DE2832635C2 - Verfahren zum Verschließen einer Abstichöffnung bei einem Hüttenofen, insbesondere bei einem Phosphorgewinnungsofen - Google Patents
Verfahren zum Verschließen einer Abstichöffnung bei einem Hüttenofen, insbesondere bei einem PhosphorgewinnungsofenInfo
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- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
- F27D3/1509—Tapping equipment
- F27D3/1536—Devices for plugging tap holes, e.g. plugs stoppers
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
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- C21B7/00—Blast furnaces
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschließen einer Abstichöffnung bei einem Hüttenofen,
insbesondere einem Phosphorgewinnungsofen. Die Erfindung betrifft somit Hüttenöfen, wie z. B. Elektroöfen
zur Phosphorgewinnung, und insbesondere eine Fortentwicklung des Abstechens.
Elementares Phosphor wird gewonnen, indem ein Gemisch aus Phosphaterz, einem Kohlenstoff-Reduktionsmittel,
wie z. B. Kohle, und einem Flußmittel, wie z. B. Quarzit, in einem Elektroofen mit verdecktem
Lichtbogen, erschmolzen wird. Aus der Schmelze wird Phosphordampf freigesetzt, der gesammelt und kondensiert
wird. Nachdem die Reaktion beendet ist, trennt sich die restliche Schmelze aufgrund der Dichte in
Schlacke und Phosphoreisen und wird periodisch über Abstichöffnungen ausgetragen. Die abgestochene
Schmelze wird zum Abkühlen und zur Weiterverarbeitung überführt.
Das Abstechen bei Phosphorgewinnungsöfen ist aufgrund der hohen Temperatur (bis zu 15380C) und des
erosiven Verhaltens der Schmelze sowie wegen des Rauchs und der Abgase schwierig und umständlich. Bei
einem bisher üblichen Abstechvorgang werden pneumatisch betriebene Drehbohrer verwendet, um die
gebrannten Lehmstopfen und das erstarrte Material zu durchbrechen, so daß die Schmelze aus dem Ofen
abströmen kann. Bei einem weiteren üblichen Verfahren zum öffnen der Abstichöffnungen wird eine Sauerstofflanze
verwendet, mit der das erstarrte Material ausgebrannt wird. Gemäß einer weiteren, an sich
bekannten Methode wird die öffnung teilweise durchbohrt; das Abstechen erfolgt dann anschließend
mittels einer Sauerstofflanze.
Für das Verschließen der Abstichöffnungen von Hüttenöfen mit Lehm sind mehrere Arbeiter erforderlich.
Da diese Arbeiten in unmittelbarer Nähe der Abstichöffnungen ausgeführt werden müssen, sind sie
gefährlich. Weiterhin bedingt die Verwendung von Lehmstopfen, die vorgefertigt werden und einen
genauen, vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt besitzen müssen, Nutzungsausfälle des Ofens und Zeitverzögerungen
bis zu 10 Minuten während die Abstichöffnung verschlossen wird.
Ein anderes bewährtes Verfahren zum Verschließen von Abstichöffnungen ist in der US-PS 35 99 953
beschrieben. Hierbei werden Stopfen aus grünem Holz in das Ende eines Abstichloches eingeführt Dadurch
verfestigt sich die Schmelzmasse in der Nähe des Stopfens, und die Abstichöffnung ist dicht verschlossen.
Unter dem Einfluß von Hitze und Luftmangel wird der Holzstopfen verkohlt
Durch die Verwendung von Holzstopfen wird das Verfahren zum Verschließen und öffnen der Abstichöffnungen
vereinfacht, da ein Vorbohren beim Abstich entfällt Der verkohlte Stopfen wird mit einer
Sauerstofflanze ausgebrannt, was einfacher als das Entfernen von Lehmstopfen ist Außerdem werden die
Abstichkanäle hierdurch geschont
Holzstopfen sind jedoch nicht völlig befriedigend. Sie sind teurer als Tonstopfen, und es sind Leistungsverminderungen
erforderlich, um den Ofendruck zu senken. Die Holzstopfen sind zwar einfacher und leichter
einzuführen, jedoch sind die Arbeiter nach wie vor dem Verspritzen der Schmelzmasse ausgesetzt, das dadurch
entsteht daß die Feuchtigkeit in dem grünen Holz in Dampf übergeführt wird.
Eine weitere Verbesserung zum Verschließen von Abstichöffnungen bei Phosphorgewinnungsöfen bildet
den Gegenstand der US-Patentanmeldung Serial No. 6 63 845 vom 4.3.1976. Bei diesem Vorschlag wird
ein Stopfen aus mattenförmigen, keramischen Fasern bzw. Filamenten, wie z. B. ein Hohlkegel, über einen
Zusatzstopfen gelegt, und diese Anordnung wird dann mit Hilfe von Stangen in die Abstichöffnung eingeführt,
die an der Basis des Hilfsstopfens angebracht sind. Die Keramikstopfen lassen sich im allgemeinen einfacher
handhaben und leichter in die Abstichöffnung einführen als Stopfen aus Ton oder grünem Holz.
Dennoch ist die Verwendung von Stopfen oder Stopfenstangen zum wirksamen Verschließen der
Ofenabstichöffnungen nicht völlig zufriedenstellend.
Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Verfahren zum Absperren des Schmelzenstromes aus einem Hüttenofen,
insbesondere einem Phosphorgewinnungsofen, in dessen Außenwand wenigstens eine Abstichöffnung
vorgesehen ist dadurch aus, daß die Abstichöffnung mit
einem Gasdruck beaufschlagt wird, der ausreicht, die Schmelze aus dem Abstichkanal zu drücken, daß dann
ein partikelförmiges Material in den Abstichkanal eingeleitet wird, wobei sich in dem Abstichkanal eine
Erstarrungszone bildet, in der das partikelförmige Material die Schmelze im Ofen berührt und ein
Ausströmen der Schmelze blockiert.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zuerst an die Abstichöffnung des Ofens ein ausreichender
Luftdruck angelegt, um die Schmelze aus dem Abstichkanal in den Ofeninnenraum zurückzudrücken.
Bei Phosphorgewinnungsöfen, mit denen sich die Erfindung insbesondere und überwiegend befaßt, ist der
erforderliche Druck nicht sehr hoch, da diese öffnung üblicherweise bei Drücken arbeitet, die nicht wesentlich
höher als Atmosphärendruck sind. Nachdem die Schmelzmasse aus dem Abstichkanal zurückgedrängt
worden ist, wird durch die Abstichöffnung ein parükelförmiger Stoff eingeleitet Wenn das partikelförmige
Gut auf die Schmelze im Ofen trifft, kühlt sich
diese unter ihre Schmelztemperatur ab, so daß sich in der Umgebung dieser Kontaktierungszone eine Zone
aus erstarrter Schmelze bildet, die den Abstichkanal an dieser Stelle dicht verschließt. Das partikelförmige Gut
wird weiter eingeleitet, bis die Menge ausreicht, um eine
Wärmeabfuhr für den Stopfen aus erstarrtem Material zu bewirken und so ein Wiederaufschmelzen des
Stopfens zu verhindern.
Der Druck zum Verdrängen der Schmelze aus dem Abstichkanal wird vorzugsweise durch Druckluft
erzeugt, da diese ohne Schwierigueiten anzuwenden und billig ist. Wenn man ein inertes Gas benötigt, nimmt
man vorzugsweise Stickstoff, obgleich auch jedes andere reaktionsträge Gas geeignet ist
Das partikelförmige Material kann irgendein granulatförmiges oder pulveriges Material sein, das bei der
Berührung mit der Schmelze im Ofen deren Temperatur soweit vermindert, daß sie erstarrt Da die Temperatur
der Schmelze im Ofen etwa bei 1538°C liegt, muß das partikelförmige Material ausreichend inert und feuerbeständig
sein.
Besonders geeignet und zweckmäßig ist üblicher Quarzsand oder eine ähnliche inerte mineralische
Substanz. Die Teilchengröße und Verteilung sind nicht kritisch. Es kann ein Gemisch verwendet werden, das
feines Pulver und kleine Kieselsteine enthält
Zum Verschließen der Abstichöffnungen gemäß der Erfindung wird ein Stahlrohr an einem Ende an eine
Druckluftleitung angeschlossen, in das Sand von einem Vorratsbehälter eingespeist werden kann. Beim Einleiten
der Luft wird das Rohr etwa 20 bis 25 cm tief in eine Abstichöffnung eingeführt Ein an dem Rohr angeschweißter
Flansch dient als Tiefenanschlag und gleichzeitig als Dichtung, die ein Ausströmen der
Schmelze aus der Abstichöffnung verhindert Die Druckluft drückt die Schmelze schnell durch den
Abstichkanal in den Ofen zurück. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ventil in der Sandzugabeleitung geöffnet Sand
wird von der Luft mitgerissen. Da der Sand tief in den Abstichkanal eingeblasen wird, kann sich die Schmelze
an der Innenöffnung des Abstichkanals verfestigen. Der Raum zwischen dem erstarrten Stopfen und der
Abstichöffnung wird mit Sand aufgefüllt.
Das öffnen der Abstichöffnungen bei einem Phosphorgewinnungsofen,
die erfindungsgemäß verschlossen worden sind, ist wesentlich einfacher geworden.
Zuerst wird der Sand aus dem Abstichkanal entfernt und dann der Innenstopfen aus erstarrter Schmelze
beseitigt Der Sand wird mit einer Luftlanze ausgeblasen. Wenn der Sand entfernt ist, beginnt die erstarrte
Masse sich zu erweichen und wird unter Einfluß des hydrostatischen Druckes und der Hitze der Schmelze
herausgedrückt oder sie kann mit Hilfe einer Sauerstofflanze
ausgebrannt werden. Da zum Öffnen der Abstichöffnung nur sehr wenig Sauerstoff benötigt wird,
ist der Abstichkanal einer wesentlich geringeren Erosion und Oxydation als beim Ausbrennen von
längeren Abschnitten aus erstarrter Schmelze oder zum Ausbrennen verkohlter Holzstopfen ausgesetzt, wie
dies bei den eingangs beschriebenen Verfahren sonst erforderlich wäre.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert Darin zeigt
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert Darin zeigt
Fig. 1 eine Querschnittansicht eines Elektro-Phosphorgewinnungsofens,
bei dem die Abstichöffnungen nach dem Verfahren gemäß der Erfindung verschlossen
werden; und
Fig.2 eine Querschnittsansicht eines Elektro-Phosphorgewinnungsofens,
bei dem die Abstichöffnung auf die erfindungsgemäße Art und Weise verschlossen ;o worden ist
In Fig. 1 ist mit 1 ein Ausschnitt einer Seitenwand
eines Phosphorgewinnungsofens gezeigt, der eine äußere Hülle 2 aus rostfreiem Stahl besitzt und der an
seiner Innenseite in mehreren Lagen mit Graphitsteinen 6 ausgekleidet ist In der Ofenwand 1 ist eine
Kohlenstoffhülse 7 angeordnet, die einen Abstichkanal 8 eathält Durch die Abstichöffnung 10 ragt die Spitze
eines Metallrohres 16. Die Spitze des Metalirohres ist etwa 15 cm lang. Das Rohr 16 hat eine genormte Länge
von etwa 6,4 m. Ein Flansch 17 trennt die Rohrspitze 14 von dem Hauptteil des Rohrs 16. Der Flansch 17 kann
mit einem Überzug 20 aus wärmebeständigem Material versehen sein. Das Rohr 16 wird mit Hilfe einer flexiblen
Leitung 22 an einen Sandbehälter 24 und an eine Druckluftleitung 26 angeschlossen. Das Anschlußstück
29 dient zum Zuleiten von Sand und/oder Luft in das Rohr 16.
Die Abstichöffnung nach F i g. 2 in dem Ofen nach F i g. 1 ist auf die erfindungsgemäße Art und Weise dicht
verschlossen.
In Fig.2 ist mit 40 der Stopfen aus erstarrter Schmelzmasse bezeichnet, der innerhalb des Abstichkanals
8 liegt Mit 39 ist der mit Sand aufgefüllte Teil des Abstichkanals 8 bezeichnet.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Abstichöffnungen aller Typen von Hüttenöfen verschlossen
werden, bei denen die Schmelze durch das Einbringen von partikelförmigem Gut erstarren kann.
Eine Abstichöffnung bei einem Phosphorgewinnungsofen kann erfindungsgemäß beispielsweise wie folgt
verschlossen werden. Der Vorratsbehälter 24 ist mit Sand aufgefüllt, dessen Teilchengröße vorzugsweise
nicht größer als etwa 0,7 cm ist Wenn das Sandregelventil 30 geschlossen ist, wird Luft über die Leitung 26
und das Rohr 16, das in die Abstichöffnung 10 eingeführt ist, eingespeist, bis der Flansch 17 die Fläche der
Abstichöffnung berührt Dann baut sich ein Luftdruck in dem Abstichkanal 8 auf und drängt die Schmelze 35 in
den Ofen zurück. Dann wird das Sandregelventil 30 geöffnet, und Sand wird eingeleitet.
Die Stärke des Sandstroms ist so eingestellt, daß der in den Abstichkanal 8 eingetriebene Sand auf die
Schmelze trifft und diese am inneren Ende des Abstichkanals 8 erstarrt Sand wird dann weiter
eingeführt, bis der Abstichkanal 8 gefüllt ist. So läßt sich die Abstichöffnung von einem Mann in etwa 1 Minute
schließen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zum Verschließen einer Abstichöffnung bei einem Hüttenofen, insbesondere bei einem
Phosphorgewinnungsofen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstichöffnung mit einem Gasdruck beaufschlagt wird, der ausreicht, die Schmelze aus dem Abstichkanal zu drücken, daß
dann ein pariikelförmiges Material in den Abstichkanal
eingeleitet wird, wobei sich in dem Abstichkanal eine Erstarrungszone bildet, in der das
partikelförmige Material die Schmelze im Ofen berührt und ein Ausströmen der Schmelze blockiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als partikelförmiges Material Sand
eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck durch Druckluft
erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstichkanal mit
dem partikelförmigen Material aufgefüllt wird.
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