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Verfahren und Vorrichtung zum Sintern, Entschwefeln oder Entfernen
von flüchtigen Bestandteilen von Erzen und Hüttenerzeugnissen Es ist bekannt, beim
Arbeiten auf dem geraden oder runden Dwight-Lloyd-Apparat Luftströme zu verwenden,
die nach Menge und Druck den. Erfordernissen des Röst- und Sinterprozesses angepaßt
sind: Das Verfahren der Erfindung hat nun zum Gegenstande, den Sinter- und Röstprozeß
dergestalt in zwei Phasen zu zerlegen, daß in der ersten Phase des Prozesses die
für den Verbrennungsprozeß notwendige theoretische Luftmenge innegehalten und der
eigentliche Röst- und Sinterprozeß auf die der Zündstelle folgenden Röstkammern
zusammengedrängt und dort beendet wird, während die zweite Phase lediglich der Abkühlung
dient.
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Wenn es sich z. B. darum handelt, Schwefelerz auf dem Dwightapparat
abzurösten und die dabei entstehenden Röstgase zu verwerten, ist eine weitergehende
Regelung der Luftzufuhr von großem Vorteil. Der Vorgang auf dem Dwight-Lloyd-Apparat
vollzieht sich in zwei Phasen. Die erste Phase, beginnend mit der Zündung, erstreckt
sich etwa über das erste Drittel der unter Saugwirkung stehenden Rostfläche und
umfaßt die Hauptverbrennung des in der Beschickung enthaltenen Brennstoffes, sei
es Schwefel oder Koks u. dgl. In der zweiten Phase soll im wesentlichen nur die
Abkühlung der Beschickung stattfinden. Unterteilt man nun die erste Phase in eine
größere Anzahl von Saugeinheiten, z. B. sechs, und richtet es so ein, daß die Luftmenge
jeder Saugeinheit selbständig regelbar ist, dann kann man es durch passende Einstellung
der jeder einzelnen Saugeinheit der ersten Phase zugeführten Luftmenge erreichen,
daß neben einer Steigerung der Intensität des Prozesses, z. B. bei der Entschwefelung,
nahezu die höchstkonzentrierten Gase, die theoretisch erreichbar sind, entstehen,
und zwar in einer verhältnismäßig kleinen Gasmenge. Die zweite, längere Phase kann
in größere Abteilungen, also relativ weniger Saugeinheiten geteilt sein.
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Die Regelung der Luftmenge, die den einzelnen Saugeinheiten der ersten
Phase zugeführt wird, erfolgt beispielsweise folgendermaßen: Die durch die Beschickung
hindurchzuführende Luftmenge soll so bemessen sein, daß sie möglichst zur vollkommenen
Verbrennung des jeweilig vorhandenen Brennstoffes (z. B. Schwefel) ausreicht. Bekanntlich
wird die Luft mit Hilfe von Exhaustoren durch die Beschickung gesaugt. Die Luftmenge,
die in die Beschickung beim Saugen eindringt, wird beeinflußt von der Durchlässigkeit
der Charge und dem herrschenden Unterdruck. Da die Durchlässigkeit der Beschickung
von verschiedenen Umständen abhängt, z. B. der Kornfeinheit, Feuchtigkeit, Plastizität,
Verhältnis von Feinem und Grobem
usw:, muß man die Einstellung
der Luft von Fall zu Fall ändern: Bei sonst normaler Beschaffenheit der Beschickung
ist, die Feuchtigkeit von größtem Einfluß auf die Durchlässigkeit. Sie nimmt bei
einer normalen feuchten Charge erfahrungsgemäß von ihrer Anfangsgröße infolge der
Wasserkondensation in den unteren, noch kälteren Teilen der Beschickung zunächst
ab; es ist daher notwendig, den Unterdruck -in dem ersten Teil nach der Zündung
entsprechend zu steigern, um die für eine rasche Oxydation des Brennstoffs (z. B.
Schwefel) gerade erforderliche Luft zuzuführen, Mit zunehmender Wasserverdampfung
und Brennstoffverbrennung wächst die Porösität; demgemäß muß der Unterdruck vermindert
werden. Man bemißt also die Luftzufuhr in der Weise, daß in den Teilen unmittelbar
nach der Zündung, wo auch die größte Brennstoffmenge noch vorhanden ist, die lebhafteste
Verbrennung stattfindet und daher die konzentriertesten Gase entstehen. Es ist für
die Führung des Prozesses z. B. bei Schwefelerzen von größter Bedeutung, daß man
die Stelle der höchsten SO.-Entwicklung möglichst nach der Zündstelle hin verlegt.
Dies wird aber durch die angegebene Luftführung bewirkt.
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Für die praktische Durchführung zerlegt man den Bereich der ersten
Phase beispielsweise in sechs selbständig regelbare Saugeinheiten und stellt die
Regelungseinrichtungen für die Luft so, daß an der Zündstelle nur gerade die zur
guten Zündung erforderliche Luftmenge hindurchgesaugt wird. In den nächsten Saugstellen
stellt man die Regelungsvorrichtungen so; daß der Unterdrück schnell auf einen Höchstwert
steigt. Er wird dann in den folgenden Saugstellen allmählich bis zur letzten der
Phase I abgedrosselt. Nach Abschluß der ersten Phase ist z. B. die Schwefelverbrennung
bzw. Sinterung so gut wie beendet, und die jetzt durch die gesinterte Mässe gesaugte
Luft dient im wesentlichen zur Abkühlung `des Sinterkuchens. In dem ersten Teil
der zweiten Phase kann wieder stärker gesaugt werden, weil die Masse am heißesten
ist. Allmählich vermindert man die Saugung; bis sie schließlich ganz abgedrosselt
wird, nachdem die Masse erkaltet ist.
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Man kann die Saugeinheiten beider Phasen an. einen Ventilator anschließen,
und es ist dann nur nötig, durch genaue Einregulierung die gewünschte Saugwirkung
in den einzelnen voneinander getrennten Saugeinheiten mit Hilfe von Drosselklappen,
Ventilen oder Schiebern zu erzielen. Besser: ist es aber, wenn man die ersten Saugeinheiten
der Phase mit einem besonderen Ventilator verbindet; der wegen der geringeren Ausdehnung
der Rostfläche der ersten Phase eine geringere Leistung haben kann als der Ventilator
der zweiten Phase. Bei Anschluß der ersten Phase an einen eigenen, schwächeren Ventilator
gelingt die Einregulierung der einzelnen Saugeinheiten viel genauer, und man vermeidet
den Übelstand, daß bei Änderung einer Regelungsvorrichtung die andern Saugeinheuen
in ihrerSaugwirkung mitbeeinflußtwerden. SelbstverständlichkönnternanmitderZahl
der Exhaustoren auch noch weitergehen und im äußersten Falle jede einzelne Saugeinheit
der ersten Phase an einen eigenen Exhaustor anschließen. Wenn auch eine so weitgehende
Verselbständigung nicht notwendig ist, so ist es jedoch zweckmäßig, wenigstens noch
die Zündstelle mit einem eigenen Exhaustor zu versehen, der es erlaubt, die Gase
der Zündstelle für sich abzuleiten. Das hat den Vorteil, daß man z. B. die hochhaltigen
Schwefeldioxydgase der zweiten Phase nicht durch die sehr schwachen und wasserhaltigen
Gase der Zündstelle verdünnt und verschlechtert. Man kann diesen Vorteil auch dadurch
erzielen, daß man die Zündstelle durch eine Zweigleitung mit dem Ventilator der
zweiten Phase verbindet.
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Außer für die Entschwefelung und Sinterung ist das Verfahren auch
zum Austreiben anderer flüchtiger Bestandteile von Erzen u. dgl., wie z. B. Zink,
Blei, Cadmium, Arsen, Antimon u. dgl.,von Vorteil. In diesem Falle ist der Prozeß
so zu führen, daß durch passende Luftzufuhr und Wahl des Kohlezüsatzes und bei sulfidischen
Erzen außerdem auch noch durch Kalkzusatz u. dgl. neben der nötigen Wärmeerzeugung
eine Reduktion bzw. Umsetzungsreaktion in der Beschickung stattfindet, deren Endergebnis
die Bildung flüchtiger Metalle oder Metalloide ist. Diese werden in Form von Metallrauch
oder von oxydischen Verbindungen aufgefangen und können für sich verwertet werden.
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In der Zeichnung ist in den Abbildungen r bis 3 als Ausführungsbeispiel
ein runder Dwightapparat mit Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens dargestellt:
Die Abb. i ist eine Ansicht von oben. A ist die ringförmige Röstfläche, die sich
beispielsweise aus den Ringrost-Segmenten a' bis a=4 zusammensetzt. Bei I3 befindet
sich die Aufgebestelle, bei C die Zündstelle, beiD die Abwurfstelle. Die erste Phase
liegt beispielsweise in dem Bereich I der Abb. r, die zweite Phase im Bereich II
und die saugfreie Rostfläche im Bereich III. Die Phase I möge außer der Zündstelle
§ Ringrostsegmente umfassen; jede Abteilung a ist durch ein Rohr E mit der drehbar
gelagerten Kammer G (vgl. Abb. 2) verbunden, die so viel getrennte Abteilungen g
hat, als Rostsegmente a mit Verbindungsrohren F_ vorhanden
sind,
also im vorliegenden Falle 2.1. Unter der beweglichen Kammer G befindet sich (vgl.
Abb. 3), mit ihr luftdicht verbunden, die feststehende Kammer H, die im Bereich
der Phase I in fünf Abteilungen, h= bis lag,
geteilt ist, wozu noch eine der
Zündstelle entsprechende Abteilung hl kommt. Im Bereich der Phase II kann die Zahl
der Abteilungen der Kammer I-I beliebig sein; beispielsweise können es vier, h-
bis dai° sein, von denen jede drei Ringrostsegmente, z. B. ai, a8, a3, umfaßt.
Im Bereich der saugfreien Rostfläche III fehlt die Kammer H. Von den einzelnen Abteilungen
h1 bis h1° der Kaminer H führen Rohrleitungen K' bis K1° ab. die durch Regelungsvorrichtungen
Ml bis Mio im Ouerschnitt verändert werden können. Die Rohrleitungen des Bereiches
der Phase I sind an einen Exhaustor F1 von geringerer, die des Bereiches der Phase
1I an einen Exhaustor F2 von stärkerer Leistung angeschlossen. Außerdem können die
mit der Zündstelle C verbundenen Abteilungen g1 und 1z1 durch eine besondere Leitung
K° und Regelorgan 1-I" mit einem besonderen Exhaustor oder mit der Phase 1I verbunden
werden. Es bilden hiernach im Bereich der Phase I bei der in der Abbildung gezeichneten
Stellung z. B. Segment a2, Rohr E2, Abteilung g-, Abteilung 1a2, Rohr K° mit Regelorgan
M2 eine Saugeinheit, und von solchen Saugeinheiten sind im Bereich der Phase I sechs
einschließlich der Zündstelle vorgesehen: in der Phase II sind es vier, wobei eine
Saugeinheit drei Segmente a (wie z. B. a', a8, a9) umfaßt und die
Abteilung, z. B. h', entsprechend breiter ist.
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Der Betrieb des Apparates vollzieht sich folgendermaßen: Die Rostfläche
A wird maschinell in langsame Drehung versetzt. An der Aufgebestelle B fällt dauernd
Beschikkung auf die Rostfläche und verteilt sich darauf in bestimmter Schichtdicke.
Sobald z. B. die Abteilung a1 der Rostfläche unter die Zündstelle gelangt, kommt
die Beschickung in den Bereich der Saugwirkung, die durch die Regelungsvorrichtung
Ml der Leitung K1 oder bei Verwendung eines besonderen Exhaustors durch KO und MO
geregelt ist. Die Flamme der Zündstelle wird" gleichzeitig mit einer gerade zur
höchsten Hitzeentfaltung ausreichenden Luftmenge eingesaugt und erhitzt die Beschickung
stark, so daß der darin befindliche Brennstoff (Schwefel) sofort zu brennen beginnt,
wenn beim Vorrücken das Rostflächenstück a' in den Bereich derjenigen Saugabteilung
gelangt, die von dem Regelorgan M2 beherrscht wird. Dieses ist so eingestellt, daß
trotz der vorerst noch feuchten und daher wenig durchlässigen Beschaffenheit der
Beschickung doch eine genügend große Luftmenge für eine lebhafte Verbrennung angesaugt
wird. Ähnlich ist das nächste Regelorgan 111l eingestellt, so daß beim Weiterdrehen
der Rostfläche die über den Bereich dieses Regelorgans M2 gelangende Rostabteilung
eine der Durchlässigkeit und dein Brennstoffgehalt ihrer Beschickung entsprechende
große Luftmenge erhält. Die folgenden Regelorgane M4. M5, M° der ersten Phase
sind der allmählich zunehmenden Durchlässigkeit und abnehmenden Brennstoffmenge
der Beschickung entsprechend eingestellt. Wesentlich ist für die Einstellung der
Regelungsorgane, daß sie die durchgesaugte Luftmenge so regeln, daß die Hauptreaktion
möglichst weit nach der Zündstelle hin verlegt wird und die Verbrennung oder sonstige
Reaktion möglichst vollständig oder jedenfalls sehr weitgehend in der ersten Phase
stattfindet, so daß in der zweiten Phase im wesentlichen nur eine Abkühlung der
Masse durch die durchgesaugte Luft erfolgt. Da die Abkühlung nach der Auswurfstelle
hin fortschreitet, ist die Luftzufuhr in der zweiten Phase so zu regeln, daß zuerst
mehr und allinählich weniger Luft durch die Masse gesaugt wird.
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Ebenso wie bei einem runden Dwightapparat ist das Verfahren auch bei
anderen Formen, insbesondere beim geraden Apparat, anwendbar. Die Einrichtungen
dafür ergeben sich auf Grund der obigen Darlegungen für den Sachverständigen von
selbst.
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Eine besondere Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, daß man
die Abgase der zweiten Phase ganz oder zum Teil als Verbrennungsluft der
erstenPhase oder einem Teil von ihr zuführt, um, wenn es sich z. B. um die Gewinnung
von an S02 reichen Gasen handelt, auch den an diesem Gasbestandteil armen Teil der
zweiten Phase nutzbar zu machen, ohne jedoch das reiche Gas der ersten Phase zu
verdünnen. An sich ist diese Verfahrensweise bereits in der Patentschrift 233 6I2,
Seite q., Zeile 49 u. ff. für eine besondere Ausführungsform des Dwightapparates
beschrieben. Abgesehen davon, daß diese Form des Dwightapparates sich in der Praxis
bisher nicht eingeführt hat, ist auch das dort beschriebene Verfahren von dem vorstehend
angegebenen Verfahren insofern verschieden, als dort eine Abstufung der Luft-bzw.
Gaszufuhr nicht vorgesehen ist, so daß die gewünschte Wirkung nicht im vollen Maße
ereicht wird. Es wird dort immer nur ein Mischgas von dem gesamten Gas erzielt,
während im vorliegenden Falle erst die richtigen Mittel angewendet werden, um wirklich
hochkonzentrierte Nutzgase zu erzielen. Für die praktische Ausführung bietet die
in der Patentschrift 233 612 in Fig. 9 gegebene Ausführungsform
in
entsprechender Anwendung auf die üblichen Dwightapparäte ein Vorbild.