DE2915771A1

DE2915771A1 - Schacht zur waermebehandlung von gut, zum beispiel zum schmelzen von erzkonzentrat

Info

Publication number: DE2915771A1
Application number: DE19792915771
Authority: DE
Inventors: Joerg Krueger; Friedrich Megerle
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1979-04-19
Filing date: 1979-04-19
Publication date: 1980-10-30
Also published as: US4315620A; SU967279A3; AU5636780A; AU536114B2; CA1140750A

Description

Anlage zum Patentgesuch der - k - H 79/21 Kl&ckrrer-Humbotdt-Beutz Chr/Wr _

Aktiengesellsehaf t 2S ΐ 5/71

vont 18. ßpril 1979

Schacht zur Wärmebehandlung von Gut, zum Beispiel zum Schmelzen von Erzkonzentrat

Die Erfindung betrifft einen Schacht zur Wärmebehandlung von Gut, zum Beispiel zum Schmelzen- von Erzkorizentrat..

Bei einer bekannten pyrometallurgischerL Ofenanlage (US-PS 3,555i164.) wird feinkörniges Erzkonzentrat mit einent sauerstoffreichen Gas in einen Sehweiteschnrelzschacht eingeblasen und dort während des Schwebens kontinuierlich geröstet und geschmolzen. Das gebildete Gas. sowie Staub werden in einemdem Schmelzschacht Benachbarten Abgasschacht abgezogen, während die am Boden des Schraelzschachtes gesammelte Schmelze und Schlacke unter einer von oben in das Schmelzbad eintauchenden Trennwand hindurch in einen Absetzherd zur Weiterbehandlung der Schmelze und Entfernung der Schlacke eintreten» Ist das pyrometallurgisch behandelte Erzkonzentrat sulfidisch, so kann bei genügend hohem Sulfidschwefelgehalt durch die Verbrennung des Sulfidschwefels soviel Wärme erzeugt werden, daß der Röst- und Schmelzvorgang inr Schmelzschacht ohne zusätzlichen Brennstoff autogen abläuft.

Die mit den heißen aggresiven Gasen sowie mit dem heißen Metall- bzw. Schlackenbad in Berührung kommenden Ofenwände

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müssen unbedingt feuerfest ausgekleidet und gekühlt sein. Bekannt ist, eine aus feuerfesten Steinen gemauerte Ofenwand mit Kühlkanälen zu versehen und diese von Kühlwasser zu durchströmen. Bei dieser Lösung bereitet das Einarbeiten der Kühlkanäle in das feuerfeste Material Schwierigkeitenj außerdem bleibt das feuerfeste Material das tragende Wandelement, so daß die Ofenwand durch die Kühlkanäle geschwächt wird» Insgesamt weist bei dieser Lösung die Ofenwand nicht die erforderliche. Pestigkeit auf j ein Aufhängen einer so ausgebildeten Ofenwand ist aus Festigkeitsgründen praktisch unmöglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und einen Schacht zu .schaffen, dessen hohen Temperaturen ausgesetzte feuerfeste Wandung trotz vorhandener Kühlkanäle eine hohe Festigkeit hat und doch einfach herstellbar ist, twobei die Wandung noch weitere Vorteile bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schachtwandung aus einer Dampfkesselrohrwand besteht, die gleichzeitig als tragendes V/andelement für eine an der Innenseite der Rohrwand angeordnete feuerfeste Auskleidung ausgebildet ist.

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Beim erfindungsgemäßen Schacht ist das tragende Element der Schachtwandung eine Rohrmembranwand mit zueinander parallelen senkrechten, durch Zwischenstege miteinander verbundenen und mit Kühlmedium durchströmten Rohren, die mit ihrem unteren Ende mit einem liorizontalen unteren Sammler zur Verteilung des Kühlmediums und mit ihrem oberen Ende mit einem horizontalen oberen Sammler verbunden sind, wofcel mit Vorteil die als Hohlkörper ausgebildeten unteren und oberen Sammler aller Röhrmembranwände des Schachts zum Schachtinneren hin vorspringen können, so daß zwischen unterem Sammler, oberem Sammler und Rohrmembranwand ein Nischenraum gebildet wird^ der mit feuerfestem Material ausgekleidet wird. Die Schachtofenwandung beinhaltet also eine Dampfkesselrohrwand, welche durch guten Kontakt mit der feuerfesten Ausmauerung diese ideal klihlt, welche gleichzeitig Dampf oder Heißwasser erzeugt und welche gleichzeitig das tragende Element der feuerfest ausgekleideten Schachtwand ist, so daß die ganze Schaehtwand eine so hohe Festigkeit aufweist, daß sie am oberen Sammler der Rohrmembranwand aufgehängt oder aber auch am unteren Sammler der Rohrmembranwand aufgestellt werden kann. Durch die in den Nischen der Rohrmembranwände an den Innenseiten der Schachtwände angeordneten feuerfesten Auskleidungen ist der Wärmeverlust vom Inneren des Schachts, z.B. Schmelzschacht nach außen gering; dadurch daß die Außenseite der Schmelzschachtwand nur aus der Rohrmembranwand besteht, die an ihrer Außenseite nicht feuerfest ausgemauert ist, ist der Wärmeabfluß von außen in die

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Schmelzschachtwandung dagegen hoch,, so daß die Außenseite des erfindungsgemäßen SchmelzSchachtes gleichzeitig, sehr gut als Wandung eines Abgasschachtes verwendet werden kann, in dem heißes Abgas zu Reinigungsz.weck.ea möglichst schnell abgekühlt werde« soll.

Die Erfindung und der ent weiteren Yorteüe werden anhand des in. den Figuren: schematised dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtr

Fig. t einen Herizontalschnitt durch einen erfindusgsgemäßen. Sehmelzschaeht mrfe ABgasschacht^

Fig* Z einen Yertikalschnitt längs der Linie IT - II der

. 5 in vergrößerter liarstellung d±e Einzelheit III der Pfg. 1,

Fig. 4 die Ansieht auf die Ofenanlage in Richtung des Pfeiles IV der Fig. 1, -

Fig. 5 ausschnittsweise vergrößert den Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 1.

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Die Figuren zeigen eine pyrometallurgische Ofenanlage, die z.B. zur Erschmelzung von feinkörnigem sulfidischem Bleierzkonzentrat dienen soll, mit einem gemeinsamen Gehäuse 10, in welchem ein Schwebeschmelzschacht 11, ein Abgasschacht 12 und ein elektrowiderstandsbeheizter Absetzherd 13 angeordnet sind. In den vertikalen Schmelzschacht 11 wird von 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 Röst- und Schmelzvorgang autogen ablaufen zu lassen. Die Schmelze sammelt sich im Schmelzesammeiraum 14, während das Abgas zusammen mit gebildetem Staub nach oben durch den Abgasschacht 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 mittels eingebrachtem Koksgrus reduziert und sie erhält Gelegenheit, sich in Blei und sich bildende Sekundärschlacke zu trennen, welche aus dem Absetzherd getrennt abgestochen werden.

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Die Schmelzbadoberfläche bzw. Schlackenbadoberfläche steht im Schmelzesammeiraum 14 und im Absetzherd 13 gleich hoch. Der maximale Schlackenbadspiegel ist durch die Linie 16 und der minimale Schlackenbadspiegel ist durch die Linie 17 angezeigt. Die Trennwand 15 verhindert die Vermischung von Gasen der Oxidationszone und der Reduktionszone und sie ermöglichst, daß in beiden Zonen eine voneinander Unabhängige Atmosphäre aufrechterhalten werden kann.

Beim Schmelzschacht 11 besteht das tragende Element der Schachtwandung aus einer Dampfkesselrohrwand bzw» Rohrmembranwand 18 mit zueinander verbundenen und mit Kühlmedium wie Wasser durchströmten Rohren 20, die mit ihrem unteren Ende mit einem horizontalen unteren Sammler 21 und mit ihrem oberen Ende mit einem horizontalen oberen Sammler 22 verbunden sind. Kesselspeisewasser 23 wird über einen Tank 24 in die als Hohlkörper ausgebildeten unteren Sammler 21 aller vier Schachtwände eingeleitet, das V/asser wird auf alle Rohre 20 aller Rohrmembranwände 18 verteilt, fließt von unten nach oben durch die Rohre, gelangt in die als Hohlkörper ausgebildeten oberen Sammler 22 und von dort als Dampf in die Dampftrommel bzw. den Dampfsammler 25. Die unteren und oberen Sammler 21 und 22 springen jeweils von der Rohrmembranwand 18 zum Schachtinneren hin vor und der so gebildete Nischenraum zwischen unterem Sammler 21, oberem Sammler 22 und Rohrmembranwand 18 ist mit feuerfesten Steinen 26 ausgemauert. _ 10 -

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Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung springen von der Rohrmembranwand 18 zum Schachtinneren vertikale, mit Abstand voneinander angeordnete, aus Rohrmembranwandelementen bestehende Haltewände 27a, 27b usw. vor, wobei die vertikalen schachtartigen Nischen zwischen den seitlichen Haltewänden 27a, 27b usw., unterem Sammler 21, oberem Sammler 22 und Rohrmembranwand 18 mit den aufeinandergesetzten feuerfesten Steinen 26 ausgefüllt sind. Der Zwischenraum zwischen Rohrmembranwand 18 und seitlichen Haltewänden 27a, 27b einerseits und den feuerfesten Steinen 26 andererseits ist durch feuerfestes Material 28 ausgefüllt. Jeder feuerfeste Stein 26 ist also von drei Seiten festgehalten und er wird gleichzeitig von diesen drei Seiten gut gekühlt. Insgesamt hat die Wandung des erfindungsgemäßen Schachtes eine hohe Standfestigkeit und die einzelnen feuerfesten Steine sowie die übrige Ausmauerung haben eine hohe Lebensdauer. Die Außenfläche der Rohrmembranwand 18 kann noch durch eine feuerfeste Bestampfung

29 geschützt sein.

30 ist die aus außenliegender Rohrmembranwand und innenliegender feuerfester Ausmauerung bestehende Trennwand des Schmelzschachtes 11 zum unmittelbar benachbarten Abgasschacht 12, dessen übrige Wandungen nur aus Rohrmerabranwänden 18 bestehen, d.h. also, daß beim Abgasschacht 12 die tragenden Rchrmembranwände 18 im Gegensatz zum Schmelzschacht 11 an der Innenseite nicht mit feuerfesten Steinen ausgekleidet sind.

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Während beim Schmelzschacht 11 der Wärmeverlust vom Schachtinneren an die Schachtwände gering ist, um dem Schmelzprozeß möglichst wenig Wärme zu entziehen, ist beim Abgasschacht 12 der Wärmeabfluß vom Schachtinneren zu den gekühlten Schachtwänden 18 in erwünschter V/eise sehr hoch, weil das staubbeladene Abgas zu seiner Reinigung gekühlt werden muß, so daß ein dem Abgasschacht nachgeschalteter bisher notwendiger Gaskühler nur noch klein ausgeführt werden muß oder ganz entfallen kann. Insofern erfüllt die Trennwand 30 auf ihren beiden Seiten zwei verschiedene, aber erwünschte Aufgaben.

Weil beim erfindungsgemäßen Schacht-das tragende Wandelement die Rohrmembranwände 18 sind, sind nach einem besonderen Merkmal der Erfindung der Schmelzschacht 11 sowie der Abgasschacht 12 an den oberen Sammlern 22 der Rohrmembranwände 18 aufgehängt. Nach Fig. 4 stützen sich die oberen Sammler 22 an Stützen 31 und 32 ab. Aus Fig. 2 geht noch hervor, daß die Trennwand 30 zwischen Schmelzschacht 11 und Abgasschacht 12, so wie jede der übrigen Schachtwände, an ihrem Unterende mit einem Wassersammler 21a abschließt, der mit Abstand oberhalb des maximalen Schmelzbadspiegels bzw. Schlackenbadspiegels aufgehängt ist, damit durch den -Zwischenraum zwischen dem Spiegel 16 und dem Sammler 21a das Abgas vom Schmelzschacht in den Abgasschacht 12 abziehen kann.

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Am unteren Sammler 21 der Rohrmembranwand 18 an der rechten Seite des Schrnelzschachtes 11 sowie des Abgasschachtes 12 ist die von oben in das Schmelzbad eintauchende Trennwand 15 befestigt, die den Schmelzschacht sowie den Abgasschacht von dem unmittelbar benachbarten, die Schmelze weiterbehandelnden Absetzherd 13 abtrennt. Dabei ist nach einem besonderen Merkmal der Erfindung die Trennwand 15 in einer Nut 33 des unteren Sammlers 21 der Rohrmembranwand 18 geführt. Zur Erleichterung ihrer Montage und Demontage kann die Trennwand 15 über mit ihr verbundenen Laufrollen 34 und 35 auf einem Tragseil 36 verfahrbar sein, das nach Fig. 5 durch ein Längsloch 37 der Trennwand 15 hindurchgeführt ist. Die in das Schmelz- bzw. Schlackenbad eintauchende Trennwand 15 besteht vorzugsweise aus Kupfer oder Stahl und weist Kühlmittelkanäle 38 auf.

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Claims

18.4.1979 KHD Chr/Wr H 79/21 Patentansprüche

1. Schacht zur Wärmebehandlung von Gut, z.B. zum Schmelzen von Erzkonzentrat, dadurch gekennzeichnet, daß die Schachtwandung aus einer Dampfkesselrohrwand (18) besteht, die gleichzeitig als tragendes Wandelement für eine an der Innenseite der Rohrwand (18) angeordnete feuerfeste Auskleidung (26) ausgebildet ist.

2. Schacht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das tragende Element der Schachtwandung eine Rohrmembranwand (18) ist mit zueinander parallelen senkrechten, durch Zwischenstege (19) miteinander verbundenen und mit Kühlmedium durchströmten Rohren (20), die mit ihrem unteren Ende mit einem horizontalen unteren Sammler (21) und mit ihrem oberen Ende mit einem horizontalen oberen Sammler (22) verbunden sind.

3. Schacht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Hohlkörper ausgebildeten unteren und oberen Sammler (21 und 22) von der Rohrmembranwand (18) zum Schachtinneren hin vorspringen und daß der Nischenraum zwischen unterem Sammler (21), oberem Sammler (22) und Rohrmembranwand (18) mit feuerfestem Material (26) ausgekleidet ist.

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4. Schacht nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß von der Rohrmembranwand (18) zum Schachtinnern vertikale, mit Abstand voneinander angeordnete, aus Rohrmembranwandelementen bestehende Haltewände (27a, 27b) vorspringen und daß die vertikalen schachtartigen Nischen zwischen den seitlichen Haltewänden (27a, 27b), unterem Sammler (21), oberem Sammler (22) und Rohrmerabranwand (18) mit aufeinandergesetzten feuerfesten Steinen (26) ausgefüllt sind.

5. Schacht, insbesondere Schmelzschacht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus tragender Rohrmembranwand (18) und innenliegender feuerfester Auskleidung (26) bestehende Schachtwandung an wenigstens einer Seite die Trennwand (30) zu einem dem Schmelzschacht (11) unmittelbar benachbarten Abgasschacht (12) bildet, dessen übrige Wandung nur aus Rohrmembranwänden (18) bestehen.

6. Schacht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Sammler (21) der Rohrmembranwände (18) mit einem Wassertank (24) und die oberen Sammler (22) der Rohrmembranwände (18) mit einem Dampfsammler (25) verbunden sind.

7. Schacht nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ganze Schacht (11) mit gegebenenfalls Abgasschacht (12) an den oberen Sammlern (22) der als tragendes Wandelement ausgebildeten Rohrmembranwände (18) aufgehängt ist. - 3 -

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8. Schacht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Sammler (21) der Rohrmembranwand (18) einer Schmelzschachtseitenwand eine von oben in das Schmelzbad eintauchende Trennwand (15) befestigt ist, die den Schmelzschacht (11) von einem unmittelbar benachbarten, die Schmelze weiterbehandelnden Absetzherd (13) abtrennt.

9. Schacht nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (15) in einer Nut (33) des unteren Sammlers (21) der Rohrmembranwand (18) geführt ist.

10. Schacht nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (15) über mit ihr verbundenen Laufrollen (34, 35) auf einem Tragseil (36) verfahrbar ist.

11. Schacht nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (15) vorzugsweise aus Kupfer oder Stahl besteht und Kühlmittelkanäle (38) aufweist.

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