DE641703C - Verfahren zur Verarbeitung von Eisenschwamm - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verarbeitung von Eisenschwamm Bei der Verarbeitung von armen Eisenerzen auf Eisenschwamm durch Reduktion und Magnetscheidung erhält man regelmäßig einen Sch-vamm geringer Güte, der neben Resten der Gangart des Erzes und den Reduktionsmitteln meistens noch eine gewisse Menge Eisenoxyde enthält. Die Weiterverarbeitung dieses Schwammes in der bisherigen Weise durch Brikettieren und Verschmelzen ist -wirtschaftlich wenig befriedigend, da die Brikette ein geringes Wärmeleitvermögen haben und daher zum Schmelzen ein großer Wärmeaufwand erforderlich ist, abgesehen davon, daß man beim Verschmelzen stets einen großen Abbrand erhält.
• Diese -wirtschaftlichen Nachteile der jetzigen Verarbeitungsweise des Eisensch-vammes, die den Wert des Schwammes stark herabsetzt, sollen durch das den Erfindungsgegenstand bildende Verfahren vermieden werden. Erreicht -wird dies dadurch, daß der auf .etwa 90o bis 140o° erhitzte Eisenschwamm in einem Drehofen mit oxydierenden Heizgasen .oder Luft behandelt wird, so daß ein Teil des Eisenschwammes verbrannt wird und mit der im Eisenschwamm noch vorhandenen Gangart eine Schlacke bildet. Die Verbrennung und Verschlackung bewirkt eine so weitgehende Erhöhung der Temperatur in örtlich begrenzten Zonen, daß die sich bildende Schlacke weich -wird und innerhalb dieser -weichen oder halbweichen Schlacke die einzelnen nicht verbrannten Eisenschwammteilchen miteinander in Berührung kommen und zusammenschweißen. Es bilden sich dabei innerhalb der Schlacke, eingebettet in diese, praktisch schlackenfreie Eisenluppen, die auf .Grund ihres geringen Kohlenstoffgehaltes bei der vorhandenen Temperatur von etwa iaoo bis i3oo° noch nicht flüssig werden. Die Menge der zugeführten Heizgase oder der Luft wird so geregelt, daß nicht mehr Eisen verbrannt und verschlackt wird, als daß die Schlacke gerade genügend weich wird, um sich von den gleichzeitig bildenden. Eisenluppen -zu trennen. und die Berührung der einzelnen Eisenschwammteilchen zu ermöglichen.
• Um diese Teilverbrennung des Eisens zu erzielen, ist es außer der Regelung der Menge der zugeführten oxydierenden Gase oder der Luft zweckmäßig, die Art ihrer Zuführung so zu regeln, daß immer nur Teile der sich wälzenden Schicht unter der direkten Einwirkung oxydierender Gase stehen, -während bei der Wälzbewegung die Schicht dann immer -wieder in andere Zonen gelangt, in denen reduzierende Bedingungen herrschen, z. B. durch Anwesenheit von Reduktionsstoff, der in dem Aufgabegut bereits enthalten, sein oder ihm zugemischt werden kann. Die Beschickung ist also -während der Drehbewegung des Ofens abwechselnd oxydierenden und reduzierenden Bedingungen ausgesetzt.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein Luppverfahren m einem elektrisch beheizten Drehofen durchzuführen, -,wobei unter Luftabschluß eine Mischung von Eisenschyvanun und schlackenbildenden Bestandteilen auf die für das Luppen erforderliche Temperatur erwärmt wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß schon vor Erreichung der Lupptemperatur :ein großer Teil der als Schlackenbildner zugesetzten Eisenoxyde durch den stets im Schwamm noch vorhandenen Brennstoff bzw. durch den Eisenschwamm selbst in metallisches Eisen bzw. :eine niedrige Oxydferm übergeführt wird, so daß in der Hauptlüppzone nur noch wenig Sauerstoff zur Bildung einer flüssigen Schlacke vorhanden ist. Für das Luppen selbst muß die Beschickung auf eine so hohe Temperatur gebracht werden, daß die Schlacke dünnflüssig genug ist, um leicht aus den sich bildenden Eisenluppen auszutreten. Erfahrungsgemäß ist dafür wenigstens im Augenblick der Luppenbildung .eine sehr hohe Temperatur bis zu 140o°, gegebenenfalls noch höher, @erforderlich, und :es ist daher ein wirtschaftlicher Nachteil dieses bekannten Verfahrens, daß die für seine Durchführung erforderliche hohe Wärmemenge durch eine mittelbare Erwärmung auf .elektrischem Wege zugeführt werden muß.
• Es sei ferner verwiesen auf das bekannte Verfahren von B a s s e t, das gegebenenfalls so durchgeführt werden soll, daß eisenhaltige Stoffe zusammen mit festen Brennstoffen in einem Drehofen auf Eisen verarbeitet werden, wobei in der sich bildenden Schlacke so viel Eisenoxyd gehalten werden soll, daß das sich im Laufe des Verfahrens bildende flüssige Metall durch Wiederoxydation von seinem Gehalt an Silicium, Mangan, Kohle und Phosphor befreit wird. Demgegenüber arbeitet das Verfahren gemäß der Erfindung bei wesentlich niedrigeren Temperaturen, bei denen eine flüssige Eisenlegierung nach Art des Roheisens noch nicht ,entstehen kann und bei dem der Eisenschwamm unmittelbar aus der festen Form durch Verbrennung eines Teiles des Eisenschwammes und durch die dabei erzielten großen örtlichen Wärmemengen in feste Luppen übergeführt wird. -Die Stärke der Verbrennung, d. h. Oxydation, kann außer durch entsprechende Bemessung der Oxydationsluft auch gegebenen-' falls durch Zusatz von etwas Brennstoff geregelt werden. Dieser in. der Bescliickung vorhandene oder zugesetzte Reduktionsstoff verhindert auch, daß eine Oxydation schon in der Vorwärmzone eintritt, da die Verbrennung des jeweilig an der Oberfläche der Beschickung vorhandenen Brennstoffes bzw. die aus der Beschickung austretenden Reduktionsgase verhindern, daß die Oxydationsluft in dieser Zone an das Gut herantritt. Naturgemäß muß man dafür Sorge tragen, daß in der Hauptluppzane selbst die Geschwindigkeit der Oxydationsgase so groß ist, daß die CO2- bzw. CO-Schicht seitlich abgeführt wird und eine unmittelbare Berührung der oxydierenden Gase mit der Beschickung eintritt: Es ist in vielen Fällen vorteilhaft, das Verfahren so durchzuführen, daß auch in der Hauptluppzone nur ein Teil der Beschickung dem Einfluß von oxydierenden Gasen ausgesetzt wird. Man erreicht dieses dadurch, daß man die ,oxidierenden Gase nur auf einen beschränkten Teil der sich wälzenden Schicht einwirken läßt, indem man sie z. B. nur auf einen Teil der Beschickungsoberfläche bläst oder durch :entsprechende Teile der Beschikkung hindurchbläst. Bei entsprechender Bemessung des Reduktionsmittelgehaltes in der Beschickung erreicht man dann, daß die Beschickung in der Hauptluppzone während einer Umdrehung des Ofens nur immer verhältnismäßig kurze Zeit oxydierenden und im übrigen reduzierenden Bedingungen unterworfen wird. Beim Auftreffen der oxydierenden Gase auf das beispielsweise schon etwas gefrittete Gut verbrennt etwas Eisen unter starker Wärmeentwicklung, und die sich bildende, meist zähflüssige Schlacke trennt sich von der gleichzeitig gebildeten Eisenluppe. Die sehr eisenreiche Schlacke trifft bei weiterer Umdrehung des Ofens in der Reduktionszone auf den Reduktionsstoff, und :es findet, da die überhitzte Schlacke genügend Wärme enthält, von neuem eine Reduktion zu Eisenschwamm statt, der später in der Oxydationszone wiederum unter Abtrennung der zum Fließen gebrachten Schlacke dem Luppverfahren unterworfen wird. Man ;erreicht auf diese Weise, :obwohl im Augenblick der Luppenbildung stets die für die Erzeugung eines von Fremdbestandteilen reinen Eisens erforderliche eisenreiche Schlacke gebildet wird, in einem Arbeitsvorgang eine sehr weitgehende Trennung in :ein schlackenarmes Eisen und eine eisenarme Schlacke. Die einmal gebildeten festen Eisenluppen werden, wenn sie 11i die Oxydationszone kommen, nicht oxydiert. Das Gesamtbild des Ofens zeigt eine Mischung aus einer eisenarmen und meist sehr zähen Schlacke, in der die Eisenluppen eingebettet sind.
• Bei vielen Erzen lassen sich die Schwammherstellung und die Luppenbildung in an sich bekannter Weise in einem fortlaufenden Ofengang, vorteilhaft in .einem einzigen Ofen, durchführen, Soweit im Roherz oder im Brennstoff größere Mengen Schwefel vorhanden sind, empfiehlt es sich, dem Eisenschwamm bzw. bei gleichzeitiger Durchführung des Reduktions-und des LuppverfaLrens dem Ausgangsstoff in an sich bekannter Weise Zuschläge zu geben, die den Schwefel in feuerbeständiger Form binden, wie z. B. Kalk, Manganoxyd, oder solche Zuschläge zu machen, die eine sehr dünnflüssige Schwefelverbindung eingehen, wie die Alkalimetalle, bzw. schließlich solche Zuschläge, die mit Schwefel leicht flüchtige Verbindungen bilden, z. B. Arsen-, Antimon-, Blei- und Zinnverbindungen.
• Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann z. B. .ein Drehofen verwendet werden, dessen Auslauf durch Einziehen oder durch einen Stauring verengt ist. Man kann dann gemäß der Erfindung die Verengung so ..weit durchführen, daß die durch die noch frei bleibende Öffnung eingeführten oxydierenden Gase nur einen Teil der Gutsoberfläche bestreichen.
• Ein Betriebsbeispiel soll die Ausführung des Verfahrens bei unmittelbarer Verarbeitung eines Erzes als Ausgangsstoff weiter erläutern Ein Drehofen mit einem Durchmesser von i , 2 m und einer Länge von 16m war am Auslaufende mit einem Stauring versehen, dessen freier Querschnitt nur ,einen Durchmesser von o,36 m hatte. Es wurden täglich i 2 t Eisenerz mit 3801'0 Fe verarbeitet, dem 3o % Abfallkoks zugemischt wurden. Nachdem das Verfahren unter anfänglich zeitweiser Verwendung einer Zusatzfeuerung in den Beharrungszustand gebracht war, wurde neben wenig Heizgasen Druckluft durch die Stauringöffnung eingeblasen. Die Neigung des Ofens betrug 2 0;o und die Durchgangszeit des Gutes etwa 6 bis 3 Stunden. In der Zone der mittleren Temperatur von 6oo bis goo° fand eine so weitgehende Reduktion zu Eisenschwamm statt, daß das Gut beim Eintritt in die Luppzone nicht mehr schmolz, obwohl das zur Verarbeitung kommende Erz 30 % Kieselsäure enthielt. Man erhielt vielmehr trotz der im Ofen gemessenen Temperatur von i--oo bis 140o° neben den Eisenluppen in Erbsen- bis Walnußgröße eine zähe und nur halbweiche kieselsäurereiche Schlacke mit etwa 2 bis 5 @'o Fe. Bei der nach dem Austrag der Charge erfolgten Vermahlung fiel der größte Teil des Eisens als feste Luppen an,. die dann durch Absieben von der feinen Schlacke getrennt wurde. Aus dem feinen Gut unter i mm wurde durch Magnetscheidung in einer Menge von etwa 5 bis io t;`o des Erzes ein magnetisches Konzentrat mit etwa 6o bis So % Fe gewonnen, das in den Drehofen zurückgegeben wurde. Das Gesamteisenaus.-bringe.n in Form von festen Luppen betrug im Durchschnitt bei längeren Betriebsabschnitten 93 bis 96 o,ö.
• In den Abb. i und 2 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Ausführung eines fortlaufenden Verfahrens für die Verarbeitung von Eisenschwamm mit oder ohne Brennstoffzusatz auf Luppen bzw. von Eisenerz auf Schwamm und unmittelbar anschließend auf Luppen in einem Ofen schematisch dargestellt. .
• In Abb. i ist i ein schwach geneigter Drehofen, in den das Aufgabegut durch eine Zuführungsvorrichtung 2 eingeführt wird. Ein Brenner 3 ragt in das Austragende des Ofens hinein. Dieses Austragende ist durch einen Stauring 4 so weit verengt, daß nur eine. kleine Durchtrittsöffnung 5 für die an dieser Stelle eingeführten oxydierenden Gase bleibt. Infolgedessen können die in den Ofen i eintretenden oxydierenden Gase entsprechend dem freien Querschnitt 5 des Stauringes q. nur einen kleinen örtlich begrenzten Teil der Beschickungsoberfläche in der Hauptluppzene durchstreichen (s. Abb.2). Diese Ausführungsart, bei der die Frischluft bzw. die oxydierenden Heizgase unter Druck durch die Öffnung 5 des Stauringes geblasen bzw. nach Einstellung eines entsprechenden Unterdruckes im Ofen in diesen eingesaugt werden können, hat den weiteren Vorteil, daß die Beschickung lange im Ofen i verbleibt und in hoher Schicht durch den Ofen hindurchgeht. Man erreicht also dabei eine lange Reaktionszeit, eine gleichmäßige und langsame Erwärmung der Beschickung und eine stark reduzierende Wirkung sowohl innerhalb der Beschickung als auch an einem erheblichen Teil ihrer Oberfläche.
• Abb. 2 stellt einen Schnitt durch den Ofen nach der Linie A-B der Abb. r dar. Entsprechend der Öffnung 5 im Stauring 4 treffen die eingeführte Oxydationsluft bzw. die oxydierenden Flammgase die Oberfläche der Beschickualg zwischen den Punkten 7 und 3, während im Innern der Beschickung und an der Oberfläche etwa zwischen 6 und 7 und S und 9 reduzierende Bedingungen herrschen bzw. über dem Gut ein Gasgemisch, das nur 00= und C O und praktisch keinen Sauerstoff enthält, gehalten wird.
• Die Gewinnung von Eisenschwamm und Bildung von Luppen in einem fortlaufenden Ofengang hat den großen wirtschaftlichen Vorteil, daß die dem Gut nach erfolgter Bildung des Eisenschwammes innewohnende Wärme beim Luppverfahren ausgenutzt wird, so daß nur noch eine zusätzliche Erhitzung auf Lupptemperatur erforderlich ist. Ferner wird wiederum die Wärme der Abgase aus der Luppzone bei der Eisenschwammgewinnung ausgenutzt. Es ist, wenn auch nicht unbedingt erforderlich, so doch vorteilhaft, daß hierzu der gleiche Ofen verwendet wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Verarbeitung von Eisenschwamm auf Eisen im Drehofen unter Luppenbildung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung fester, in die Schlacke eingebetteter Eisenluppen der bis auf etwa 90o bis 1q.00° .erhitzte Eisenschwamm im Ofen mit oxydierenden Heizgasen oder Luft behandelt wird. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem im Ofen befindlichen Eisenschwamm keduktionsmittel, z. B. Kohlenstoff, zugeführt werden. 3. Verfahren nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß nur beschränkte Teile der Beschickung dem Einfluß der Oxydationsluft ausgesetzt werden, z. B, durch Aufblasen auf einen Teil der Oberfläche der Beschickung oder durch Durchblasen durch Teile der Schicht an einzelnen Stellen, so daß in den übrigen Teilen der Beschickung reduzierende Bedingungen herrschen und das Gut während der Umdrehung des Ofens abwechselnd oxydierenden und reduzierenden Bedingungen unterworfen wird. q.. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenschwammgewinnung und das Luppverfahren im gleichen Drehofen durchgeführt werden.