DE102008058605A1 - Vorrichtung zur Gewinnung von Metallen oder Metallverbindungen, aus einem das Metall oder die Metallverbindung enthaltenden Material - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Metallen oder Metallverbindungen, aus einem das Metall oder die Metallverbindung enthaltenden Material. Diese Vorrichtung ist versehen mit einem Ofengefäß (2), mit einem ersten Einlass für die Zuführung des Materials, einem ersten Auslass (10) zum Abführen von Abgas, mit mehreren Elektroden (1) zum Schmelzen des zugeführten Materials, die in das Ofengefäß ragen, mit einer als Kathode ausgebildeten Bodenelektrode (5), mit einem Elektro- oder Permanentmagneten (6), mit einem Abstich (8) zur Entnahme von dem geschmolzenen Metall oder der Metallverbindung und einem Überlauf oder Abstich (12) für die Schlacke.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Metallen oder Metallverbindungen, aus einem das Metall oder die Metallverbindung enthaltenden Material.
- Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Reinigung von Schlacken aus der Eisen- und Nichteisengewinnung sowie aus der Edelmetallgewinnung, sowie die Verbesserung des Metallausbringens bei schlackenbasierten Ferrolegierungsprozessen.
- Aus der
EP 1 807 671 B1 ist eine Vorrichtung zur Gewinnung eines Metalls aus einer das Metall enthaltenden Schlacke bekannt, mit einem ersten als Wechselstrom-Elektroofen ausgebildeten Ofen und einem zweiten als Gleichstrom-Elektroofen ausgebildeten Ofen, wobei zwischen dem ersten Ofen und dem zweiten Ofen ein Verbindungsmittel für Schmelze vorgesehen ist, so dass die Schmelze nach dem Erhitzen in dem ersten Ofen in den zweiten Ofen verbracht werden kann. - Die intensive Schlackenreinigung mittels DC-Technologie mit einer oder mehrerer Elektroden und Bodenelektrode(n) und quer gerichtetem Magnetfeld ist bereits vorgeschlagen worden. Der runde oder rechteckige Elektroreduktionsofen ist ein bewährtes Standard-Aggregat zur Reinigung von z. B. Kupferschlacken.
- Nachteile:
- Eine Anlage zur intensiven Schlackenreinigung erfordert demzufolge 2 hintereinander geschaltete Aggregate. Dies erfordert entsprechend Platz, eine entsprechende Logistik, verbindene Rinnen, eine doppelte Ausführung von Teilen wie z. B. Steuerung oder Abgaskaminen. Zwischen den beiden Aggregaten kommt es zur Abkühlung der Schlacke und somit zu thermischen Verlusten. Standardofen und nachgeschalteter Ofen könnten von unterschiedlichen Lieferanten bezogen werden.
- Aufgabe der Erfindung ist die bislang nur in einem separaten nachgeschalteten Ofen vorgesehenen Schlackenreinigung mittels DC-Feld und Magnetfeld in das bekannte industrielle Objekt SAF zu integrieren, ferner die
Effizienzsteigerung der klassischen Ofentechnologie in nur einer Stufe und nur einem Aggregat und
die Bündelung der Kompetenz in nur einem Aggregat, sowie ein unkomplizierteres Handling. Damit soll der Verzicht auf die Notwendigkeit von zwei Aggregaten und die Reduzierung der elektrothermischen Verluste ermöglicht werden. - Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mir einer Vorrichtung zur Gewinnung von Metallen oder Metallverbindungen, aus einem das
Metall oder die Metallverbindung enthaltenden Material,
mit einem Ofengefäß, mit einem ersten Einlass für die Zuführung des Materials,
einem ersten Auslass zum Abführen von Abgas,
mit mehreren Elektroden zum Schmelzen des zugeführten Materials, die in das Ofengefäß ragen,
mit einer als Kathode ausgebildeten Bodenelektrode,
mit einem Elektro- oder Permanentmagneten, der derart am Ofengefäß platziert ist,
dass der DC Stromfluss vom Magnetfeld gekreuzt wird, so dass mittels der überlagerten Strom- und Magnetfelder und der daraus resultierenden Kräfte, das im Ofen befindliche Medium derart in Bewegung versetzt wird, dass sich in Kombination der Effekte eine Rührwirkung ergibt, sowie
mit einem Abstich zur Entnahme von dem geschmolzenen Metall oder der Metallverbindung
und
einem Überlauf oder Abstich für die Schlacke. - Der Kern der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass das Grundprinzip, des quer zu einem DC-Stromfluss gerichteten Magnetfeldes, in das Konzept eines Standard-SAF integriert wird.
- Man erzielt eine konsequente schrittweise Behandlung der Schlacke in Abhängigkeit der metallurgischen Prozesse, der Prozess der Schlackenbehandlung wird nicht unterbrochen, Temperaturverluste werden vermieden, die Gesamtanlage wird deutlich kleiner, die elektrische Ausrüstung kann gebündelt werden, das Handling des Abgases wird einfacher.
- Hieraus ergeben sich eine Reihe von Vorteilen:
- Der Prozess der intensiven Schlackenreinigung kann gezielt in einem Ofengefäß gesteuert werden.
- Die Überlagerung der verschiedenen elektrischen Größen kann optimal aufeinander abgestimmt werden.
- Es wird weniger Platz benötigt und
es entfällt ein Transportschritt durch den Wegfall von einem zusätzlichen Ofengefäß. - Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel, das in der Zeichnung dargestellt ist, erläutert werden.
- Die Erfindung beinhaltet die Kombination eines klassischen rund oder eckig ausgeführten Elektro-Reduktionsofens (SAF), üblich mit Wechselstrom (AC) betrieben, und einem DC-Reduktionsofen mit Anode und Kathode, ergänzt um einen quer dazu ausgerichteten Dauer- oder Elektromagneten. Der Ofen vereint somit den bekannten Elektro-Reduktionsofen und einen Intensiv-Schlackenreinigungs-Ofen prozesstechnisch und ausführungsmäßig in einem Aggregat.
- Der Ofen ("Enforced slag cleaning furnace") besitzt in der Regel 3 oder 6 in Reihe oder auf einem Teilkreis angeordnete Elektroden
1 in einem rund oder eckig ausgeführten Ofengefäß2 . Mittels dieser Elektroden wird dem Medium (Schlacke)3 die zur Reduktion, zum Schmelzen und zum Absetzen erforderliche Energie zugeführt. Der Ofen wird nun im Gegensatz zu den bekannten Ofen jedoch in der Art ausgeführt, dass im Bereich des Schlackenabstichs Raum verbleibt für mindestens eine weitere Elektrode4 mit der Funktion einer Anode. Außerdem wird der Ofen mit einer Bodenelektrode als Kathode5 ausgeführt. Von dieser/diesen zusätzlichen Elektrode(n) ausgehend wird nun eine Spannung zur Bodenelektrode angelegt, so dass ein zusätzlicher Stromfluss (DC) durch das Medium entsteht. Der Kern eines Elektro- oder Permanentmagneten6 wird nun so am Ofengefäß platziert, dass der DC Stromfluss im rechten Winkel (oder mit ähnlicher Wirkung) vom Magnetfeld gekreuzt wird. Mittels dieser überlagerten Strom- und Magnetfelder und der daraus resultierenden Kräfte (3-Finger-Regel) wird im Ofen das Medium (die Schlacke) in Bewegung versetzt, so dass sich in Kombination der Effekte eine Rührwirkung ergibt, die die Wirkung des klassischen Ofenprozesses unterstützt, indem insbesondere das Absetzen noch in der Schlacke vorhandener kleiner Metallteilchen verbessert wird. - Über das DC-System wird dabei in der Regel nur die Leistung zugeführt, die für die forcierten Prozesse erforderlich ist. Das Magnetfeld erzielt seine Wirkung auch bei geringen magnetischen Feldstärken < 100 Gauss. In Kombination aller 3 Energieeintragungsarten (AC, DC, Magnetfeld) lassen sich die einzelnen Anteile noch optimieren.
- Denkbar für spezielle Prozesse sind auch Varianten mit einer zusätzlichen DC-Elektrode (Anode) im Bereich des Schlackeneinlaufs.
- Während im Bereich der Anoden eine Schütttung
11 z. B. in einer Höhe gleich dem Elektrodendurchmessers und somit vergleichsweise hoch erwünscht ist, um eine Leiterplatte auf der Schlacke darzustellen (also die Anode zu vergrößern), ist diese hohe Schüttung im Bereich der üblichen Elektroden eher unerwünscht, da sie zu elektrischen Querströmen führen kann. Sollte sich zwischen diesen beiden entgegengerichteten Aspekten im Einzelfall kein Kompromiss finden lassen, so ist der Einbau eines Querschottes7 zur Trennung der Prozessräume oberhalb des Schlackenbades ähnlich wie bei Kivcet-Öfen möglich. - Eine Variante stellt eine Umschaltbarkeit der klassischen z. B. 3–6 Elektroden (
1 ) dar in Verbindung mit einer Art Batch-Prozess. In diesem Falle würde auf die zusätzliche Elektrode (4 ) verzichtet werden, wobei aber die Verschaltung der Elektroden zeitweilig auf einen DC-Betrieb mit Bodenelektrode gewechselt werden würde. Das heißt, es würde entweder ein klassischer Reduktionsofenprozess betrieben ODER es würde ein DC-Ofenprozess mit 3–6 parallel geschalteten Elektroden und Bodenelektrode betrieben und dieser vom Magnetfeld überlagert, wie beschrieben. Auf diese Art ließen sich bestehende Öfen noch leichter nachrüsten. - Hinsichtlich der übrigen Bezugszeichen sei bemerkt, dass in der Zeichnung mit
8 der Abstich für das Metall bzw. die Metallverbindung bezeichnet ist, das/die sich unten im Ofengefäß unter der Schlacke3 bei9 angesammelt hat. - Die Abgase werden durch den Kamin
10 abgeführt. - Zum Entfernen der Schlacke
3 aus dem Ofengefäß dient der Schlackenabstich12 . - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1807671 B1 [0003]
Claims (4)
- Vorrichtung zur Gewinnung von Metallen oder Metallverbindungen, aus einem das Metall oder die Metallverbindung enthaltenden Material, mit einem Ofengefäß (
2 ), mit einem ersten Einlass für die Zuführung des Materials, einem ersten Auslass (10 ) zum Abführen von Abgas, mit mehreren Elektroden (1 ) zum Schmelzen des zugeführten Materials, die in das Ofengefäß ragen, mit einer als Kathode ausgebildeten Bodenelektrode (5 ), mit einem Elektro- oder Permanentmagneten (6 ), der derart am Ofengefäß platziert ist, dass der DC Stromfluss vom Magnetfeld gekreuzt wird, so dass mittels der überlagerten Strom- und Magnetfelder und der daraus resultierenden Kräfte, das im Ofen befindliche Medium derart in Bewegung versetzt wird, dass sich in Kombination der Effekte eine Rührwirkung ergibt, sowie mit einem Abstich (8 ) zur Entnahme von dem geschmolzenen Metall oder der Metallverbindung und einem Überlauf oder Abstich (12 ) für die Schlacke. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei in das Ofengefäß 3 oder 6 in Reihe oder auf einem Teilkreis angeordnete Elektroden (
1 ) ragen und das Ofengefäß (2 ) rund oder eckig ausgebildet ist. - Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Bereich des Schlackenabstichs ein verbleibender Raum vorgesehen ist, in den eine weitere Elektrode (
4 ), mit der Funktion einer Anode, ragt. - Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei zwischen dem Bereich des Ofengefäßes in den die Elektroden (
1 ) ragen und dem Bereich, in den die weitere Elektrode (4 ) ragt, ein die Bereiche trennender Querschott (7 ) vorgesehen ist.
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