DE2935394A1 - Ofenanlage, insbesondere zum schmelzen von erzkonzentrat - Google Patents
Ofenanlage, insbesondere zum schmelzen von erzkonzentratInfo
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Description
Anlage zum Patentgesuch der - 5 - H 79/43 IQöckner-Humboldt-Deutz Chr/Wr
Aktiengesellschaft
vom 27. Aug. 1979
Ofenanlagef insbesondere zum Schmelzen von Erzkonzentrat
Die Erfindung betrifft eine Ofenanlage, insbesondere zum
Schmelzen von Erzkonzentrat.
Bei einer bekannten pyrometa3„lurgischen Ofenanlage (US-PS 3,555*164) wird feinkörniges Erzkonzentrat in einem
Schmelzaggregat in einer sauerstoffreiche*' Gasatmosphäre kontinuierlich geröstet und geschmolzen. In einer Schmelzkammer
Werden die Schmelze und das gebildete Gas sowie Staub voneinander getrennt. Gas und Staub werden in einem zur Schmelzkammer
benachbarten Abgasschacht abgezogen, während die am Boden der Schmelzkammer gesammelte Schmelze und Schlacke unter
einer von oben in das Schmelzbad eintauchenden Ofentrennwand hindurch in einen Absetzherd zur Weiterbehandlung der Schmelze
und Entfernung der Schlacke eintreten»
Die mit den heißen aggresiven Gasen sowie mit dem heißen Metall- bzw. Schlackenbad in Berührung kommenden Ofenwände
müssen unbedingt feuerfest ausgekleidet und gekühlt sein. Bei der bekannten Ofenanlage ist zum Beispiel die von obon
in das Schmelzbad eintauchende und sich über die gesamte
Ofenbreite erstreckende Trennwand zur Trennung des Schmelzesammelraums
vom Absetzherd eine hohle, mit Kühlkanälen ver-
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sehene Wand. Beste?it die bekannte Ofentrennwand, die sich über
die gesarate Ofenbreite erstreckt, aus einem einzigen Stück,
so wäre die Trennwand infolge ihres Gewichts und ihrer Größe praktisch nicht mehr transport- und montierfähig. Wärmespannungen
in der Trennwand könnten sich nicht ausgleichen. Wäre die Ofenwand dagegen gemauert und würde die Funktion
einer in ein Schmelzbad eintauchenden Trennwand übernehmen, so kann dies unter Berücksichtigung des Verschleißes durch die
aggresive Schlackenschmelze nicht praktiziert werden. Es vergekühlt
steht sich von selbst, daß eine solche Wand/und außerdem in
selbsttragender Konstruktion ausgeführt sein müßte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Ofenanlage zu schaffen, deren Wände, insbesondere
thermisch hoch belasteten Trennwände trotz vorhandener Kühlkanäle eine hohe Festigkeit aufweisen, einfach
montierbar sind, Wärmespannungen ausgleichen können sowie noch weitere Vorteile atifweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ofenwände, insbesondere die Ofentrennwände aus einzelnen,
von Kühlmedium durchströmten metallischen Kühlelementen bestehen, die balkenförmig übereinander angeordnet sind.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die balkenförmigen
Kühlelemente entlang deren Mittellängsachsen je einen nach oben und unten vorspringenden Steg auf, mittels denen
benachbarte Kühlelemente verbunden sind9 insbesondere durch
Schweißung. Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung haben die Kühlelemente jeweils die Form eines einstückigen T-Balkens,
wobei die T-Balken mit ihren Schenkeln übereinander liegen« Die Ausbildung der metallischen und mit Kühlkanalen
versehenen Kühlelemente in Form eines T-Balkens bringt den besonderen Vorteil mit sich, daß man beim Aufeinandersetzen
derartiger Kühlelemente gleichzeitig zwei Ofentrennwände erhält, nämlich eine Stirnbalkenwand und. eine Schenkelbalkenwand,
wobei die Stirnbalkenwand.die in die Schmelze eintauchende Trennwand zur Trennung von Schmelz- bzw. Abgasschacht
und Absetzherd und die quer zur Stirnbalkenwand verlaufende Schenkelbalkenwand die Trennwand zwischen Schmelzschacht und Abgasschacht einer pyrometallurgischen Ofenanlage
bilden können.
Auf jeden Fall haben die einzelnen metallischen balkenförmigen Kühlelemente im Vergleich zu einer einstückigen Kühlwand
ein geringes Gewicht, wodurch Transport und Montage sehr vereinfacht sind. Durch Form und Aufbau der Kühlelemente,
insbesondere durch deren Verbindungsstege, ist ein Wärme-
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spannungsausgleich der Ofentrennwand möglich, besonders bei unterschiedlicher Wärmebelastung an beiden Seiten der Wand.
Die erfindungsgemäßen baikenförmig en Kühlelemente müssen sich
nicht über die gesamte Höhe einer Ofentrennwand erstrecken, sondern brauchen nur im thermisch besonders beanspruchten
unteren Wandbereich vorhanden sein, so daß die erfindungsgemäßen Kühlelemente besonders geeignet sind als Unterstützungsbzw.
Tragkonstruktion, die fest genug ist, um darauf ein Mauerwerk mit eingebundenen Kühlelementen, eine
Rohrmembranwand als Kesselwand oder eine andere Wand aufbauen zu können.
Die Erfindung und deren weiteren Vorteile werden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung zwei rechtwinklig
zueinander angeordnete Ofentrennwände, die aus geradlinigen baikenförmigen
Kühlelementen und aus T-balkenförmigen Kühlelementen aufgebaut sind,
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Fig. 2 die Draufsicht auf ein T-balkenförmiges Kühlelement,
einen Horizontalschnitt durch eine pyrometallurgische Ofenanlage längs der Linie HT - III der Fig. 4,
Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch die Ofenanlage längs der Linie IV - IV der Fig„ 3,
Fig. 5 einen Vertikalschnitt längs der Linie V-V der Fig. 3,
Fig. 6 in vergrößerter Darstellung die Einzelheit VI der Fig. 4,
Fig. 7 in vergrößerter Darstellunß die Einzelheit VII
der Fig. 5.
Zunächst werden die Figuren 3 "bis 5 kurz erläutert. Diese
zeigen eine pyrometallurgische Ofenanlage, die zum Beispiel zur Erschmelzung von feinkörnigem sulfidischem Bleierzkonzentrat
dienen soll, mit einem gemeinsamen Gehäuse 10, in nrelchem ein Schwebeschmelzschacht 11, ein Abgass^aacht
und ein Absetzherd 13 zur Weiterbehandlung der Schmelze angeordnet sind. In den vertikalen Schmelzschacht 11 wird von
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oben das sulfidische Erzkonzentrat mit einem Strom technisch reinen Sauerstoffs eingeblasen.
Das Erzkonzentrat wird im Schmelzschacht bei momentaner Erhitzung auf hohe Temperatur in Bruchteilen von Sekunden,
noch während es sich im Schwebezustand befindet, geröstet und geschmolzen. Die Verbrennung des Sulfidschwefels und
gegebenenfalls anderer oxidierbarer Bestandteile in der Sauerstoffatmosphäre liefert meist bereits genügend Wärme,
um den Rost- und Schmelzvorgang autogen ablaufen zu lassen. Die Schmelze sammelt sich im Schmelzesammelraum 14, während das
Abgas zusammen mit gebildetem Staub nach oben durch den /bgasschacht
12 abgezogen wird. Im Sammelraum 14 bildet sich auf der gesammelten Schmelze eine Primärschlacke. Die Schmelze
fließt unter der Unterkante einer vertikalen, von oben in das Schmelzbad bzw. Schlackenbad eintauchenden Trennwand 15
in den Absetzherd 13 ein. Im Absetzherd 13 wird die Schmelze reduziert und sie erhält Gelegenheit, sich in Blei und sich
bildende Sekundärschlacke zu trennen, welche aus dem Absetzherd getrennt abgestochen werden.
Die Schlackenbadoberflache 16 und die Bleibadoberfläche 17
stehen im Schmelzesammelraum 14 und im Absetzherd 13 gleich hoch. Die Trennwand 15 verhindert die Vermischung von Gasen
der Oxidationszone und der Reduktionszone und sie ermöglicht,
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daß in beiden Zonen eine voneinander unabhängige Atmosphäre
aufrechterhalten werden kann»
Durch die Ofentrennwand 18 sind Schmelzschacht 11 und Abgasschacht
12 voneinander getrennt. Durch den Zwischenraum zwischen dem Schlackenbadspiegel 16 und der Unterkante der
Ofentrennwand 18 zieht das Abgas vom Schmelzschacht 11 in den
Abgasschacht 12 ab.
Die beiden senkrecht zueinander stehenden vertikalen Ofentrennwände
15 bzw. 15a und 18 sind thermisch sehr hoch belastet
und müssen unbedingt gekühlt sein. Diese beiden Ofentrennwände bestehen gemäß dem die Erfindung erläuternden Aus»
führungsbeispiel aus metallischen, mit Kühlmittelkanälen versehenen Kühlelementen 19» 20, 21-usw., die jeweils die Form
eines einstückigen T-Balkens haben und mit ihren Schenkeln übereinanderliegen. Bei den übereinander angeordneten T-balkenförmigen
Kühlelementen 19, 20, 21 usw. bildet die Stirnbalkenwand die in die Schmelze eintauchende Trennwand
15a zur Trennung von Schmelz- bzw. Abgasschacht 11 bzw. 12 und Absetzherd 13 und die quer zur Stirnbalkenv/and verlaufende
Schenkelbalkenwand bildet die Trennwand 18 zwischen Schmelzschacht 11 und Abgasschacht 12. Die balkenförmigen Kühlelemente
weisen entlang deren Mittellängsacfasen je einen nach.
oben und unten vorspringenden Steg 22, 23, 24 usw. auf, mittels
denen benachbarte Kühlelemente durch Schweißung verbunden sind„ deutlich zu sehen in Pig» 6. Die Kühlelemente haben zu beiden
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Seiten der vertikalen Mittellängsebene im Querschnitt betrachtet je einen Kühlmittelkanal. Insgesamt weisen die
T-balkenförmigen Kühlelemente drei durchgehende Kühlmittelkanäle auf, von denen ein Kanal 25 längs des Stirnbalkens
und die zwei anderen Kanäle 26, 27 durch je eine Stirnbalkenhälfte und durch den sich daran anschließenden, quer
dazu angeordneten Schenkelbalken verlaufen.
Im vorliegenden Fall bestehen die T-balkenförmigen Kühlelemente aus Kupfer und die ebenfalls aus Kupfer bestehenden
drei wasserführenden Rohre 25, 26, 27 sind in die Kupferelemente eingegossen. Die Kühlelemente können aber auch aus
Stahl oder aus einem anderen Metall bestehen, je nachdem welches Erzkonzentrat in der Ofenanlage geschmolzen wird.
Die Kühlwasserführung jeweils durch die drei Kühlmittelkanäle 25, 26 und 27 ist durch die Pfeile in Fig. 3 deutlich
angezeigt. Wie insbesondere aus Fig. 3 klar hervorgeht, ist die aus den T-Balken aufgebaute Wandeinheit freitragend nur
an den drei Balkenendstellen gelagert. An die Kühlmittelkanäle 25, 26, 27 sind an allen drei Endstellen der T-balkenförmigen
Kühlelemente Anschlußrohrleitungen angeschlossen. Die Anschlußrohrleitungen 28 und 29 sind im feuerfesten
Material der thermisch weniger belasteten Ofenaußenwände 30, 31, 32 eingebettet, so daß die thermisch hochbelasteten Ofentrennwände
15a, 18 infolge des metallischen Kühlbalkenmaterials entsprechend stark gekühlt sind, während die an die
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Ofentrennwände anschließenden Ofenaußenwl:nde, die weniger
wärmebelastet sind, infolge des Fehlens des metallischen Kühlbalkenmaterials in diesen Ofenaußenwänden entsprechend
weniger stark gekühlt werden0 Der Wärmeabfluß aus den Ofenwänden
kann also je nach Wärmebelastung der Wände durch mehr oder weniger starke Anhäufung von metallischem Kühlbalkenmaterial
in der Wand individuell eingestellt werden.
Die Zwischenräume zwischen benachbarten Kühlelementen 19, 20,,
21, sind mit feuerfestem Material 33 ausgefüllt«, Die Zwischenräume können auch mit feuerfesten Steinen ausgemauert
sein« Die Außenflächen der Ofentrennwände können noch durch eine feuerfeste Bestampfung geschützt sein. Aus Fig. 7
geht noch hervor, daß in der Ofenaußenwand 30 der Zwischenraum zwischen übereinanderliegenden Kühlrohren mit feuerfesten
Steinen 3A- ausgefüllt ist, während die übrigen noch
verbleibenden Zwischenräume mit feuerfestem Material ausgestampft sind.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen hauptsächlich darin, daß die einzelnen metallischen balkenförmigen
Kühlelemente ein geringes Gewicht haben im Vergleich ^u
einer einstückigen Kühlwand, wodurch Transport und Montage sehr vereinfacht sind (Art Baukastenprinzip). Durch Form
und Aufbau der Kühlelemente insbesondere durch deren Ver-
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bindungsstege, ist. ein Wärmespannungsausgleich der Ofentronnwände
möglich, besonders bei unterschiedlicher Wärmebelastung an beiden Seiten der Wände. Die erfindungsgemäßen balkenförmigen
Kühlelemente brauchen sich nicht über die gesamte Höhe einer Ofentrennwand zu erstrecken, sondern nur über
deren unteren, besonders belasteten Bereich, so daß die erfindungsgemäße
Ofenwandkonstruktion ideal als Unterstützungskonstruktion bzw. Tragkonstruktion geeignet ist, die fest
genug ist, um darauf ein Mauerwerk mit eingebundenen Kühlelementen, eine Rohrmembranwand als Kesselxvand oder eine
andere Wand aufbauen zu können. Bei aus T-balkenförmigen Kühleleraenten aufgebauten Ofentrennwänden ist die Stirnbalkenwand,
die sich über die gesamte Ofenbreite von z.B. 8 m freitragend erstreckt, im kritischen mittleren Bereich
von der quer zur Stirnbalkenwand verlaufenden Schenkelbalkenwand stabil gehalten, wodurch die Ofenkonstruktion
in ihrer Stabilität insgesamt verbessert wird. Durch die Höhe der Verbindungsstege und damit durch den Abstand der
einzelnen balkenförmigen Kühlelemente voneinander kann die Wärmeabführung durch die Ofentrennwand eingestellt werden;
so kann zum Beispiel der Abstand der Kühlelemente voneinander von der Wandunterseite zur Wandoberseite hin weiter werden
entsprechend der von unten nach oben abnehmenden thermischen sowie auch mechanischen Belastung der Ofenwand.
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Claims (9)
1. Ofenanlages insbesondere zum Schmelzen von Erzkonsentratj
dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenxrändej
insbesondere die Ofentrennwände (15a, 18) aus einzelnen,,
von Kühlmedium durchströmten metallischen Kühlelementen (19»
2O3, 21) bestehen, die balkenförraig übereinander angeordnet
sind.
2. Ofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die balkenförmigen Kühlelemente entlang deren Mittellängsachsen
je einen nach oben und unten vorspringenden Steg (22,
23j 24) aufweisen, mittels denen benachbarte Kühlelemente
verbunden sind, insbesondere durch Schweißung»
3» Ofenanlage nach den Anspüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlelemente (20) zu beiden Seiten der vertikalen Mittellängsebene im Querschnitt betrachtet je
einen Kühlmediumkanal (25 bzw« 26 bzw» 27) aufweisen.
4. Ofenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet«, daß
die Zwischenräume zwischen benachbarten Kühlelementen (19» 20, 21) mit feuerfestem Material (33) ausgefüllt sind.
5. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4S dadurch
gekennzeichnet, daß die metallischen Kühlelemente (19, 20, 21) jeweils die Form eines einstückigen T-Balkens haben und mit
ihren Schenkeln übereinanderliegend P
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ORlGfNAL INSPECTED
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6. Ofenanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die T-balkenförmigen Kühlelemente (19, 20, 21) wenigstens
die Tragkonstruktion für zwei Ofentrennwände einer pyrometallurgischen Ofenanlage bilden, wobei die Stirnbalkenwand
die in die Schmelze eintauchende Trennwand (15a) zur Trennung von Schmelz- bzw. Abgasschacht (11 bzw. 12) und Absetzherd
(13) und die quer zur Stirnbalkenwand verlaufende Schenkelbalkenwand
die Trennwand (18) zwischen Schmelzschacht (11) und Abgasschacht (12) bilden.
7. Ofenanlage nac^ den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den T-Balken aufgebaute Wandeinheit
freitragend nur an den drei Balkenendstellen gelagert ist.
8. Ofenanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die T-balkenförmigen Kühlelemente drei Kühlmediumkanäle aufweisen,
von denen ein Kanal (25) längs des Stirnbalkens und die zwei anderen Kanäle (26, 27) durch je eine Stirnbalken-
den
halfte und durch sich daran anschließenden, quer dazu angeordneten
Schenkelbalken verlaufen.
9. Ofenanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Kühlmediumkanäle (25, 26, 27) an allen drei
Endstellen der T-balkenförmigen Kühlelemente Rohrleitungen (28, 29) anschließen, die wenigstens zum Teil im feuerfesten
Material der thermisch weniger belasteten Ofenaußenwände (30, 31, 32) eingebettet sind. - 3 -
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8130 | Withdrawal |