DE1571300A1

DE1571300A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Waermebehandlung von Mineralien

Info

Publication number: DE1571300A1
Application number: DE1966A0053073
Authority: DE
Inventors: Fran Sen Robert Donald
Original assignee: Allis Chalmers Corp
Current assignee: Allis Chalmers Corp
Priority date: 1965-07-21
Filing date: 1966-07-21
Publication date: 1971-02-04
Also published as: SE320090B; NL6610274A; BE684472A; NO120086B; OA02244A; GB1136864A; NL147850B; ES329334A1; US3313534A; DE1571300B2

Description

DR. MÜLLER-BOR£ Dipl.-ING. GRALFS DR. MANITZ

21. Juli 1966 Bol/Sv - A 955

ALLIS-CHALMERS MAHuTACTUBING 0ΟΜΡΑΝΪ 1126 South 7Oth Street, West Aiii s 14-, Wisconsin / USA

Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Mineralien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung

Wärmebehandlung von Materialien, djas bzw* die beispielsweiue

verwendet werden können, um Kalkstein zu Kalk oder JCalkstf;.n

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und Lehm :su Fortland-Zement und wassergebundene Agglomerate von Eisenörz zu brennen, um harte abriebbeständige Agglomerat^ zu erzeugen« Die: Erfindung stellt eine Verbesserung der in den. irSA-Patentschriften 2 925 336 und 3 110 751 beschriebenen ter-f. fahren und Vorrichtungen dar.

Aus dieseja Patentschriften sind Systeme bekannt, bei deneii

Mineralien auf ein Wanderrost aufgebracht und durch eine !

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Irockenks^nmer und eine Vorbrennkatfmer befördert und dann jsum Sertjlgbirennen in einen Drehofen eingebracht werden.

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Heiße Gase in dem Ofen erhitzen die Mineralien auf hohe Temperaturen und strömen dann von den Ofen zum Vorbrennen und dann zum Trocknen des Materials, bevor sie durch einen Abzug mit relativ niedrigen Temperaturen ausströmen. Es wurden bereits viele Materialien erfolgreich in derartigen Anlagen gebrannt} Eisenerz, Kalkstein und Kalkstein mit Lehm sind lediglich ein paar Beispiele·

Ein Problem, welches bei dem Betrieb derartiger Systeme, die aus den vorerwähnten Patentschriften bekannt wurden, auftritt, !besteht darin, einen riLchtig^n^^Trliödynamisehen Ausgleich der Wärmeeingänge zwischen den Trocknungs-, Vorbrenn- und Endbrennstufen zu erreichen. Dieses Problem entsteht dadurch, daß für jedes Material drei Erfordernisse bestehen, die die erwünschten Temperaturen in derartigen Systemen herstellen. Das erste Erfordernis ist, daß es für j jedes Material einen bekannten oder feststellbaren BTU-Eingengs- χήαΔ. Temperaturpegel gibt, ι auf den das Material schließlich in dem Drehofen erhitzt werden muß. Das zweite Erfordernis ist, daß jedes Material außerdem auch einen

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bekannten oder feststellbaren Temperaturpegel und Gesamtwärmeeingang hat, der erforderlich ist, um das erwünschte Vorbrennen zu erreichen, bevor das Material den viel höheren Temperaturen in dem Ofen ausgesetzt wird. Das dritte

Erfordernis ist, daß jedes Material auch noch eine bekannte

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oder feststellbare erwünschte maximale Gastemperatur hat, um das Erz so zu trocknen, daß Wasserdampf nicht so schnell erzeugt wird, daß das Material in Teilchengrößen zerfällt oder zerbricht, die so klein sind, daß tibermäßiger Staub erzeugt wird. Ein Material, welches eine relativ niedrige Trocknungstemperatur erfordert (um ein Zerbrechen der Teilchen zu vermeiden), erfordert ein relativ großes Volumen an Gasen (um das Material völlig zu trocknen), und ein Material, das eine relativ hohe Trocknungstemperatur tolerieren kann, könnte ein relativ kleines Volumen an Trocknungsgasen erfordern. Obgleich einige Materialien mit teilweise exothermen Reaktionen brennend z.B. Magneteisenerz), trifft dennoch für alle Materialien zu» daß die Temperatur der Gase, die die Endheizung durchführen, ein bestimmender Faktor ist in bezug auf die Temperatur der Gase, die aus dem Ofen ausströmen zum Vorbrennen und Trocknen von Material auf dem Bost. Aus diesem Grund beeinflußt der Grad oder das Ausmaß,,linien die erste Anforderung erfüllt wird, den Grad oder das Ausmaß, bis zu dem die zweite und dritte Anforderung erzielt werden können. Ein Problem des richtigen thermodynamischen Ausgleichs zwischen den Trocknungs-, Vorbrenn- und Enderhit zungs stuf en entsteht dadurch, daß der Gasstrom beginnt mit einem spezifischen Volumen an vorerhitztem Gas von der kühleren.Mischung mit brennendem Brennstoff in dem Ofen, um die erste Anforderung zu erfüllen} es ist selten und tritt vielleicht niemals auf (gemäß den bekannten Praktiken), daß

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das Volumen und die Temperatur der Gase, die schließlich die Trocknungskammer erreichen, so sind, daß die dritte Anforderung erfüllt wird.

Ein Ziel der Erfindung besteht daher in der Schaffung einer verbesserten Vorrichtung zum Trocknen, Vorbrennen und endgültigen Erhitzen von Mineralien, die Einrichtungen zum Steuern und Verbessern des thermodynamisehen Ausgleichs zwischen den Trocknungs-, Vorbrenn- und Enderhitzungsstufen aufweist.

Ein weiteres Problem bei dem Betrieb derartiger aus den erwähnten Patentschriften bekannten Systemen betrifft die Ringbildung (ringing) in dem Ofen. Eine ringförmige Ablagerung von staubartigen Materialteilchen neigt dazu, sich an der inneren Fläche des Ofens aufzubauen. Biese Ablagerung verringert das Ofenvolumen und bewirkt, daß der Ofenantrieb eine nicht produktive und nutzlose Last befördert. Bei Anlagen, die gemäß dem Stand der Technik konstruiert und betrieben werden, erfordert dieses Problem periodisch die Stillegung der Anlage, um die Ablagerung zu entfernen oder es müssen Versuche unternommen werden, um derartige Ablagerungen zu entfernen, während die Anlage im Betrieb ist* Ee gibt zwei Möglichkeiten, derartige Ablagerungen zu entfernen, während die Anlage im Betrieb ist, jedoch ist keine von

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beiden gänzlich zufriedenstellend. Die eine Möglichkeit besteht in der Verwendung einer Bohrstange, die durch das Materialentladeende des Ofens (d.h. das Brennerende) eingesetzt wird. Derartige Bohrstangen können jedoch nicht weit genüg in den Ofen reichen, um sämtliche Ablagerungen zu entfernen. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, daß die Bedienungsperson mit einem Schießgerät in den Ofen schießt. Die Nachteile des Schießens bestehen darin, daß Klumpen oder Brocken der Ablagerung losgelöst werden, die eine unregelmäßige Größe und Form aufweisen und daß die Kosten des Schießens und Entfernen der Brocken (für Eisenerz) etwa acht ^SG^tf-p*^ Sofiaer^- verarbeiteten Materials betragen. .

Ein weiteres Ziel der Erfindung beisteht daher in der Schaffung

einer verbesserten Vorrichtung zum jürocknen, Vorbrennen und! Enderhitzen von Mineralien, die Einrichtungen aufweist, um

"-'-I'' ' = ■ ■■■■■■■ ■ .■■'■ innerhalb tolerierbarer Grenzen den Aufbau oder die Ansammlung einer Ablagerung an der inneren !Fläche des Ofens zu steuern.

Ein weiteres Problem, welches beim Betrieb der Systeme auf* tritt, die aus den vorerwähnten Patentschriften bekannt sind, betrifft die Eontrolle und Eliminierung von unerwünschten ^l Mineralbestandteilen, wie z.B. J Argen und Arsenoxjde in Eisenerz, Kalium und Natriumöxyde (Alkali), in Zement xmä. Schwefel in Kalk. Dieses sind Beispiele von Materialien, die während

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der Hochtemperatur-Enderhitzung in den Ofen rer flucht igt werden, jedoch dazu neigen, sich auf des Material, welches auf dem Boat vorgebrannt wird oder auf vom Gas getragene Staubteilchen, niederzuschlagen oder sit diesen chemisch zu reagieren, die gemäß dem bekannten Verfahren aus dem Gasstrom ausgefiltert werden, wenn er durch das Material hindurchströmt, welches Torgebrannt wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht daher in der Schaffung einer verbesserten Vorrichtung zum Trocknen, Vorbrennen und BaitoXiiitaoii tch lUn^r-äuLien, die-Sinrleitungen aufweist, um unerwünschte Mineralbestandteile au eliminieren» die während der abschließenden Hochtemperaturerhitzung verflüchtigt werden.

Ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Mineralien, bei de» das Material nacheinander durch Torbehandlunge—, Vorbrenn- und Endwärmebehandlungssonen geleitet wird und heifle staubbeladene Gase aus den Sodwärmebehandlungezonen in Äie Vorbrennaone geleitet werden, kennzeichnet sich erfimäBögsgemä£ dadurch, daß ein Seil dtir Oase in die Vorbrena*one und dann aus dieser heraus gesogen werden, daß ein aadeJJWr feil der Gase in der Vorbrennsone an dem darin befindlichen Haterial vorbei und aus der Vorbrennsone feejfeus geleit«* werden, um die Verunreinigung des Materials in der Vorbreiawone

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durch unerwünschte Mineralbestandteile zu reduzieren, daß Luft dem vorbeigeleiteten Anteil der Gase beigemischt wird, um eine kühlere Mischung zu erzeugen, und daß daraufhin die Mischung der Vorbehandlungszone zugeleitet wird.

Vorzugsweise wird die Mischung einem Zyklonenscheider zugeleitet, um die unerwünschten Mineralbestandteile zu entfernen. Vorzugsweise*wird Luft mit relativ niedriger !Temperatur dem vorbeigeleiteten Anteil der Gase in ausreichender Menge zugeführt ₅ van eine Mischimg zu erzeugen, die auf ©ine Temperatur unterhalb 680⁰C (12CO⁰P) und vorzugsweise unterhalb 630⁰C (I1<sfp) abgekühlt ist. Di© Luft wird vorzugsweise mit etwa atmosphärischer

Vorzugsweise wird die Mischung aus vorbeigeleiteten Gasen und Luft mit dem Anteil der Gase wieder vereinigt, der durch das Material in der Vorbrennzone hindurchgeleitet wurde, und die vereinigten Gase werden der Vorbehandlungszone zugeleitet. Dabei kann die Vereinigung stattfinden vor der Entfernung unerwünschter Mineralbe3tandteile, die in dem vorbeigeleiteten Anteil der Gase eingefangan sind. Bie Temperatur der wieder vereinigten Gase liegt vorzugsweise unterhalb etwa 490⁰C (850°!).

Vorzugsweise wird weitere Luft den wieder vereinigten Anteilen der Gase zugeleitet» Dabei kann die zusätzlich® Luft

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den wieder vereinigten Gasanteilen nach der Entfernung der unerwünschten Mineralbestandteile zugeleitet werden.

Der Anteil an Gase aus der Vorbrennzone, die vorbeigeleitet werden, beträgt vorzugsweise zwischen 5 und 50 %, dabei, iet ein Anteil zwischen 5 und 35 % vorzuziehen.

Der Vorbrennzone kann, falls erforderlich, zusätzliche Hitze zugeführt werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit wenigstens einer Kammer zur Vorbehandlung des Materials, einer Kammer zum Vorbrennen des Materials und einer Kammer zur Enderhitzung des Materials, bei der die Kammern untereinander in Reihenflußanordnung verbunden sind, um einen Materialfluß von der Vorbehandlungskammer zur Vorbrennkammer und dann zur Enderhitzungskammer zu schaffen, wobei weiterhin ein Kanal zum Gegenstrom von Gasen von der Enderhitzungskammer zur Vorbrennkammer und Gasförderaittel vorgesehen sind, um Gase aus der Vorbrennkammer abzuziehen und diese der Vorbehandlungskammer zuzuleiten, kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß die Gasfördermittel eine erste Leitung aufweisen, die den Einlaß eines Ventilators mit einem Teil der Vor brennkammer verbindet, daß eine zweite Leitung den Auslaß des Ventilators mit der Vorbehandlungskammer verbindet, daß eine Umgehungsleitung ein anderes Teil

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der Vorbrennkammer mit dem "Ventilator verbindet und daß Luftzufünrungseinrichtungen an die Gasfördermittel angeschlossen sind»

Vorzugsweise ist die erste Leitung an die Vorbrennkammer an einer Stelle an einer Seite des Materialstroms gegenüber dem Strom des Gases durch den Kanal angeschlossen, und die Umgehungsleitung ist an die Vorbrennkammer an einer Stelle an einer Seite des Materialstroms aageschlossen, die dem Strom des Gases durch den Kanal zugekehrt ist·

Die Umgehungsleitung ist vorzugsweise an die erste Leitung an einer Stelle angeschlossen, die zwischen der Vorbrennkammer und dem Ventilator liegt.

Vorzugsweise ist ein Separator zur Staubabscheidung und j Sammlung, in den Gasfördermitteln angeordnet, und die Luft-Zuführungseinrichtung ist an die Gasfördereinrichtung an einer Stelle angeschlossen, die zwischen der Vorbrennkammer und dem Staubabscheider liegt*· Der Abscheider kann ein Zykionenscheider sein.

Der Staubabscheider und Sammler ist vorzugsweise an die Gasfördereinrichtung an einer Stelle zwischen der Vorbrennkammer und dem Ventilator angeschlossen. Der Staubabscheider

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und Kollektor kann in der ersten Leitung angeordnet sein.

Vorzugsweise ist ein einstellbarer Dämpfer in der Umgehungsleitung angebracht, und die Luftzufünrungseinrichtung ist an die Umgehungsleitung zwischen dem Dämpfer und dem Staubabscheider angeschlossen·

kann Sine zweite Luft Zuführungseinrichtung/in der ersten Leitung zwischen dem Staubabscheider und dem Ventilator angeordnet sein·

Vorzugsweise ist dl« Umgehungsleitung an die erste litung stromauf von dem Staubabscheider angeschlossen. Ss können Mittel vorgesehen sein, um den von dem Staubabscheider . extrahierten Staub abzuführen, so daß der Staub nicht zu dem zu behandelnden Material zurückgeleitet wird·

Die XALftzuführungBeinrlchtungen sind vorzugsweise einstellbar, um eine Regulierung der Luftmenge zu ermöglichen, die in die Gasfördermittel eintritt, und zu gewährleisten, daß die (Temperatur der Gase, die durch die Umgehungsleitung und durch die erste Leitung strömen, verringert wird gemäß den Anforderungen, die von dem in der Vorrichtung zu behandelnden Material abhängen.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Abzugsöffnung in dem Ofenaufbau vorgesehen, der die Vorbrennkammer über dem Wanderrost bildet. Ein Teil der heißen Gase, die von dem Drehofen kommen und in die Vorbrennkammer strömen, werden durch diese öffnung abgesogen, um diesen Anteil der heißen Gase von dem Material in der Vorbrennkammer weg umzuleiten, während der Eest des heißen Gases, das aus dem Drehofenjcommt, durch das Material in der Vorbrennkammer hindurchgeleitet wird· Durch das Abziehen eines Teiles der Gase aus der Vorbrennkammer wird der größte Anteil des Staubes aus ä&m System abgeführt. Beim Betrieb wird meistens die Temperatur der abgesogenen Gase etwa 900 bis 1180⁰G (1600 bis 2100⁰F) betrugen«, Bieaee heiße ötaubführende Gas wird dann mit kalter Luft (von atmosphärischer Temperatur) gemischt, wsl die Temperatur auf unter 490 G (85O⁰P) zu verringern. Der andere Gasstrom, der durch das Material in der Vorhrennzone hindurchgeht, überträgt Hitze auf das darin befindlich® Material} die Temperatur dieses Gases fällt auf etwa 430°G (75O°F) ab. Dieses Gas, welches durch das Material in der Vorbrennkammer hindurchgegangen ist, wird dann mit dem Gas gemischt, welches um die Vorbrennkammer geleitet wurde, dann wird die Mischung durch einen oder mehrere Z^klonenscheider zur Staubabscheidimg und Sammlung hindurchgeleitet und dann dem Einlaß eines Gebläses zugeführt, welches das Gas einer oder mehreren Kammern zuleitet, in der bzw· denen das Material

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wird, bevor es in die Vorbrennkammer eintritt. Sin Dämpfer steuert das Absaugen des umgeleiteten Gases, um den erwünschten Strom durch das Material in der Vorbrennkammer zu schaffen. Sin weiterer Dämpfer regelt die kalte Luft, die mit dem Gas gemischt wird, welches um den Host In der Vorbrennkammer geleitet wurde, so daß das Volumen und die Temperatur der gemischten Gase, die zur Behandlung des Materials verfügbar sind, bevor es in die Vorbrennkammer eintritt, so sind, daß sie für das spezielle zu behandelnde Material erwünscht sind· Bei einigen Materialien (z.B. Hämatiteisenerz) wird durch die Menge Gas, die um die Vorbrennkammer herumgeleitet wird, um das erwünschte Volumen und die Temperatur zur Behandlung des Materials zu schaffen, bevor es in die Vorbrennkammer eintritt, nur eine ungenügende Menge heißee Gas übriglassen zum Durchgang durch das Material, um das erwünschte Vorbrennen durchzuführen. !Tür einen derartigen Betrieb können «in oder mehrere zusätzliche Brenner in dem Ofenaufbau angebracht werden, der die Vorbrennkammer bildet, um das Värmedefisit auszugleichen.

Die in den erwähnten UßA-Patentechriften 2 925 556 und 3 110 751 beschriebenen Ofensyeteme wurden erfolgreich industriell verwendet, um viele Materialien, einschließlich Eisenerz, Zement und EaIk ru behandeln. Der in der Patentschrift 3 110 751 beatfhri«l»*n· Ofen kann außerdem

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Arsen aus Eisenerz extrahieren, wenn er in der in der Patentschrift beschriebenen Weise betrieben wird. Es wurden daher Vergleichsversuche mit einer Anlage durchgeführt, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde* Es wurde festgestellt, daß durch die Erfindung eine bessere Regelung des thermodynamisehen Ausgleichs geschaffen wird, daß die Ringbildung in dem Drehofen bedeutend verringert wurde und daß die 20-fache Menge an Arsen aus dem arsenenthaltenden Eisenerz extrahiert wurde.

Sie Erfindung wird im folgenden beispielsweise im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben, die sohematisch eine Aus führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.

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Nach der Zeichnung wird das Rohmaterial zur Behandlung in dejr Vorrichtung! vorbereitet dzrch eine g< eignete Agglomerationseinrichtung, die z.B., wie dargestellt, eine luppeneinrichtuhg B sein kann. Ein Zufuhrer J lagert da· vorbereitete Rohmaterial auf einem gasdurchlässigen Vaxiderroat 1 ab. Ein Gehäuseaufbau 2 ist so angeördMb, daß er einen Baum über dem Bogt 1 umschließt« Eine Ablenkwand 3 hängt von d*m Dach des Genau- ;

see 2 big auf einen vorbestlamttn Abstand über dem Host 1

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herab und unterteilt den Raum, der von de* Gehäuse 2 umschlos-

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gen wird» in eine Vorbehandluneakanueer 4 und eine Vorbrennkioi mer 5· Ein iusätzlioher Wäraeeinlafi 6 tat vorgesehen, um eine Jlaeae (odtp Hitzt von einer nicht #*r ge «teilten »ueätzliohen Brennkaaaier) in die Vorbrennkaseer 5 au leiten. Da» Rohae.t·- ;rial auf dem tost 1 wird durch

die Vorbehandlungskammer 4 und dann durch, die Vorbrennkammer 5 befördert und dann durch ein« Rutsche 7 in. einen Drehofen 8 geleitet.

Der Drehofen 8 ist von der Rutsche 7 nach unten in Richtung auf eine Haube 9 geneigt, die das Entladeende des Drehofens 8 umschließt und einen Kanal 10 von dem Drehofen 8 zu der Kühleinrichtung 11 bildet. Die Abwärtsneigung des Drehofens 8 bewirkt, daß das aus der Rutsche 7 kommende Material durch den Drehofen 8 hindurchgeht, dann in die Haube 9 und durch den Kanal 10 au der Kühleinrichtung 11 gelangt·

Die Kühleinrichtung 11 ist mit eine» Paar Gebläse 12 und

versehen, die luft nach oben durch die Vindkästen 14 und

und dann durch das Haterial auf einem iuftdurohlEsalgen Rost 16 hindurchblasen. Bin* Ablenkplatte 1^ kann vorgesfhea sein, um eine Vorküblkammer 18 und eine truUrfotlrailimer 19 &ber dem Rost 1^ xu bilien. Wie durch die Pfeil^ angedeutet, wird die von de» Gebläsb 1$ »wgefübrte Jcalte Mt n*.ch oben durch den

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Vindkaaten I5J dm« Roe* 16 und. die Kammer 19 geblasen und

durch einen Ai»ug 20 «»die Atmosph^e, abgeführt, ate τοη dem flefrläse 1S nynXaliliMi jfcait· 2&£Φ vJLrd ntffH obe^t durch den ViWüca*W 1*. to*pis* 16_t «4· |^m«r 1« i^ A»a Kanal In Hi TtiisnnaiihKlii 1

BADOtWWAl

Ein Brenner 21 ist in der Abzugshaube 9 angebracht und erstreckt eich in diese, um Brennstoff zuzuführen und zu verbrennen, so daß die Temperatur der in den Drehofen 8 strömenden Gase auf die erwünschte hohe Temperatur erhöht wird, die für ein Material erforderlich ist, welches der Endwäraebehandlung in dem Drehofen 8 unterzogen wird. In Anlagen, die Eisenerzkügelchen, Zement oder Kalk erzeugen, werden die. in den Drehofen einströmenden Gase auf mehr als 113O⁰G (2000°F) erhitzt.

Das von dem Gasentladeende des Drehofens 8 nach oben durch die Rutsche 7 und in die Materialvorbrennkammer 5 strömende Gas wird eine Temperatur von'.etwa 900⁰G bis 1180⁰C (1600 bis2100°F) aufweisen, je nach der Art des Materials und des Zwecks, für den es erhitzt wird.

Im folgenden werden die Gasfördermittel zum Anschluß der Vorbrennkammer 5 an die Vfyrihah^η<ηiingfaira»TqftT» 4 beschrieben. Es ist eine erste Leitungseinrichtung vorgesehen, öle die Windkästen 22 aufweist, welche unterhalb des Eosts 1 und der Vorbrennkammer 5 angeordnet sind. Jeder der Windkästen 22 ist durch ein leitungssystem 23 an einen oder mehrere Zyklonenscheider 24· zur Staubextraktion und Sammlung angeschlossen} es ist nur ein derartiger Abscheider dargestellt.

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Sine Absugsöffnung 25 ist in dem Gehäuse 2 über dem Eost 1 vorgesehen und führt in die Vorbrennkammer 5· Ein Ümleitungskanal 26 zum Abzug des Gases von der Vor brennkammer 5 erstreckt sich von der Öffnung 25 und umgeht den Materialstrom in der Vorbrennkammer 5 und führt in die Leitung 23 an der Stelle 27-stromab von dem Staubsammer 24. Xn der Leitung 26 ist ein Dämpfer 28 angeordnet, um den Strom des aus der Vorbrennkammer 5 abgesogenen Umleitungsgases durch die Öffnung 25 zu steuern. Ein Dämpfer 29 ist vorgesehen, um den Strom der kalten Luft durch eine Kaltlufteinlaßleitung 50 su regeln, die Kaltluft in die Umgehungsleitung 26 an der Stelle 51 einführt.

Der Zyklonenecheider 24 sum Staubabscheider ist mit einer Feststoffentladungsöffnung bei 52 und einer Gasauslaßöffnung bei 55 versehen. Eine Leitung 54 ist an die Gasauslaßöffming 55 des Staubsammlers 24 angeschlossen, um relativ staubfreies Gas dem Einlaß 55a eines Gebläses 55 zuzuführen. Ein dritter Dämpfer 56 ist in einer zweiten Kaltlufteinlaßleitung 57 vorgesehen, um Kaltluft in die Leitung 54 an einer Stelle 58 stromab des Staubabscheiders 24 und stromauf des Gebläses 55 zuzuführen.

Das Gasstromsystem sromab des Gebläses 55 ist empfänglich für beträchtliche Änderungen je nach dem zu behandelnden Material und dessen Zustand. Nach der Zeichnung leitet das

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Gebläse 35 Gas von einem Auslaß 35b zu einer zweiten Leitungseinriehtung 39» die das Gas der Vorbehandlungskammer über den Rost 1 zuführt. Ein Windkasten 40 ist unterhalb des Rostes 1 und der Kammer 4· angeordnet. Eine Leitung 41 schließt den Windkasten 40 an den Einlaß eines zweiten Gebläses 42 an. Das Gebläse 42 führt das von dem Windkasten 40 erhaltene Gas durch eine Leitung 43 einem Abzug 44 zu.

Der Gasstrom stromab des Gebläses 35 kann abgewandelt werden, um einen Auf strom an Gas durch das Material in der Kammer 4 zu schaffen} es können auch der Windkasten und die Kammer 4 unterteilt sein und Leitungen vorgesehen sein, um einen Auf strom durch eine !Peilkammer und einen Abstrom an Gas durch eine andere Teilkammer zu schaffenj es kann aber auch durch eine unterteilte Kammer 4 und ein Windkasten 40 der Auslaß des Gebläses 35 in zwei Gasströme aufgeteilt werden zur Zufühung an eine unterteilte Kammer 4 und den Windkasten 40 zum Aufstrom oder Abstrom (oder einem von jeden) an Gas durch derartige Teilkammern zu schaffen. Falls die Kammer 4 und der Windkasten 40 unterteilt sind, kann die der Ablenkplatte benachbarte Teilkammer mit einer Teilgasumgehungsleitung zu der von der Ablenkplatte 3 entferntliegenden Teilkammer versehen sein. Ein derartiges nicht dargestelltes Umgehungssystem kann so ausgelegt sein, wie es unter Bezugnahme auf die Bezügezahlen 25 bis 39 beschrieben wurde.

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Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Anordnung und Regelung des Gasstromes von den Windkästen 22 und der Umgehungsabzugsöffnung 25 zum Gebläse 35 eine beträchtliche Flexibilität schafft zur Anpassung unterschiedlicher Gasstrommuster stromab des Gebläses 35* um die Anforderungen einer großen Vielfalt an Materialien und Behandlungsoperationen zu erfüllen.

Beispielsweise wird im folgenden der Betrieb der bisher beschriebenen Vorrichtung gemäß der Erfindung in der .Anwendung auf wärmehärtende Kügelchen (pellets) von Magneteisenerz beschrieben (dabei ist die Vorbrennstufe eine exothermische Reaktion, die das Magneteisenerz (Magnetit) in Hämatit umwandelt) .

Sie magneteisenerzenthaltenden Pellets werden in der Luppeneinrichtung B geformt und durch den Zuführer F auf das Host aufgebracht zur Förderung durch die Kammer 4. Der Wärmeübergang von dem Gas auf die Kügelchen oder Pellets in der Sammer

richtig muß sorgfältig gesteuert werden, um die Pellets/ vor zubehandeln, bevor sie in die Vorbrennkammer 5 befördert werden. Das heißt, in der Kammer 4 werden die Kügelchen getrocknet, wenn sie durch das 43O⁰C (75O°F) heiße Gas von etwa 2O°C (7O°F) auf eine Durchschnittstemperatur von etwa 23O⁰C (45O⁰F) erhitzt werdenj die Kügelchen dürfen jedoch nicht zu schnell erhitzt oder xu hohen Temperaturen ausgesetzt werden,um ein Zerbrechen

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der Kügelchen und eine Staubbildung zu vermeiden und um eine vorzeitige Einleitung der exothermischen Reaktion zu vermeiden, die planmäßig in der Vorbrennkammer 5 stattfinden soll.

Die trocknen Eügelchen mit einer Temperatur von etwa 23O⁰G

F), welche für das Vorbrennen vorbehandelt sind, wer den in die Vorbrennkammer 5 befördert, wo sie Temperaturen von über 100O⁰C (1800⁰F) ausgesetzt werden) die Kugelehen werden auf eine Durchschnittstemperatur von 90O⁰C (1600⁰F) oder darüber erhitzt. Vährend dieser Vorbrennbehandlung verwandelt sich das Hagneteisenerz in Hämatit Λ exo therm! scher Reaktion.

Nachdem die Eügelchen der erwünschten Vorbrennbehandlung ausgesetzt wurden, wird der Körper der Eügelchen auf dem Rost 1 auseinandergerissen und die Eügelchen werden durch den Drehofen 8 gewälzt und auf eine Temperatur von 135O°C (2400⁰F) erhitzt. Während dieser Endwärmebehandlung in dem Drehofen wird eine gewisse Menge Staub erzeugt und unerwünschte Mineralbestandteile, die vorhanden sein können, wie z.B. Arsen, verflüchtigen sich zu Gas und Dampf. Die heißen Eügelchen werden aus dem Drehofen 8 entladen und fallen durch den Kanal 10 auf das Rost 16 der Eühleinrichtung 11. Nachdem die Eügelchen durch die Kammern 18 und 19

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der Kühleinrichtung 11 hindurchgeführt wurden, sind sie ausreichend abgekühlt zur Behandlung und Lagerung.

Die Luft von der Kammer 18 der Kühleinrichtung 11, welche auf etwa 85O⁰O (150O⁰F) vorerhitzt wurde, wenn sie durch die Kügelchen auf dem Rost 16 strömt, wird dann durch den Kanal 10 nach oben in den Drehofen 8 geleitet. Die Flamme und die Gase von dem Brenner 21 vermischen sich mit der Luft von der Kühleinrichtung 11, um in dem Drehofen 8 eine Atmosphäre zu schaffen, die eine Temperatur von mehr als 135O⁰O (2400⁰F) aufweist. Diese Hochtemperaturgase bewegen sich in einer Richtung, die entgegengesetzt dem Strom der Kügelchen durch den Drehofen 8 ist und strömen mit dem Staub und den flüchtigen Bestandteilen von dem Drehofen in die Vorbrennkammer 5 mit einer Temperatur von mehr als 1000⁰C (1800⁰F).

Der Dämpfer 28 ist so eingestellt, daß das Gebläse 35 etwa ein Drittel des Gases aus der Auslaßöffnung 25 in die Umgehungsleitung 26 saugt und zwei Drittel des Gases nach unten durch die Kügelchen auf dem Rost 1 in die Windktsten 22 und die Leitung 23 saugt.

Der Anteil des Gases, der durch die Auslaßöffnung 25 in die Umgehungsleitung 26 gesogen wird, führt den größten Anteil des Staubes und unerwünschte Materialien ab, wie s.B# Arsen und seiner Verbindungen. Das Arsen und die Arsenverbindungen

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kondensieren entweder um zusätzliche Staubteilchen zu bilden oder verbinden sich als Dampf chemisch mit dem Staub oder haften körperlich an diesem an, oder es kann eine Kombination der vorerwähnten Möglichkeiten auftreten{ die exakten Mechanismen sind nicht bekannt, es sind jedoch zwei Faktoren augenscheinlich. Der eine augenscheinliche Faktor ist der, daß der größte Anteil an Arsen aus der Auslaßöffnung 25 gesogen wird und nach Abkühlung in der beschriebenen Weise aus dem System durch die Feststoffentladungsöffnung 32 in dem Staubabscheider und Extrahierer 24- entleert wird. Der zweite augenscheinliche Faktor ist, daß die kleine Menge an Arsen, die nicht durch die Auslaßöffnung 25 abgesogen wird, in dem Gas schwebend verbleibt, welches durch das Material auf dem Eost 1 in der Kammer 5 strömt. Andere unerwünschte Minealbestandteile, die in dem Drehofen verflüchtigt werden, werden in gleichartiger Weise aus dem System eliminiert, einschließlich Alkali aus Portland-Zement und Schwefel aus £e£* (wenn Kalkstein gebrannt wird, um Kalk zu erzeugen, kann der Kalk Schwefel aus dem verbrennenden Brennstoff aufnehmen).

Die Gase, Dämpfe und der Staub, welche durch die Auslaßöffnung 25 abgesogen werden, bewegen eich durch die Umgehungsleitung 26 zu einer Stelle, die mit 31 bezeichnet ist» An der Stelle 31 führt die Kaltlufteinlaßleitung 30 luft mit etwa 20⁰O (70⁰F) der Umgehungsleitung 26 zu. Ein Dämpfer 29

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steuert den Kaltluft strom in. die Leitung 26, um die Temperatur des umgeleiteten Gases von über 85O⁰O (1800⁰F) (stromab der Stelle 31) auf unterhalb 680⁰O (1200⁰F) und vorzugsweise unter 630⁰O (1100⁰F) (stromab der Stelle 31) abzusenken. Dieses Umleitungsgas in der Leitung 26, welches nun auf unter 680⁰O (1200⁰F) abgekühlt ist, strömt zur Stelle 27,- wo es mit Gasen in der Leitung 23 gemischt wird. Das Gas in der Leitung 23 ist eine Mischung von Gasen, die in den Vindkästen 22 mit Temperaturen im Bereich von etwa 32O°G (55O⁰F) (für den Vindkasten nahe der Ablenkplatte 3) bis etwa 680°0 (120O⁰F) (für den Windkaeten nahe dem Drehofen β) angesammelt sind. Diese Gase ml sehen sich in der Leitung 23, um eine Durchschnittetemperatur von etwa 430⁰O (75Ö°F) zu erreichen. Durch das Ausströmen von kühler Luft durch verschiedene nicht dargestellt mechanische Abdichtungen zwischen dem Wanderrost und dem Gehäuse 2 werden die Gase in der Leitung 23 weiterhin abgekühlt auf etwa 400⁰C (7OO⁰F). Daher aisehen sieh an der Stelle 27 das Gas in der Leitung 23 Kit einer Temperatur von 400⁰C (TOO⁰F) und das Gas in der Ümgehungsleitiiag 26 mit einer Temperatur von unter 680⁰O (1200°F)_t wodurch ein Gas mit einer Temperatur von etwa 460⁰C (800⁰F) geschaffen wird, welches dann in den Zjklonenscheider 24 strömt »ws Extraktion und Sammlung von Staub.

Der Staubscheider 24 scheidet die Staubteilchen, wie z.B.

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Arsenverbindungen, aus dem Gasstrom aus und entleert diese Materialien durch die öffnung 32. Dem aus der öffnung 32 entleerten Material kann beispielsweise das Arsen entzogen werden (durch Auslaugen), und der reine Eisenerzstaub kann wieder dem gesamten System zusammen mit anderen Zuführungsstoffen zugeführt werden, die auf dem Zuführungsende des Rosts 1 aufgebracht werden, undj&war in der Weise, wie es in der vorerwähnten USA-Patentschrift 3 110 751 beschrieben ist.

Das Gas mit einer Temperatur von etwa 460⁰C (800°?) wird aus dem Staubabscheider 24 bei 33 abgelassen und kann mit zusätzlicher Kühlluft gemischt werden, die bei 38 zugeführt werden kann, und kann dann durch die Leitung 34 dem Einlaß des Gebläses 35 mit einer Temperatur von etwa 430°C (75O⁰F) zugeleitet werden. Das Gas von dem Gebläse 35 strömt durch die Leitung 39» die Kammer 4, das Material auf dem Rost und dann in den Windkasten 40. Dieser Strom erhitzt das Material auf dem Rost 1 in der Kammer 4 von 20⁰C (70⁰F) auf eine Durchschnittstemperatur von etwa 230°C (450⁰F) und kühlt das Gas von etwa 430°C (75O°F) auf etwa 90⁰C (200°F) ab.

Bei dem beschriebenen Betrieb werden der BTU (kcal)-Eingang von dem Brenner 21 und die heißen Gase von der Kühleinrichtung so gesteuert, daß die Kugelchen in dem Drehofen 8 auf

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etwa 135O°C (2400⁰F) erhitzt wurden und an dem Materialzuführungsende des Drehofens das aus dem Drehofen ausströmende Gas eine Eate von etwa 1 Pfund (pound) Sas mit etwa 135O⁰O (183O⁰F) für jedes Pfund (pound) Feststoffe beträgt. Der Dämpfer 28 ist so eingestellt, daß das (Gebläse 35 aus der Kammer 5 etwa 0,033 Pfund (pounds) das mit einer lemperatur von etwa 1030⁰C (1830⁰F) für Jedes Pfund (pound) Feststoffe in der Kammer 5 absaugtf folglich werden O167 Pfund (pounds) Gas mit einer Temperatur von etwa 1030⁰C (1830⁰F) für jedes Pfund (pound) Feststoffe in der Kammer 5 durch das Materialbett in der Kammer 5 gesogen. Der Dämpfer 29 ist so eingestellt, (und der Dämpfer 36 kann so eingestellt sein, falls ein derartiger Dämpfer vorgesehen ist), daß der Gasstrom, der von Feststoffen und unerwünschten Mineralbestandteilen befreit und der Kammer 4 zugeleitet wurde, 1,6 Pfund (pounds) Gas mit einer Temperatur von 430⁰C (75O°F) für jedes Pfund (pound) Feststoffe in der Kammer 4 erzeugt. Die Pfunde (pounds) an Feststoffen, die durch die Kammern 4 und 5 und den Drehofen 8 hindurchpassieren, ist nicht notwendigerweise dieselbe Anzahl an Pfunden (pounds). Der Grund liegt darin, daß ein Anteil der Feststoffe dem System durch den Staubabscheider 24 entzogen wurde.

Aus der Beschreibung der Vorrichtung und des Betriebs ist

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zu ersehen, daß durch die Erfindung eine Einrichtung geschaffen wurde zur Steuerung einer οθden Stufe des Ofenbetriebs, um die richtige Temperatur und Gasmenge für jede Stufe zu schaffen} weiterhin sind Mittel geschaffen, um dem System Staub zu entziehen zur Steuerung der Hingbildung in dem Drehofen 8, und Mittel, um unerwünschte Mineralbestandteile aus dem Material zu entfernen, die während der Hochtemperaturwälzung des Materials in dem Drehofen 8 verflüchtigt werden.

Bei' einem Betrieb zur Behandlung von Hämatiteisenerz wird

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der Brenner/wahrscheinlich benutzt werden, um zusätzliche Hitze den Gasen in der Vorbrennkammer 5 zuzuführen. Bei der Behandlung von Hämatit kann der Prozentsatz an Gas, der durch die Auslaßöffnung 25 abgesogen wird, im Bereich von lediglich 5 bis 10 % liegen. Allgemein kann gesagt werden, daß das System mit einer Gasumleitung im Bereich von etwa 3 bis 50 % betrieben werden kann, wobei der bevorzugte Bereich 5 bis 35 # beträgt.

Ein weiteres wünschenswertes und vorteilhaftes Merkmal der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ist der zusätzliche Abzug 4-5, der durch eine Kappe 46 geschlossen ist· Ein Anhebaufbau 47 ist an die Kappe 46 angeschlossen, und hebt die Kappe 46 in die in gestrichelten Linien gezeigte Stellung an, um den Abzug 45 zu Öffnen. Wenn die in der

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Zeichnung dargestellte Anlage sub Betrieb vorbereitet wird und relativ kühl ist, wird der Drehofen 8 durch die flamme von den Brenner 21 erhitzt, um den Drehofen δ auf die Betriebstemperaturen su bringen, bevor der Materialstrom beginnt. Während dieser Aufhitzungsperioden, und aueh.su anderen Zeiten, wenn es aus Steuerungsgründen erwünscht ist, wird der Umgehungeabiug 45 geöffnet für die Oase von dem Drehofen direkt zur Atmosphäre»

Weitere wünschenswerte und vorteilhafte Merkmale der in der Zeichnung gezeigten Vorrichtung sind die einstellbaren Dämpfer 48 und 49 in den Einlassen su den Gebläsen 35 bzw. 42. Die Dampfer 48 und 49 schaffen eine Steuerung der gesamten Menge an Gasstrom durch das gesamte GasfÖrdferalttelsystem stromab (bezogen auf den Gasstrom) von dem "Saee&ef en und der Vorbrennkammer 5·

- Patentansprüche -

BAO ORlQiNAL

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Mineralien, bei dem das Material nacheinander durch Vorbehandlungs-, Vorbrenn- und Endwärmebehandlungszonen geleitet wird und heiße staubhaltige Gase aus den Endwärmebehandlungszonen in die Vorbrennzone geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anteil der Gase in der Vorbrennkammer in Berührung mit dem und durch das Material in der Vorbrennzone und dann aus der Vorbrennzone gesogen wird, daß ein anderer Anteil der Gase in der Vorbrennkammer um das darin befindliche Material herum und aus der Vorferennsone geleitet wird, um die Verunreinigung des Materials in der Vorbrennzone mit iinerwünschten Mineralbestandteilen zu verringern, daß Luft mit dem umgeleiteten Anteil der Gase gemischt wird, um eine kühlere Mischung zu erzeugen, daß unerwünschte Mineralbes,tandteile aus der kühleren Mischung entfernt werden und daß dann die Mischung der Vorbehandlungszone zugeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung einem Zyklonenscheider zugeleitet wird, um die unerwünschten Mineralbestandteile zu entfernen.

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3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Luft mit verhältnismäßig niedriger Temperatur den umgeleiteten Anteilen der Gase in auereichender Menge /zugeführt wird, um eine Mischung zu erzeugen, die auf eine Temperatur unter 680°0 (120O⁰F) abgekühlt ist.

4-. Verfahren nach Anspruch 3i dadurch gekennzeich net, dafi die Temperatur unter 63O⁰O (1100⁰F) liegt.

5· Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k en η zeichnet, daß die Luft mit etwa atmosphärischer Temperatur zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus umgeleiteten Gasen und Luft mit dem Anteil der Gase wieder vereinigt wird, der duroh dae Material in der Vorbrenneone hindurchgeleitet wurde, und daß die wieder vereinigten Gase der Vorbehandlungszone zugeleitet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennieichn e t, daß die ViederveeLnigung stattfindet, bevor die in dem umgeleitetem Anteil der Gase enthaltenen unerwünschten Mineralbeetandteile entfernt wurdea*

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8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeich net, daß die Temperatur der Gase unter 490⁰C (85O⁰P) liegt.

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Luft den wiedervereinigten Anteilen an Gasen zugeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9> dadurch gekennzeich· net, daß die zusätzliche Luft den wiedervereinigten Anteilen der Gase zugeführt wird nach Entfernung der unerwünschten Mineralbestandteile.

11. Verfahren nachjsinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Gasen aus der Vorbrennkammer, die umgeleitet werden, zwischen 5 und 50 % liegt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß der Anteil an Gasen, die umgeleitet werden, zwischen 5 und 35 % liegt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Hitze der Vorbrennzone zugeführt wird.

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14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit wenigstens einer Kammer zur Vorbehandlung des Materials, einer Kammer zum Vorbrennen des Materials und einer Kammer zur Enderhitzung des Materials, bei der die Kammern in Reihenflußanordnung untereinander verbunden sind, um einen Materialfluß von der Vorbehandlungskammer zur Vorbrennkammer und dann zur Enderhitzungskammer zu bilden, und die einen Kanal zum Gegenstrom von Gasen durch die Enderhitzungskammer zur Vorbrennkammer und Gasfördermittel aufweist, um Gase aus der Vorbrennkammer abzusaugen und diese Gase der Vorbehandlungskammer zuzuleiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfördermittel eine erste Leitung aufweisen, die den Einlaß eines Gebläses mit einem Teil der Vorbrennkammer verbindet, daß eine zweite Leitung den Auslaß des Gebläses mit der Vorbahandlungskammer verbindet, daß eine Umgehungsleitung ein anderes Teil der Vorbrennkammer mit dem Gebläse verbindet und daß Luftzuführungsmittel an die Gasfördermittel angeschlossen sind.

15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung an die Vorbrennkammer an einer Stelle an einer Seite des Materialstroms gegenüber dem Gasstrom durch den Kanal angeschlossen ist und daß die Umgehungsleitung an die Vorbrennkammer an

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einer Stelle an einer Seite des MaterialStroms angeschlossen ist, die dem Gasstrom durch den Kanal zugekehrt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung an die erste Leitung an einer Stelle angeschlossen ist, die zwischen der Vorbrennkammer und dem Gebläse liegt.

1?« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14-, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abscheider zum Staubabscheiden und Sammeln in den Gasfördermitteln angeordnet ist und daß die Luftzuführeinrichtung an die Gasfördermittel an einer Stelle angeschlossen ist, die zwischen der Vorbrennkammer und dem Staubabscheider liegt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1?, dadurch g e k e η η ze i ohne t, daß der Abscheider ein Zyklonenscheider ist.

19· Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch g e k e η η ζ ei c hn e t, daß der Staubabscheider und Sammler an die Gasfördermittel an einer Stelle zwischen der Vorbrennkammer und dem Gebläse angeschlossen ist.

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20. Vorrichtung nach, einem der Ansprüche 17, 18 oder 19» dadurch gekennzeichnet, daß der Staubabscheider und Sammler in der ersten Leitung angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 his 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Dämpfer in der Umgehungsleitung angeordnet ist und daß die Luftzuführmittel an die Umgehungsleitung zwischen

sind dem Dämpfer und dem Staubabscheider angeschlossen är»%.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Luftzufuhreinrichtung in der ersten Leitung zwischen dem Staubabscheider und dem Gebläse angeordnet ist.

23· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20, 21 öder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung an die erste Leitung stromauf von dem Staubabscheider angeschlossen ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1? bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, zum Entladen oder Abführen des von dem Staubabscheider abgeschiedenen und extrahierten ßtaubes, so daß der Staub nicht in das zu behandelnde Material zudäcJ£||^i1|hrt? mird.

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25· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 his 24·, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführmittel einstellbar sind.

ORIGINAL INSPECTED

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