende Gas im Schacht unterhalb der Röstzone ganz oder teilweis© zu verbrennen. Letzteres Vorgehen ist besonders günstig, wenn man ein schwefelreiches Röstgas zu erhalten wünscht, wobei wenigstens der Hauptteil des verbrannten Gases

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; vorteilhaft dem Schacht unterhalb der Rostzone entnommen ; werden kann.

j Die Röstgase vom Prozeß werden, gegebenenfalls zusammen mit ■ verbranntem Gas, zweckmäßig am Kopf des Schachts abgeführt. : Der obere Teil des Schachts ist dabei vorzugsweise so ausgebil-' det, daß das Röstgut durch Zyklonwirkung von der Gasmasse ι abgeschieden wird. Diese kann dadurch erzielt werden, daß die ; ; Zufuhrdüsen für Metallsulfid und Röstgas im Kopf des Schachts J peripherisch angebracht werden, wobei sie schräg nach unten gerichtet und seitlich so gestellt sind, daß die Strahlen die Peripherie eines Kreises mit geringerem Durchmesser als die kleinste Querschnittsabmessung des Schachts tangieren. Die Materialteilchen, die in die reduzierende Zone des Schachts nicht unmittelbar hinuntergeschleudert werden, werden dabei : an der Wand des oberen Teils des Schachts angesammelt und ! bewegen sich entlang dieser Wand in die reduzierende Zone ^: ι hinunter. Die Zyklonwirkung wird verstärkt, wenn auch der aus ' der reduzierenden Zone stammenden Gasmasse eine Drehbewegung !beigebracht worden ist, sowie wenn das oxydierende Gas, das, wie oben erwähnt, dem Schacht zugeführt wird, ebenfalls zur _: Verstärkung der Drehbewegung dadurch beiträgt, daß es beispielsweise in der oben im Zusammenhang mit den Zufuhrdüsen beschrie-!· bener Weise tangential in den Schacht eingeblasen wird.

Das Metallsulfid und/oder Metalloxyd enthaltende Material und/oder das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel werden somit zweckmäßig unter Ausnützung von oxydierendem Gas als Trägergas in den Schacht eingeblasen.

Die Zufuhr des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels wird zweckmäßig so angepaßt, daß die Kohlenstoffmaterialmenge des vorreduzierten Produkts wenigstens für die endgültige Reduktion des metalloxydhaltigen Materials in dem genannten Produkt j ausreicht. Das Sinterprodukt wird hierdurch spröde, wobei die Kokskörner des Produkts Bruchangriffsstellen darstellen. Dies tat in Verbindung mit dem vorerwähnten porösen Charakter des Sinter- _gases zur Folge, daß das gesinterte Produkt bei dem erfindungs- '

gemäßen Verfahren abgeführt werden kann, ohne daß Schwierigkeiten mechanischer.Art entstehen.

Das Produkt erhält weiterhin für die Weiterbearbeitung äußerst geeignete Eigenschaften, von denen folgende erwähnt ; werden können: i

die hohe Porigkeit bewirkt eine sehr gute Reduzierbarkeit; die Koksmenge des Produkts kann zur direkten Abschmelzunlg in Niederschachtofen vom elektrischen Typ oder Gebläsetyp angepaßt werden; früher wurden zum Zwecke der Kokseinsparung Materialien für solche Öfen durch Brikettierung aus einfacher Steinkohle und Bindemitteln hergestellt, worauf die Briketts gewöhnlich verkokt worden sind;

indem das flammgesirferte Produkt einen erheblichen Reduktionsgrad erhält, wird der Energiebedarf bei dem darauffolgenden Schmelzprozeß herabgesetzt, was in ökonomischer Hinsicht besonders wichtig ist, wenn dieser Schmelzprozeß auf elektrischem Wege erfolgt.

Es sei außerdem erwähnt, daß ein äußerst wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin liegt, daß Reduktionsmittel, z_d.B. geringwertige Kohle, die qualitativ nicht als Ausgangsstoff für die Herstellung metallurgischen Kokes geeignet ist, ohne Wachteil verwendet werden kann. Die Vorräte . der Welt an solcher geringwertiger Kohle sind reichlich im Gegensatz zur Kohle, die für metallurgische Zwecke geeignet ist und bei der eine ernsthafte Mangelsituation in naher Zukunft vorliegen wird.

Wie erwähnt, kann erfindungsgemäß das vorreduzierte, festes Kohlenstoffmaterial enthaltende Produkt in an sich bekannter Weise mechanisch dem unteren Teil des Schachts im wesentlichen kontinuierlich entnommen sowie ausreduziert und in einem vom Schacht getrennten Reaktor geschmolzen werden. Es hat sich jedoch als äußerst vorteilhaft erwiesen, unmittelbar an den unteren Teil des Schachts einen Reaktor zur Schlußreduktion und Schmelzung des Produkts unter Zufuhr von Energie anzuschließen.

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Es wurden bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen, die darin bestehen, durch Schmelzung und Reduktion in einer Flamme in einem Schacht Metalle, insbesondere Eisen, aus Oxyden direkt herzustellen. Als Beispiel können die amreikanischen Patentschriften Nr. 774 930, 817 414, 1 847 527, 1 904 683 und 2 630 309, die canadische Patentschrift Nr. 865 451, die schwedische Patentschrift iNir. 206 113 sowie die deutsche Offenlegungsschrift Kr. 2 351 374 genannt werden. Die Schwierigkeiten, die bei praktischen Versuchen gemäi3 den genannten Vorschlägen aufgetreten sind, lagen teils darin, daß die Reduktion nicht weit genug getrieben werden konnte, auch wenn das Gas den Schacht unverbrannt und mit hohen fteduktionspotential verlassen darf, teils hinsichtlich der Angriffe auf die Ausmauerung des Schachts, der im Hinblick auf den Wärmeausgleich des autogenen Prozesses nicht gekühlt sein soll. Der Wärrneverbrauch des Prozesses wird auch durch unvollständige Ausnützung des chemischen ¥ärminhaltes der Abgase hoch.

Beispielsweise in der üS-Patentschrift 1 847 527 wird die Reduktion von feinzerteilten oxydischen Erzen in einem Schacht in einem Gleichstromverfahren, teilweise mit Hilfe eines vertikalen elektrischen Lichtbogens als Wärmequelle, vorgeschlagen, worauf ganz oder teilweise reduziertes Material in einer, ebenfalls mit Lichtbogen erwärmten, horizontalen Schmelzkarnmer angesammelt wird, in welcher reduzierendes Gas aus dein Schacht durch Luftzufuhr verbrannt wird, wobei man in der Schinelzkaromer eine oxydierende Atmosphäre erhält, was u.a. Gefahr einer Rückoxydation gebildeten Metalls sowie eine unerwünschte Verschlackung des Metallinhaltes bedeutet.

Schwierigkeiten der genannten Art werden bei dem erfindungsgernäßen Verfahren dadurch überwunden, daß

- der Schacht mit gekühlten Wänden ausgeführt ist, welche durch daran erstarrtem Material eine Schutzschicht haben, · wobei die Kühlung vorzugsweise durch Verdampfung von Wasser unter Druck erfolgt;

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- die Gase werden vorzugsweise ganz verbrannt, ehe sie den Schacht verlassen;

- die Forderung an "beinahe vollständige Reduktion des Metalloxyds entfällt.

Auch wenn die Vorreduktion somit nicht "besonders weit getrieben wird, beispielsweise in bezug auf Eisenoxyde nicht weiter als zum FeO-Stadium, wird der Energiebedarf für die Endre- ; duktion sowie Schmelzung von schlacke und ausreduziertem Metall im Falle eines unmittelbar an den unteren Teil des Schachts angeschlossenen Reaktors infolge der Schmelzung des ^; feetalloxydraaterials und weitgehender Überhitzung des geschmolzenen Oxyds während der Passage durch den Schacht äußerst niedrig. Im Schacht erfolgt weiterhin in vorteilhafter ¥eise eine Verkokung des Reduktionsmittels und eine Erhitzung des gebildeten Kokses, sowie eine Kalzinierung und Erhitzung gegebenenfalls zugeführter Flußmittel. Aui3erdem trägt die Strahlung von der Flamme im Schacht gegen die Oberfläche der Charge im unteren Teil des Schachtes dazu bei, den genannten Energiebedarf zu decken.

Es hat sich als äußerst vorteilhaft erwiesen, daß die für die ; Schlußreduktion erforderliche Energie dem Reaktor auf elektro— induktivem Wege zugeführt wird. Hierbei können die in den ; SW-Patentschriften 7306053-4 und 7306064-2 angegebenen Verfahren vorteilhaft angewandt werden. Das erfindungsgemäße \ Verfahren ist jedoch nicht auf den in diesen Patentschriften angegebenen Frequenzbereich für den Wechselstrom in der Induktionswicklung begrenzt.

Eine andere Methode, um dem Reaktor die erforderliche Wärme zuzuführen, betrifft die Verbrennung von überschüssigem Kohlenstoff in dem teilweise reduzierten bzw. vorreduzierten Produkt. Eine Anordnung, wie sie beispielsweise der bei den konventionellen Hochofenprozessen ähnlich ist, kann hierbei angewandt werden. Dieses bedeutet, daß eine Anzahl von Blas- ; düsen um den Umfang des Reaktors in geeigneter Höhe über ·

dessen Boden angebracht und daß durch die Düsen ein Gebläsegas, das aus Luft besteht, gegebenenfalls mit Sauerstoff angereichert ist, und das vorzugsweise vorgewärmt ist, eingeführt wird. Gegebenenfalls können gleichzeitig mit dem Gebläsegas zur Deckung des Energiebedarfs, aber auch zur Regelung des Sauerstoff potentials auf ein erwünschtes Niveau, feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe eingeführt werden, derart, daß die Reduktion und Verflüchtigung des Zinkanteils sichergestellt werden.

Von anderen im Rahmen der Erfindung anwendbaren Methoden, um \ dem Reaktor die erforderliche Energie zuzuführen, kann die Verwendung von sogenannten Plasmabrennern erwähnt werden.

Erfindungsgemäß kann man weiterhin bei der Herstellung eines geschmolzenen ausreduzierten Produktes, wenn ein kalkhaltiger Schlackenbildner während der Reduktion zugeführt und die gebildete geschmolzene Schlacke aus dem Reaktor abgelassen wird, einen Teil der physikalischen Wärme der abgelassenen geschmolzenen Schlacke ausnützen. Hierbei werden Schlackenbildner aus einem Teil der abgelassenen geschmolzenen Schlacke und ungebranntem kalksteinhaltigem festem Material hergestellt', welches Material wenigstens teilweise durch Zusammenführen desselben mit dem erwähnten Teil der Schlacke gebrannt wird. Durch diese rationelle Ausnützung des Wärminhaltes der j abgelassenen Schlacke kann ein effektiver Schlackenbildner ; unter Ausnützung im wesentlichen solcher Energie, die sonst j im wesentlichen verloren ginge, aus billigen Rohstoffen [ erhalten werden. Erhebliche Reduktionsmittel- oder Brennstoffmengen, ebenso wie elektrische Energie werden somit dadurch erspart, daß keine Brennung von Kalkstein im Schacht öderem Reaktor durchgeführt zu werden braucht, wobei noch hinzukommt, daß der Schlackenbildner in warmem Zustand zugeführt

werden kann. j

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Von den Metallsulfiden, die erfindungsgemäß mit Vorteil be- ; handelt werden können, können Schwefelkies, Magnetkies, Kupferj-

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kies, Bleiglanz, Eisennickelkies, Arsenkies, Zinkblende Oder gewisse Gemische von zwei oder mehreren dieser Sulfidmaterialien genannt werden. Bei Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Zusammenhang mit gewissen Metallsulfiden, z.B. Sulfiden von Blei oder Kupfer, ein Röstgut mit hohem Gehalt an metallischem Material erreicht werden. Der Gehalt an direkt hergestelltem Metall ist in der praktischen Ausführung von dem Schwefelgehalt abhängig^ den man in dem fertigen vorreduzierten Produkt gestatten kann. Wird ein niedriger Gehalt erwünscht, so muß ein größerer Teil des Metallsulfids in der Röstzone in Metalloxyd überführt werden.

In den Figuren sind schematisch drei Ausführungsbeispiele von Schachtkonstruktionen gezeigt, die vorteilhafterweise im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgenützt werden können.

Die in Fig. 1 gezeigte Anlage, die zur Produktion von geschmolzenem Roheisen aus feinkörnigem Eisenoxyd bestimmt ist, das man beim Rösten von Schwefelkies im Wirbelbett erhalten hat, umfaßt einen Schacht 1 zum Schmelzen und zur Vorreduk-

tion von Eisenoxyd. Der unterste Teil des Schachtes 1 geht I direkt in eine Reaktorzone 2 über, in welcher das vorreduzierte Eisenoxyd ausreduziert und zur Bildung von geschmolzenem Roheisen geschmolzen wird.

j Entstehende Gase mit einer gewissen Menge an Staub und ver- : dampften oder vergasten· Komponenten aus dem dem Schacht 1 zugeführten Material verlassen den Oberteil des Schachts durch eine Abgasleitung 3 und gelangen zu Vorrichtungen 4, 5, 6 zur Reinigung der genannten Gase und Rückgewinnung ihres Wärmeinhaltes. Diese Vorrichtungen bestehen aus einem Dampfkessel 4, einer Zyklonvorrichtung 5 sowie einer beispielsweise für die Naßgasreinigung geeigneten Gasreinigungsvorrichtung 6, von welcher die gereinigten und zum Hauptteil ihres Wärminhalts beraubtan Gase durch eine Leitung 7 zum

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Schornstein abgehen. Hindestens der obere Teil des Schachts 1 sowie auch die Abgasleitung umfassen Metallrohren, durch die Wasser zirkuliert, das dadurch zum Sieden gebracht wird. Die Abgasleitung 3 ist zweckmäßig mit Vorrichtungen zur Reinigung ihrer mit Rohren ausgekleideten Wänden von Belägen versehen, während dagegen ein schützender Belag aus erstarrtem Eisenoxydmaterial für die mit Rohren bekleideten Schachtwände erstrebt wird, welche vorteilhaft mit aufgeschweißten Zapfen oder Stutzen, welche das Erstarren von geschmolzenem Material erleichtern, versehen sein können. Der in den Rohren gebildete Dampf wird zusammen mit dem im Dampfkessel 4 gebildeten Dampf im Dampfdom 8 des Dampfkessels abgeschieden, aus welchem er durch Leitungen 9 und 10 über einen im Dampfkessel 4 enthaltenen, nicht gezeigten überhitzerteil zu einer Kondensationsturbine 11 geleitet wird. Der Dampf, der durch die Turbine 11 passiert, wird in einem Kühler 12 kondensiert, wobei das gebildete, durca die Leitung 13 austretende Kondensat in den Dampfkessel 4 zurückgeleitet werden kann. Falls es für Wärmeenergie in der Form von Niederdruckdampf oder Heißwasser Absatz gibt, kann die Kondensationsturbine 11 vorteilhaft durch eine Gegendruckturbine ersetzt werden.

Im Dach des Schachtes 1 ist ein Kranz von Brennern 14 vorgesehen, durch welche feinzerteiltes Eisenoxyd, feinzerteilte Kohle oder anderes kohlenhaltiges Reduktionsmittel, feinzerteilter Kalkstein und/oder andere Schlackenbildner oder Flußmittel, Retourstaub von dem Dampfkessel 4 und der Zyklonvorrichtung 5, sowie Sauerstoffgas oder anderes, eine Verbrennung unterhaltendes Gas, wie Luft oder sauerstoffangereicherte Luft, zugeführt werden. In dem gezeigten Beispiel- wird den Brennern 14 Sauerstoffgas zugeführt, das in einem Sauerstoff gaswerk 15 erzeugt wird, das von einem von der Turbine getriebenen Kompressor 16 mit komprimierter Luft gespeist wird. Die Lufteinlaß- und -auslaßleitungen des Kompressors 16 sind mit 17 bzw. 18 bezeichnet.

Das Eisenoxyd, der Kohlenstoff, der Kalk und der Retourstaub

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werden in Silos 19-22 aufbewahrt, aus welchen sie in geeignef ten Proportionen entnommen und durch ein Förderband 23 einem Misch- und Ausgleichssilo 24 zugeführt werden. Aus dein Silo 24 wird das Materialgemisch durch Leitungen 25, 26 den Brennern 14 zugeführt. Das Sauerstoffgas wird den Brennern durch die ί Leitungen 27 und 23 zugeführt, von denen die letzteren in die ; Leitungen 26 münden. ^;

Die Brenner 14, von denen nur zwei in B'ig. 1 gezeigt sind, sind schräg nach unten und tangential zu einem gedachten Kreis im Boden des Schachts 1 gerichtet. Der Durchmesser des genannten Kreises beträgt etwa ein Viertel des Durchmessers des Schachts, und die Anordnung und Neigung der Brenner sind derart, daß das durch die Brenner zugeführte Material entlang dieses Kreisumfanges in symmetrisch dazu angeordneten Bereichen auftrifft. Zusätzliches Sauerstoffgas für die Schlußverbrennung wird dem oberen Teil des Schachts 1 durch horizontale Düsen 29 zugeführt, welche von der Leitung 27 durch von dieser abgezweigte Leitungen 30 gespeist werden. Die Düsen 29 sind in gewissem Maße einem bestimmten Umfang tangential gerichtet, zweckmäßig so, daß die abgegebenen Sauerstoffgasströnie einen gedachten Kreis tangieren, dessen Durchmesser etwa ein Drittel des Durchmessers des Schachts beträgt. ^:

Während der Passage von den Brennern 14 hinunter durch den Schacht 1 wird das Eisenoxyd geschmolzen und etwas vorreduziert, und der Kohlenstoff wird verkokt und der Kalkstein gebrannt. Auch der Retourstaub, der im wesentlichen aus Eisenoxyd besteht, wird geschmolzen und vorreduziert. Das geschmolzene und etwas vorreduzierte Eisenoxyd sowie Koks und gebrannter Kalk erreichen die obere Fläche des Materialbettes der Reaktorzone im unteren Schachtteil, und in dem oberen Teil des Materialbettes reagiert das geschmolzene Eisenoxyd mit dem Koks unter weiterer Vorreduktion und Abkühlung. Das Bettmaterial nimmt hierbei eine halbflüssige oder teigige Konsistenz an.

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In der Reaktorzone 2 wird das Eisenoxydmaterial unter Verbrauch von weiterem Koks ausreduziert und geschmolzen, wobei geschmolzenes Roheisen gebildet und mit geschmolzener Schlacke im Bodenteil der Reaktorzone angesammelt wird. Aus dem Bodenteil werden geschmolzenes Roheisen und Schlacke durch eine geeignete Austragsvorrichtung 31 kontinuierlich oder intermittierend abgeleitet. Der Kohlenstoffzusatz wird vorteilhaft so gewählt, daß ein auf dem Roheisen- und Schlackenbad 38 schwimmendes Koksbett 39 aufrechterhalten wird. Während der Passage durch das Koksbett 39 erhält die geschmolzene Schlacke einen niedrigeren Eisengehalt, Silizium wird durch Reduktion gebildet, und es erfolgt die Aufkohlung von ausreduziertem geschmolzenem Eisen.

Die zur Schmelzung und Schlußreduktion des Eisenoxyds erforderliche Energie wird der Reaktorzone 2 durch elektroinduktive Erwärmung des Materials darin zugeführt. Zu diesem Zwecke ist um die Reaktorzone 2 eine Induktionswicklung 32 vorgesehen, die von einem Generator 33 über einen allgemein mit 34 bezeichneten Umformer mit Wechselstrom gespeist wird.

Bei induktiver Erhitzung nimmt die Energieentwicklung pro Volumeneinheit des Bettmaterials vom Zentrum der Reaktorzone zur Peripherie hin ab. Das dem Bett zugeführte Material wird sich daher bei weiterer Reduktion des Eisenoxyds schräg nach unten und nach außen unter zunehmender Abschmelzunh bewegen, wie in Fig. 1 mit Pfeilen angedeutet.

In dem Dampfkessel 4 und der Zyklonvorrichtung 5 wird ein Staub abgeschieden, der im wesentlichen aus Eisenoxyd besteht. Dieser Staub wird mittels Förderbändern 35, 36 abgeführt und durch nicht gezeigte Vorrichtungen Reiter zu denjenigen von den Silos 19-22 gefördert, die zur Aufbewahrung von Retourstaub dient. Im Prozeß verflüchtigte Metalle, wie Blei und Zink in Form von feinkörnigen Oxyden, sowie Arsentrioxyd in Dampfform, werden durch den Dampfkessel 4 und die Zyklonvorrichtung 5 geleitet und in der Gasreinigungsvorrichtung 6 in

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festem Zustand abgeschieden. Der in die Vorrichtung 6 fallende Staub wird zur· getrennten Behandlung durch eine Leitung abgeleitet und wird somit in keines der Silos 19-22 zurückgeführt.

Der im Schacht 1, der Abgasleitung 3 und im Dampfkessel 4 erzeugte Dampf wird zum Antrieb der Turbine 11 ausgenützt, welche neben dem Kompressor 16 auch den Generator 33 antreibt.

Die Energieentwicklung im B'lammschmelzschacht 1 kann durch Anpassung der Zufuhr von brennbarem Material vorteilhaft so eingestellt werden, daß eine Dampfmenge erzeugt wird, die ausreicht, um den gesamten Energiebedarf zur Schmelzung und Reduktion sowie zum Betrieb des Sauerstoffgaswerkes 15 zu decken.

In einer Anlage der oben beschriebenen Art mit einer Kapazität von 30 Tonnen geschmolzenen Roheisens je Stunde beansprucht der ganze Prozeß etwa 590 kg Steinkohle je Tonne Roheisen bei einem Wärmewert der Steinkohle von 26,4 GJ/t (6.3 Gcal/t), wobei der Prozeß bei normalen Wirkungsgraden in den verschiedenen Energieumwandlungsstufen, wie Dampfkessel, Turbine, Generator, Umformer usw., in bezug auf Energie zur Schmelzung, Reduktion und Sauerstoffgasherstellung selbstversorgend wird. Der Prozeß hat somit einen Bedarf an Primärenergie in der Form von Steinkohle von lediglich 15,6 GJ (3,7 Gcal) je Tonne Roheisen. Als Vergleich sei erwähnt, daß der Bedarf an PrimäSenergie für den gewöhnlichen Hochofenprozeß 18,2 GJ/t (4,35 Gcal/t) einschließlich der Koksherstellung ist. Gleichzeitig ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Anordnung an die Qualität der Steinkohle äußerst niedrig im Vergleich zur Qualität der Kohle, die zur Herstellung von Hochofenkosk verwendet wird.

Der in Fig. 2 gezeigte Schacht 41, der eine obere und eine untere Zone 55 bzw. 56 aufweist, bildet einen Teil einer

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Anlage gemäi3 i''ig. 1, die jedoch zur Herstellung von geschmolzenem Roheisen aus feinkörnigem Schwefelkieskonzentrat modifiziert worden ist. Der unterste Teil des Schachts 41 geht in eine Reaktorzone 42 direkt über, in welcher vorreduziertes Eisenoxyd ausreduziert und zur Bildung von geschmolzenem Roheisen geschmolzen wird.

Im Dach des Schachts 41 ist ein Kranz von Brennern 43 vorgesehen, durch welche feinzerteiltes Konzentrat, feinzerteiltes Kalk und/oder andere Schlackenbildner oder U'lußuiittel, Retourstaub sowie Sauersto.ffgas oder anderes eine Verbrennung oder Röstung bewirkendes Gas, wie Luft oder sauerstoffangereicherte Luft, zugeführt werden. In dem gezeigten Beispiel wird den Brennern 43 das feste Material durch Leitungen 44, 45 sowie Sauersto.ffgas durch eine Leitung 46 und von dieser abgezweigte Leitungen 4? und 4c3 zugeführt.

Die Brenner 43, von denen lediglich zwei in der Zeichnung gezeigt sind, sind schräg nach unten und tangential zu einem gedachten Kreis unterhalb der geringsten Querabmessung des Schachts gerichtet, so dai3 man eine Wirbelbewegung im Schacht erhält. Sauerstoffgas wird dem Schacht 42 durch horizontale Düsen 49 zugeführt, welche von Leitungen 4?" über von diesen abgezweigte Leitungen 50 gespeist werden, welche in gewissem Mai3e tangential zur Unterstützung der von den Düsen 43 bewirkten Wirbelbewegung gerichtet sind. Weitere Düsen zur Zufuhr von Sauerstoffgas zu gewünschten Niveaus der Zone 55 und/oder der Zone 56 können, wie bei 49a bzw. 49b angedeutet, angeordnet sein, welche Düsen von den Leitungen 47 gespeist werden. Durch die Düsen 51, die im wesentlichen auf dieselbe Weise wie die Brenner 43 angeordnet sind, wird dem Schacht ein festes kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel zugeführt, das bei der im Schacht herrschenden Temperatur Koks bildet, wobei die Düsen von Leitungen 52 und 53 gespeist werden. Als Trägergas des Reduktionsmittels wird in dem gezeigten Beispiel Sauerstoffgas verwendet, das den Düsen 51 durch Leitungen 54, die von den Leitungen 47 abgezweigt sind, zugeführt wird.

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Während der Passage von den Brennern 43 hinunter durch die j Zone 55 des Schachts 41 wird das Konzentrat geröstet und Retourstaub und entstandenes Röstgut werden geschmolzen. i V/ährend der weiteren Passage hinunter durch die Zone 56 des j Schachts werden das Sisenoxyd und der Retourstaub in gewissem i-iaiBe vorreduziert. Das geschmolzene und etv/as vorreduzierte Eisenoxyd nebst dem von dem Reduktionsmittel gebildeten Koks und gebrannten Kalk trifft die obere Fläche des im Boden des Schachts 41 und in der Reaktorzone 42 befindlichen Materialbettes, und im oberen Bereich des Bettes reagiert- das geschmolzene Eisenoxyd mit dem Koks unter weiterer Vorreduktion und unter gleichzeitiger Abkühlung. Das Bettmaterial nimmt hierbei eine halbflüssige oder teigige Konsistenz an.

In der Reaktorzone 42 wird das Eisenoxydmaterial unter Verbrauch von weiterem Koks ausreduziert und geschmolzen, wobei geschmolzenes Roheisen entsteht und zusammen mit geschmolzener Schlacke im Bodenteil der Reaktorzone angesammelt wird. Bei Reduktion entstehen kohlenstoffoxydhaltige Gase, welche zusammen uit den bei der Verkokung entstehenden Gase aufwärts im Schacht strömen. Diese Gase werden zum Teil durch Reaktion mit dem geschmolzenen metalloxydhaltigen Material der Zone 56 oxydiert und mit dem durch Düsen 49 oder gegebenenfalls Düsen 49a zugeführten Sauerstoffgas endgültig verbrannt. Vom Bodenteil der Reaktorzone werden geschmolzenes Roheisen und Schlacke durch eine geeignete Austragsvorrichtung 57 kontinuierlich oder intermittierend abgeleitet. Der Reduktionsmittelzusatz wird zweckmäßig so gewählt, daß ein auf dem Roheisen- und Schlackenbad 53 schwimmendes Koksbett 59 aufrechterhalten wird. Während der Passage durch das Koksbett 59 erfährt die geschmolzene Schlacke eine Herabsetzung ihres Eisengehaltes; Silizium wird ausreduziert sowie es erfolgt eine Aufkohlung von ausreduziertem geschmolzenem Eisen.

Die zur Schmelzung und Schlußreduktion des vorreduzierten Eisenoxyds erforderliche Energie wird der Reaktorzone 42 durch elektroinduktive Erhitzung des Materials darin zuge-

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führt. Zu diesem Zwecke ist um die Reaktorzone 42 eine über Leitungen 60 wechselstromgespeiste Induktionswicklung 61 angeordnet. Ein Teil des physikalischen Wärmeinhalts der abgezogenen Schlacke kann vorteilhafterweise, wie gezeigt, durch ; Verwendung derselben zum Brennen von Kalkstein zurückgewonnen werden, welcher dann im Prozeß als Schlackenbildner verwendet wird. Zu diesem Zwecke werden Roheisen und Schlacke von der : Austragsvorrichtung 57 zu einer Schlackentrennvorrichtung 62 ' geführt, von der geschmolzenes Roheisen und geschmolzene ■ Schlacke getrennt abgehen, wie mit den Pfeilen 63 bzw. 64 angedeutet. Ein Teil der Schlacke wird zu einem Behälter 65 geführt, in dem sie mit kalksteinhaltigem Material zusammengeführt wird, das durch einen Einlaß 66 zugeführt wird. Dabei . wird der Kalkstein gebrannt und die Schlacke erstarrt, wobei : das Kohlendioxyd entsteht und durch einen Auslaß 67 abgeleitet ί wird, während das heiße Gemisch von Schlacke und gebranntem _: Kalk in einer Mahlausrüstung 68 auf geeignete Korngröße : gemahlen und dem Schacht, zweckmäßig in noch warmem Zustand, _: entweder über einen Silo für Schlackenbildner oder direkt ί den Brennern 43 zugeführt wird. Schlacke, die zur Kalkbrennung

i nicht ausgenützt wird, wird bei 69 abgeleitet.

; Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird nachstehend nur, soweit es sich vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unter-, scheidet, näher beschrieben, wobei in den Fig. 2 und 3 i übereinstimmende oder im wesentlichen übereinstimmende Einj zelteile dieselben Bezugszeichen haben. Im Ausführungsbei-

i spiel nach Fig. 3 wird ein verhältnismäßig schwefelreiches

\ Gas von der Röstzone 55 erwünscht, und zwar ein.Gas, aus ' welchem Schwefel in elementarer Form beispielsweise gemäß einem Claus-Prozeß gewonnen werden kann. Hierzu ist ein Röst-. gas erforderlich, das sowohl H₂S als auch SO₂ enthält, welche : im Claus-Prozeß unter Bildung von H₂O und S miteinander reagieren. Hierzu wird ein Gemisch aus Wasserdampf und Sauers.toffgas als Trägergas für das durch die Brenner 43 zugeführte Material verwendet und ein solches Gemisch wird auch durch die Düsen 49 zugeführt. Falls Düsen 49a am oberen Teil

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der Zone 55 angeordnet werden, so kann diesen ein wasserdampfreicheres Gas als den Düsen 49 zugeführt werden. Als Trägergas für das durch die Leitungen 52 und 53 zugeführte Reduktionsmittel wird im wesentlichen reines Sauerstoffgas verwendet, das über Leitungen 70 zugeführt wird, von denen die Düsen 72 speisende Leitungen 71 abgezweigt sein können. Diese können in wesentlich in derselben Weise wie die Düsen 49b in Fig. 2 angeordnet sein und dienen dazu, brennbares Gag im oberen Teil der Schachtzone 56 wenigstens teilweise zu verbrennen. Das verbrannte Gas wird der Zone 56 durch eine Auslaßleitung 73 entnommen, um eine Verdünnung von Röstgas zu verhindern. Der restliche Wärmeinhalt des entnommenen Gases kann im Dampfkessel auf dieselbe Weise rückgewonnen werden, wie es für die aus dein Schacht abgehenden Gase in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel gezeigt wird.

Schließlich sei hervorgehoben, daß infolge der Einfachheit der Apparatur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie infolge des Wegfalls des Bedarfs an Kokswerk und Sinterungswerk und gegebenenfalls auch besonderer Röstanlagen die Investitionskosten für dieses Verfahren sehr viel niedriger als bei dem konventionellen Hochofenprozeß liegen, und zwar auch bei verhältnismäßig kleinen Einheiten je Tonne Kapazität.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen weiterhin erläutert.

Beispiel 1

In eine Anlage der allgemeinen in Fig. 1 beschriebenen Art, aber ohne den an den Schacht angeschlossenen Reaktor, werden in den Schacht kontinuierlich 45 t/h oxydisches Eisenerzkonzentrat, enthaltend 65,5 Gew.-?a Eisen mit einem Oxydationsgrad von 95% (95 Gew.-^ von Fe als Fe₂O₃), 6,9 t/h Kalkstein sowie 19 t/h Steinkohle, enthaltend 6 Gew.-% Feuchtigkeit und 20 Gew.-?b Asche, eingeführt. Sauerstoffhaltiges Gas wird dem Schacht ebenfalls kontinuierlich zugeführt und die Sauer-

■5 stoffzufuhr beträgt pro Stunde 15 800 Wm , bezogen auf 100?i- O₂.

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Während des Abwärtsfallens durch den Schacht wird das Erzkonzentrat geschmolzen und vorreduziert, und es erfährt dann im Bett im unteren Teil des Schachts im Kontakt mit dem zugeführten Reduktionsmittel eine weitere Reduktion bei gleichzeitiger Abkühlung. Das geschmolzene und im wesentlichen zu FeO vorreduzierte Material hat eine Temperatur von etwa 1500° C, wenn es die Bettfläche im unteren Teil des Schachts erreicht, wo es unter Weiterreduktion auf etwa 1000° G gekühlt wird. Von der Bodenpartie des Schachtes werden während derselben Zeit mit Hilfe von gekühlten Abführungsorganen 41,7 "t Sintergut, enthaltend 69 Gew.-^ Fe mit einem Oxydationsgrad von etwa ΊO^ und 4 Gew.-¹^ Kohlenstoff abgeführt. Das Abgas vorn Schacht mit einer Temperatur von etwa 1750° C wird zu einem Dampfkessel geführt, wobei je Stunde Hochdruckdauipf mit einem Energieinhalt von 55 MWh produziert wird. Der Dampf wird zu;.; .Setrieb einer Dampfturbine ausgenützt, die dabei pro Stunde 18 MWh in der Form von elektrischer Energie liefert, von der 5,8 MWh in dem zur Anlage gehörenden Sauerstoffgaswerk ausgenützt und die restliche 12,2 MWh als elektrische Energie zum wetz geliefert werden.

Beispiel 2

In derselben Anlage wie im Beispiel 1, jedoch mit einem el ektr ο induktiv erhitzten Schmelz- und SchluiBreduktionsreaktor, der an den unteren Teil des Schachts angeschlossen ist, wie es unter Hinweis auf Fig. 1 beschrieben ist, wurden dein Schacht Je Stunde dieselben Mengen und Qualitäten von Eisenerzkonzentrat, Kalkstein und Steinkohle zugeführt. Der Sauerstoffgasbedarf wird geringfügig auf 16 700 Nm /h erhöht.

Das gebildete Sintergut wird in dem induktiv erhitzten Reaktor allmählich angeschmolzen. Das Endprodukt ist in diesem Falle geschmolzenes Roheisen und Schlacke. Während einer Stunde werden bei einer Temperatur von etwa 1450° C 30 Tonnen Roheisen mit einem Kohlenstoffgehalt von 2,5 Gew.-So und einem Siliziuminhalt von < 1 Gew.-/- sowie 9,9 t Schlacke hergestellt und abgelassen. Das Abgas vom Schacht mit einer Temperatur von

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etwa 1930° G wird dem Dampfkessel zugeführt, In dem Hochdruck-[ dampf mit einem Enorgieinhalt von 58 MWh produziert wird. j Die Dampfturbine erzeugt in derselben Zeit mit Hilfe des zugeführten Hoclidruckdampfes eine Menge an elektrischer Energie von 20,3 MWh, von denen 6,2 MWh zum Betrieb des Sauerstoffgaswerkes, 11,1 MWh zur induktiven Erwärmung des Reaktors sowie restliche 3,0 MWh zum Betrieb der Hilfsausrüstung gebraucht werden.

Beispiel 3

In einer Anlage von dem in li'ig. 2 beschriebenen Typ und zur Herstellung von Blei aus Bleisulfid mit einer Produktionsausbeute von etwa 15 t/h Blei bestimmt v/erden der Röstzone des Schachts stündlich 20 440 kg Bleisulfidkonzentrat mit 75 Gew.-/'j Blei kontinuierlich zugeführt. Dem Schacht werden in"derselben Zeit weiterhin 1500 kg Kalkstein, 310 kg Koks sowie 170 kg schweres Heizöl sowie Retourstaub im wesentlichen in Form von Bleisulfaten in einer Menge von 6000 kg zugeführt. Der.Sauerstoffbedarf ist bei 3000 Nnr/h, bezogen auf 100% O₂-

Flamnigeschmolzenes und teilweise reduziertes Material, von dessen Bleiinhalt 30 Gew.-/6 zu PbO oxydiert sind, erreicht den an den unteren Teil des Schachts angeschlossenen, induktiv erwärmten Schlußreduktions- und Schmelzreaktor bei einer Temperatur von 1200° C. Vom Reaktor werden stündlich 15000 kg geschmolzenes Blei mit einer Temperatur von 800 C sowie weiterhin 2700 kg Schlacke mit einer Temperatur von 1250° C abgelassen. Dem Schacht wird ein Gas in einer Menge von 4100 NnI^-Vh und. mit einer Temperatur von 1200° C, enthaltend 52 Vol.-^o SOp, sowie 4400 kg Staub in der Form von PbO entnommen, welcher Staub vom SOp im Gas sulfatiert und in dem Dampfkessel und in der Gasreinigungsanlage abgeschieden und dann als bleisulfathaltiger Retourstaub dem Schacht zurückgeführt wird. Im Dampfkessel wird in 1 Stunde Hochdruckdampf mit einem Energieinhalt von 2100 k¥h erzeugt, welcher Dampf eine Dampfturbine antreibt, welche stündlich elektrische

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Energie in einer Menge von 69O kWh liefert, von denen 130 kWh für die Sauerstoffgasherstellung und 560 kWh zum Betrieb des . Reaktors benutzt werden. :

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Claims

P ο t e η t a η s ρ r ü ehe

[ί.) Verfahren zur Herstellung eines zur weiteren Deduktion geeigneten vorreduzierten Produkts aus feinzerteilten metalloxydhaltigen Materialien, wie Srzkonzcntraten oder oxydischen Zwischenprodukten, wobei das metalloxydhaltige Material beim Abwärtsfallen durch einen Schacht durch Kontakt mit heißen Verbrennungsgasen bei gleichzeitiger Zufuhr kohlenstoffhaltiger Reduktionsmittel zum Schacht zum Schmelzen gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene metalloxydhaltige Material im unteren Teil des Schachts unter teilweiser Reduktion desselben durch Kontakt mit dem zugeführten Reduktionsmittel in ein vorreduziertes, festes Kohlenstoffmaterial enthaltendes Produkt übertragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des metalloxydhaltigen Materials durch Rösten von feinzerteiltem, lnetallsulfidhaltigem Material in einer Röstzone im Schacht hergestellt wird, welche oberhalb des Teils liegt, in welchem das metalloxydhaltige Material teilweise reduziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige pLeduktionsmittel ein organis-ches Produkt ist, das unter Abgabe brennbarer Gase im Schacht in Koks umgewandelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel dem Schacht unterhalb der Röstzone zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsulfid und/oder Metalloxyd enthaltende Material und/oder das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel dem Schacht durch Düsen zugeführt wird, die so gerichtet'sind, daß sie um eine im wesentlichen vertikale

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Achse eine "Wirbelbewegung veranlassen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daij das 'lösten in Gegenwart von Wasserdampf durchgeführt wird.
?. Verfahren nach eine;!· der-Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, da;3 die heißen Grase zum Schmelzen des metalloxydhaltigen riaterials durch teilweise Verbrennung des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels erzeugt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dai3 die hei3en Gase durch Verbrennung von Brennstoff und/oder Reduktionsmittel mit. einem 20 - 100 Vol.->; freien Sauerstoff enthaltenden, oxjrdi er enden Gas erzeugt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß das oxydierende Gas vorgewärmt wird. .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, da3 reduzierendes Gas, das bei der teilweisen Reduktion des metalloxydhaltigen Materials entstanden ist, durch Zufuhr von oxydierendem Gas zum Schacht verbrannt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des oxydierenden Gases über die Höhe des Schachts derart verteilt wird, daß im oberen Teil des Schachts mehr oxydierende Verhältnisse und in dessen unterem Teil mehr reduzierende Verhältnisse erreicht v/erden, wodurch dem metalloxydhaltigen Material während des Fallens durch den Schacht eine gewisse Vorreduktion beigebracht wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
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gekennzeichnet, daß Reduktionsmittel und etwaiger Brenn- ^r stoff nebst einem so angepaßten Teil des oxydierenden Gases dem unteren Teil des genannten Schachts zugeführt werden, daß in diesem Teil des Schachts reduzierende Bedingungen aufrechterhalten werden.
15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das oxydierende Gas den Schacht in der Röstzone zugeführt wird.

14. Verfahrsn nach eineu der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Verbrennung, wenigstens ii:i wesentlichen unterhalb der ivüstzone durchgeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß

der Hauptteil des verbrannten Gases dein Schacht unterhalb der Kö;.rlzone entnommen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das oxydierende Gas dem Schacht durch Düsen zugeführt wird, welche so gerichtet sind, daß sie um eine im wesentlichen vertikale Achse eine 'Wirbelbewegung veranlassen.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen des oxydierenden Gases schräg abwärts gerichtet werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsulfid und/oder Metalloxyd enthaltende i-iaterial und/oder das kohlenstoffhaltige Material unter Ausnützung von oxydierendem Gas als Trägergas in den Schacht eingeblasen wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffmaterialrnenge des vorreduzierten Produkts so angepaßt wird, daß sie

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wenigstens für endgültige Reduktion des metalloxydhaltigen Materials in diesem Produkt ausreicht.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19> dadurch gekennzeichnet, daß das vorreduzierte, festes Kohlenstoffmaterial enthaltende Produkt dem unteren Teil des Schachts entnommen sowie ausreduziert und in einem· von dem Schacht getrennten Reaktor geschmolzen wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das vorreduzierte, festes Kohlenstoffmaterial enthaltende Produkt ausreduziert und in einem an den unteren Teil des Schachts angeschlossenen Reaktor geschmolzen wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß Energie zur Endreduktion und Schmelzung dem Reaktor auf elektrοinduktivem Wege zugeführt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß Energie zur Endreduktion und Schmelzung durch Verbrennung von überschüssigem Kohlenstoff in dem vorreduzierten Produkt dem Reaktor zugeführt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß Energie zur Endreduktion und Schmelzung durch Zufuhr von festem, flüssigem oder gasförmigem Brennstoff sowie sauerstoffhaltigem Gebläsegas dem Reaktor zugeführt wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei

■ kalkhaltige Schlackenbildner während der Reduktion zugeführt werden sowie ausreduziertes Metall und gebildete geschmolzene Schlacke aus dem Reaktor abgezapft werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackenbildner aus einem Teil der abgezapften geschmolzenen Schlacke und

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ungebranntem k alksteinhaltigeni xesteia Material hergestellt werden, das wenigstens teilweise durch Zusaaiaenführen desselben mit dem genannten 'feil der Schlacke gebrannt wird.

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