DE2509061A1

DE2509061A1 - Verfahren und durchfuehrungsanordnung zur gewinnung einer kohlenstoffhaltigen metallschmelze aus metalloxydhaltigem material

Info

Publication number: DE2509061A1
Application number: DE19752509061
Authority: DE
Inventors: Per Collin; Yngve Dr Ing Sundberg
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1974-03-15
Filing date: 1975-03-01
Publication date: 1975-09-18
Also published as: US3947621A; SE380832B; JPS50126502A; SE7403480L

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-IMQ. H. MISSLING Frankfurt/!:., den 3. 2. 1975

DIPL.-INQ. R. SCHLEH 3oe/Prs 12.362

GIESSEN, Bismarckstraße 43 '

dr.-ing. J.BOECKER
G Fr.ANKT-URT 1. Rsthenaupl. 2

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget Väst eras/Schv,^re den

Verfahren und Durchführungsanordnung zur Gewinnung einer kohlenstoffhaltigen Metallschmelze aus metalloxydhaltigem Material

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung einer kohlenstoffhaltigen Metallschmelze aus metalloxydhaltigem Material sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Als metalloxydhaltige Materialien kommen beispielsweise Oxyderze, Eisenerze, liickelerze u.a. in Betracht. Diese werden auf einem glühenden Koksbett reduziert. Das Verfahren dient in erster Linie der Herstellung von Metallen der Eisengruppe, insbesondere kohlenstoffhaltiger Eisenlegierungen, kann jedoch auch für andere I.etalle verwendet werden.

Us ist bekannt, eine kohlenstoffhaltige Metallschmelze dadurch herzustellen, daß man ein metalloxydhaltiges Material in einer glühenden Koksschicht reduziert,, Es wurde auch vorgeschlagen, die für die Reduktion erforderliche Wärme durch elektrische Beheizung der Eoksschicht zu erzeugen. Bisher konnten jedoch die dabei auftretenden Schwierigkeiten hinsichtlich der Y/ärmezufuhr sowie

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der Aufrechterhaltung und Ausnutzung des Koksbettes nicht überwunden v/erden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, durch welches die eben genannten Schwierigkeiten überwunden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, das erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen 2-11 genannt,,

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 12 genannten Merkmale aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Anordnung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen 13-16 genannt.

Die Ausbildung des Koksbettes als horizontaler Ring hat sich für die elektrische Erwärmung als vorteilhaft erwiesen, da diese

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Ausführung sowohl hei induktiver Erwärmung als auch hei direkter Stromzufuhr zur Eokssehicht eine wirksamere elektrische Erwärmung ermöglicht. Durch die Ringform erhält man ferner gute Möglichkeiten, die Zufuhr des metalloxydhaltigen Materials zu regeln und das Koksbett so zu erneuern, daß es auf beste Yfeise ausgenutzt wird.

Das Koksbett wird dadurch erneuert, daß man demselben Koks oder koksendes, kohlenstoffhaltiges Material, z.B. Anthrazit oder Steinkohle, zuführt. Dieses Material kann in einer Mischung mit eisenoxydhaltigem Material oder noch besser separat zugeführt werden, wobei der Koks oder das koksende · Material zweekmäßigerweise innerhalb begrenzter Bereiche (Sektoren) des ringförmigen Koksbettes zugeführt wird und dort Hügel bildet, von denen der Koks über das übrige Koksbett gleitet. Das metalloxydhaltige Material breitet sieh dann auf dem loksbett aus, vorzugsweise zwischen dem Bereichen, in denen Koks zugeführt wird.

Bei elektrischer Erwärmung des Koksbettes wird dieses am heißesten an seinen dünnsten Stellen, d.h. entsprechend der vorgenannten Ausführungsart der Erfindung zwisehen den Bereichen, in denen Koks zugeführt wird. Da die Reduktion wärmeverbrauehend ist, ist es zweckmäßig, die Zufuhr von metalloxydhaltigem Material in diesen Bereichen zu regeln. Auch ist es wichtig, die Materialzufuhr in radialer Richtung zu steuern, so daß keine konzentrischen Stränge aus Material auftreten, zwischen denen das Koksbett dünner und daher heißer wird.

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Durch, die Kreisringform erhält man gute Möglichkeiten, die Materialzufuhr in peripherer Pachtung dadurch zu verteilen, daß eine zirkuläre Drehbewegung zwischen dem Koksbett und dem metalloxydhaltigen Material durchgeführt wird. Diese Drehbewegung kann entweder kontinuierlich oder hin- und hergehend sein. Eine hin- und hergehende Drehbewegung kann leicht so gesteuert werden, daß man eine Materialzufuhr in bestimmten Bereichen erhält. Eine kontinuierliche Drehbewegung kann dagegen mit einer pulsierenden Materialzufuhr kombiniert werden, d.h. das betreffende Material wird zugeführt, wenn sich die Einschüttöffnungen über den richtigen Bereichen befinden.

Wie bereits erwähnt, kann ein kreisförmiges Koksbett leicht induktiv erwärmt werden. Eine flache Induktionsspule wird dabei unter dem Koksbett und an den Seiten desselben angeordnet. Außerhalb der Wicklungen werden U-förmige Eisenkerne angeordnet, die ein ringförmiges Magnetfeld im Koksbett bilden. Bei direkter Stromzufuhr zum Koksbett, beispielsweise mittels Elektroden, wird vorzugsweise an drei Punkten des ringförmigen Koksbettes eine dreiphasige Wechselspannung angeschlossen, wodurch man. im Koksbett eine gleichmäßige Verteilung des Stromes erhält. Die gebildete Metallschmelze wird während des gesamten Verfahrensablaufes kontinuierlich abgelassen, so daß sich keine zusammenhängende ■ Metallschmelze bildet. Eine solche würde nämlich die elektrische Erwärmung der Koksschicht beeinträchtigen, da sie den elektrischen Strom besser als der Koks leitet. Es kann auch ein Teil der Schlacke im Ofen zurückgehalten werden, so daß das Koksbett auf dieser

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Schlackenschicht schwimmt und dadurch eine größere Beweglichkeit erhält.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele von Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen zur Durchführung des Verfahrens bestimmten Ofen mit Ofendeckel,von oben gesehen,

Fig. 2 einen Schnitt des Ofens nach Fig. 1 längs der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Ofen nach Fig. 1 längs der Linie B-B in Fig. 1,

Fig. 4 einen entsprechenden Schnitt A-A durch

eine andere Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 5 einen Schnitt B-B durch eine Ausführungsform mit direkter Stromzufuhr zum Koksbett,

Fig. 6 und 7 eine Verteilervorrichtung für pulsierende Materialzufuhr, die sich insbesondere für äne Ausführungsform eignet, bei der der Ofendeckel rotiert,

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Fig. 8 und 9 eine alternative Anordnung für das zugeführte Material,

Fig. 10 und 11 die Bodenform eines Ofens nach der Erfindung im Detail.

Die Anordnung gemäß den Figuren 1-3 besteht aus einem feuerfest gefütterten ringförmigen Ofendeckel 1, der in einer nicht gezeigten Aufhängevorrichtung fixiert ist, einem unter dem Deckel angeordneten, feuerfest eingemauerten, ringförmigen Ofenbehälter 2, der auf einem mit Rädern 4 versehenen Untergestell 3 ruht, auf dem er durch eine nicht gezeigte Antriebsvorrichtung gedreht werden kann. Im Ofendeckel befindet sich eine Anzahl Zufuhröffnungen 5, zu denen Material mit der Sturzrinne 6 von einem Verteiler 19 transportiert wird. Koks oder metalloxydhaltiges Material kann entweder in einer Mischung oder abwechselnd durch sämtliche Öffnungen zugeführt werden. Eventuell kann das Material durch verschiedene Öffnungen zugeführt werden. Im Deckel befinden sich ebenfalls Abgasöffnungen 7, die an einen Abgaskanal δ angeschlossen sind. Der Deckel dichtet über ein Sandschloß 9 mit dem Ofenbehälter 2 ab. Der Ofenbehälter 2 hat auch Ablaßöffnungen 10, welche unter der Oberfläche 11 in ein Auffanggefäß 12 für die Schmelze münden, das über einen Abfallschacht in eine Pfanne 13 entleert wird. Die Koksschicht 14 wird induktiv durch eine Spule 15 erwärmt, deren Magnetfeld von den Jochen 16 geführt wird, welche aus Paketen aus Transformatorblech bestehen. Der Boden im Ofenbehälter ist mit Hügeln 17 und Tälern 18 versehen,

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die zu den Ablaß öffnungen hin abfallen, wodurch, das Entstehen einer zusammenhängenden Schmelze verhindert wird.

In der modifizierten Ausführungsform, die teilweise im Schnitt A-A in Figur 4 gezeigt ist, befinden sich im Deckel Zufuhröffnungen 20, durch welche Material mittels eines Gasstromes 21 zugeführt wird.

Wenn der Koks zugeführt wird, wird der Ofenbehälter beispielsweise um 30° hin- und hergedreht, wodurch sich das Material gleichmäßig über die ganze Koksfläche verteilt. Auf gleiche V/eise wird das metalloxydhaltige Material über die Koksfläche verteilt. Sollten trotzdem Unebenheiten in der Koksschicht auftreten, kann der Ofendeckel kurz zur Seite geschoben und der Koks mit einer geeigneten Schiebevorrichtung verteilt werden.

Figur 5 zeigt einen Schnitt B-B aus einer entsprechenden Anordnung, bei der der Koks 25 mittels einer Förderschnecke 26 in einen Schacht aus Kohlenstoffziegel 27, 28 eingeführt wird, an den eine Phase des elektrischen Stroms 29 angeschlossen wird. Der Schacht ist in einem der Hügel am Ofenboden angeordnet, und der zugeführte Koks gleitet über dessen Neigungen und bildet ein zusammenhängendes Bett, durch das der elekiäsche Strom geleitet wird.

Die Figuren 6 und 7 zeigen, eine Ausführungsform des Verteilers, die speziell für Anordnungen mit rotierendem Ofendeckel geeignet ist. Metalloxydhaltiges Material und Koks werden durch zwei

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Rohre 30, 31 zu einer Mischvorrichtung 32 geführt, deren Öffnungen 33, 34 abwechselnd von zwei Sturzrohren 35, 36 passiert werden, die der Rotation des Ofendeckels folgen und durch deren Öffnungen 37, 38 die beiden Materialien abwechselnd herunterfallen und über die verschiedenen Sektoren des Koksbettes verteilt werden.

Die Figuren 8 und 9 zeigen eine alternative Ausführungsform der Zufuhranordnungen für metalloxydhaltiges, vorreduziertes Material, Fluidisierungsgas wird bei 39 in den unteren Teil einer Vorrichtung 40 eingeführt, die auf dem Ofendeckel oder der Ofendecke 41 angebracht ist. Metalloxydhaltiges Material wird über den Kanal 42 zugeführt, und das zugeführte Material wird durch das Gas im fluidisierten Bett 43 gehalten, von wo aus dasselbe über den Überlauf 44 und die Spalten oder länglichen Öffnungen 45 der Charge 46 zugeführt wird. Koks wird über die Kanäle 47 zugeführt .

Die Bodenform des Ofens geht aus den Figuren 10 und 11 hervor, von denen Figur 11 einen Schnitt längs des Bogens A-A in Figur 10 zeigt. Die Hügel 48 am Boden sind in Figur 11 erkennbar. Der beim Chargieren zugeführte Koks 49 verteilt sich in der in Figur 11 gezeigten Weise. Die Ringform des Ofens geht aus Figur 10 hervor.

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Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Gewinnung einer kohlenstoffhaltigen Metallschmelze aus metalloxydhaltigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das metalloxydhaltige Material in einem glühenden Koksbett reduziert wird, das als horizontaler Ring geformt ist und auf elektrischem Wege erwärmt wird, wobei erschmolzenes Metall daran gehindert wird, eine zusammenhängende Schmelzenschicht unter dem Koksbett zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metalloxydhaltige Material dem Koksbett in einer Mischung mit feinverteiltem Koks oder koksendem, kohlenstoffhaltigem Iiaterial zugeführt wird.

3. Verfahren nach AnsOruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Koks dem Koksbett innerhalb begrenzter Bereiche zugeführt wird und über das übrige Koksbett gleitet, während das metalloxydhaltige Material über dem Koksbett verteilt wird, vorzugsweise zwischen den Bereichen, in denen Koks zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das metalloxydhaltige Material vorzugsweise den heißesten Bereichen des Koksbettes zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das metalloxydhaltige Material gleichmäßig in radialer Richtung über dem glühenden, ringförmigen Koksbett verteilt

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6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehbewegung um das Zentrum des ringförmigen Koksbettes zwischen dem Koksbett und den Zufuhrstellen für metalloxydhaltiges Material erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung hin- und hergehend verläuft.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung kontinuierlich verläuft und die Zufuhr von metalloxydhaltigem Material pulsierend erfolgt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Koksbett induktiv erwärmt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Koksbett durch direkte Stromzufuhr erwärmt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Koksbett ganz oder teilweise auf einer Schlackenschmelze schwimmt.

12. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen geschlossenen, ringförmigen Ofenraum, dessen Boden mit radialen Hügeln zur Verhinderung der Bildung einer zusammenhängenden Metallschmelze

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versehen ist, durch Zufuhröffnungen für Koks und metalloxydhaltiges Material und durch AbIaßöffnungen für Metall und Schlacke.

13· Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenraum aus einem ringförmigen Ofenbehälter 2 und einem hierauf dichtend aber beweglich anbringbaren, ringförmigen Deckel besteht und daß eine Anordnung zur Ausführung einer relativen Drehung zwischen Ofenbehälter und Ofendeckel vorhanden ist.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenraum mit Anordnungen zur induktiven Erwärmung versehen ist.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenraum mit Anordnungen zur direkten Stromzufuhr zum Koksbett versehen ist.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzufuhr über mit Kohlenstoffziegel (27) ausgefütterte Schächte erfolgt, durch welche Koks von unten durch die Hügel im Ofenboden zum Koksbett transportierbar ist.

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