STAHL UND EISEN
Z E I T S C H R I F T F Ü R D A S D E U T S C H E E I S E N H Ü T T E N W E S E N
H erau sg eg eb en vom V erein D eu tsch er E isen liütten leute G e le ite t v on D r.-Ing. D r. mont. E. h. O . P e t e r s e n
unter Mitarbeit von Dr. J. W. Reichert und Dr. W. Steinberg für den wirtschaftlichen Teil 58. J A H R G A N G
H E F T 32 11. A U G U S T 1938
Hochofenentlastung durch wärmetechnische M öllervorbereitung.
(Erzrösten und Kalksteinbrennen.)
Von K u r t G u th m a n n in Düsseldorf-Oberkassel.
[M itteilung N r. 259 der W ärm estelle des Vereins D eutscher E isenhüttenleute1).]
XJ eberlastete Hochöfen, Leistungsverminderung, erhöhter Koksverbrauch, Kalkbedarf, Staubentfall und Gichtgasüberschuß bei Verhüttung armer Inlandserze. Wärmetechnische Vorbereitung armer Inlandserze durch Trocknung, Röstung und Sinterung.
Erörterung derErz-Eigenarten (Rost-, Sinter- und Schmelztemperaturen) sowie der Voraussetzungen für Röstung oder Sinterung.
Betriebszahlen von Erzröstöfen. Kalkwirtschaft der Hochofenwerke: Kalkbedarf, Kalksteinbrennen m it Gichtgas, Verhüttung von gebranntem K a lk im Hochofen und voraussichtliche Ersparnisse gegenüber der Aufgabe von Rohkalkstein.
D
ie V erhüttung eisenarmer Inlandserze im Hochofen h at zahlreiche, von den früheren Betriebsbedingungen abweichende Erscheinungen zur Folge, die m it der Eigenart dieser Erze Zusammenhängen. Die Erfahrungen mehr
wöchiger, auf verschiedenen deutschen Hochofenwerken mit vielen tausend Tonnen Inlandserz durchgeführter Großver
suche sowie weiterer Forschungs- und Betriebsergebnisse wurden als Grundlagen für eingehende Berechnungen be
nutzt, die bei der „Energie- und Betriebswirtschaftsstelle (W ärmestelle Düsseldorf) des Vereins Deutscher Eisen
hü ttenleute“ angestellt wurden. Sie sollen die F ragen be
rühren, die zu einer E ntlastung des durch die V erhüttung der Inlandserze bis auf das äußerste angespannten und über
lasteten Hochofens führen können.
Infolge des n i e d r i g e n E i s e n g e h a l t e s von 20 bis 3 0%
im Möller m it armen Inlandserzen, gegenüber früher 45 bis 50% Fe, sinkt die Roheisenerzeugung je Hochofen be
trächtlich, d. h. der v o r h a n d e n e O f e n r a u m i s t b e i d e r V e r h ü t t u n g a r m e r E r z e zu k le in g e w o r d e n .
Es kom m t erschwerend hinzu, daß der K o k s v e r b r a u c h gegenüber früher m it 800 bis 950 k g /t Roheisen um teilweise 50, ja sogar 10 0 % ansteigt. Dieser Anstieg im Koksbedarf ist zum Teil eine Folge des erhöhten W ärmeverbrauchs, der zur A ustreibung der natürlichen Nässe, der Kohlensäure und des H ydratw assers aus dem R o h e r z sowie zum Zerlegen der beim V erhütten dieser Erze erforderlichen großen K a l k s t e in m e n g e n benötigt wrird. Die Ansicht, daß ein im Hochofenschacht vorhandener W ärmeüberschuß diese Ar
beit um sonst liefere, ja, daß ein hoher Kalksteinzusatz sogar vorteilhaft für den Ofengang sei, eben weil er einen Teil dieses W ärmeüberschusses beseitige und dadurch der E n t
stehung von Oberfeuer vorbeuge, muß bei den jetzigen und mehr noch bei den zukünftigen Verhältnissen gründlich nach
geprüft werden. H ierauf h a t schon P. R e i c h a r d t in einer früheren A rbeit2) hingewiesen: Die Zerlegung des kohlen
sauren Kalks erfolgt bei etwa 900°. Rechnerisch ergibt sich, da 1 kg CaC03 einen Bedarf an oberhalb 900° verfügbarer W ärme von 450 kcal bedingt und 1 kg C bei 600° W ind-
1) V orgetragen auf der 18. Jahresversam m lung der Energie- un d B etriebsw irtschaftsstelle D üsseldorf am 26. J a n u a r 1938 in M ülheim (Ruhr). — Sonderabdrucke sind vom Verlag S tah l
eisen m . b. H ., Düsseldorf, Postschließfach 664, zu beziehen.
tem peratur 1958 kcal liefert, ein Mehraufwand von 450 1958
= 0,23 kg C oder für 1000 kg Kalkstein = 230 kg C = 267 kg Koks2).
Bei den schnell durchsetzenden Oefen und der daher nicht ausreichenden Vorbereitung der Beschickung, d. h. der ge
waltigen Mehrarbeit des durch die meist kieselsäurereichen Inlandserze überlasteten Hochofenschachts, wird der unter üblichen Verhältnissen vorhandene W ä r m e ü b e r s c h u ß völlig verbraucht, u nd es ist im Gegenteil ein beträchtlicher B r e n n s t o f f m a n g e l eingetreten.
Auch W. L e n n i n g s 3) weist darauf hin, daß durch Ver
wendung von gebranntem K alk sowie gerösteten oder ge
sinterten Inlandserzen voraussichtlich eine beachtliche Sen
kung des Koksverbrauchs für die V erhüttung erreicht werden kann, ja, daß das Arbeiten m it Roherz und unge
branntem Kalkstein m etallurgisch geradezu falsch sei.
Auch der K a l k b e d a r f der überwiegend sauren Inlands
erze ist, um eine richtige Schlackenführung im Hochofen durchführen zu können, übermäßig gestiegen. Selbst bei Einführung der „sauren“ Schmelzweise m it nachfolgender Sodaentschwefelung des flüssigen Roheisens ist m an über
rascht von der Höhe des m it Rücksicht auf die Schlacken
eigenschaften nötigen Kalksteinbedarfs unserer Inlandserze, der auf über das Zehnfache eines früheren Möllers aus Aus
landserzen ansteigen kann. Daß dieser für dieV erhüttung u n bedingt erforderliche hohe Koks- und K alksteinbedarf zu einer weiteren, sehr bedenklichen Verknappung des Hoch
ofenraums und dam it ebenfalls zu einer Leistungsverm in
derung führt, ist ohne weiteres ersichtlich. Zur Vergasung des Kokses ist eine bestim m te Windmenge erforderlich, und hier liegt der engste Q uerschnitt für die Hochofenleistung.
Denn B lasquerschnitt, W ind- und Koksmenge sowTie die Dichte, d. h. die Porigkeit der Beschickung für den Gas
durchgang, sind wichtige, die Roheisenerzeugung bestim mende Einflüsse. Je nach der Höhe der W indpressung, vor allem aber je nach der Beschaffenheit des Erzes, muß m an bei dieser großen W indmenge noch eine m ehr oder weniger starke V e r s t a u b u n g d e s M ö lle rs in Kauf nehm en. N orm al ist eine Staubmenge von 3 bis 6 % , d. h. 30 bis 60 k g /t R oh
2) Arch. E isenhüttenw . 1 (1927/28) S. 77/101, bes. S. 88/89.
3) S tah l u. E isen 58 (1938) S. 623/25.
68 32.58 15
858 S ta h l und E isen . K . G u th m a n n : H och o fen en tla stn n g durch w ärm etech n isch e M ö lle rv o rb e re itu n g . 58. Jahrg. Nr. 32.
eisen; bei V erhüttung eines aus 100% unvorbereitetem In landserz bestehenden Möllers wurden jedoch Staubmengen festgestellt, die ein Mehrfaches der Roheisenmenge betrugen.
Die hohen Staubgehalte im Gichtgas haben zu besonderen Maßnahmen geführt, um die an sich schon durch die größeren Gichtgasmengen stark beanspruchten Gasreinigungsanlagen zu entlasten, zumal da die vorhandenen üblichen Stanb- säcke als Grobentstauber nicht mehr genügen. Vor die F ein
reinigungsanlagen werden Zyklone in Form von Einfach-, Doppel- oder Vielfach-Wirblern (Multiklone) geschaltet, die den Staubgehalt auf ein erträgliches Maß (etwa 4 bis 5g/N m 3) heruntersetzen. Daneben wird hocheisenhaltiger Staub (bis zu 4 0 % Fe) aus dem Gas zurückgewonnen, der sonst im F ilterstaub m it nur etwa 10% F e nicht mehr v erhüttbar is t4).
Sehr hohe V erhüttungskosten durch Leistungsvermin
derung, knappen Ofenraum, hohen Koks- und K alkstein
bedarf und durch starke Verstaubung sind die Folgen der Aufgabe eines nicht vor- oder aufbereiteten Möllers. Dazu kommen, wenn nicht alles Gichtgas verwendet werden kann, die durch große Koks- und Windmengen bedingten G i c h t g a s ü b e r s c h ü s s e , die man, wie schon von verschiedenen Seiten vorgeschlagen wurde, zur Möllervorbereitung und
ZS
§ 7 ,7
tI %*
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R ö s t u n g 8 0 0 - 3 0 0
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B e g in n d e r S in t e r u n a
7 7 tw - u u y 7 0 0 0 ° ~ 7 0 L1 0 °
(H e O )
/
✓SH C Ob)
Kupferkies die R östung exotherm und erhält sich von selbst ohne jede Kokszugabe. Beim Rösten findet eine Zersetzung der K arbonate und eine weitgehende Austreibung des H ydratwassers s ta tt, chemisch als „G lühverlust“ , gemessen als Gewichtsverlust, bezeichnet. Je nachdem , ob das Erz vorwiegend K arbonate oder W asser enthält, erfolgt die Gewichtsschrumpfung des Roherzes nach der in Bild 1 ein
gezeichneten oberen (H 20 )- oder unteren, gestrichelten (C02)-Kurve.
, , Roherz
Als Ordinate ist das Gewichtsverhältnis — - — — -— —- vorbereitetes Erz gewählt, d. h. für 1 t Rösterz braucht m an in dem darge
stellten Fall 1,3 t Rolierz, für 1 1 S i n t e r jedoch 1 ,6 1 Roherz infolge der bei der Sinterung erfolgenden restlosen Aus
treibung von Kohlensäure und H ydratw asser neben der mehr oder weniger großen Entfernung von organischen Bestand
teilen und von Schwefel, Arsen, Zink usw.
O 7 8 3 V 5 6 7 8 3 70 77 78 73
Hotrsmenge in °/o
Bild 1. E rzvorbereitung und Koksmenge.
O V ersu ch ssin teru n g , O B etrieb ssin te ru n g .
dam it zur Hochofenentlastung und Leistungssteigerung heranziehen könnte.
Im folgenden sollen die Möglichkeiten einer derartigen Vorbereitung, d. h. das R ö s te n v o n E r z und das B r e n n e n v o n K a l k s t e i n auf Grund betriebsmäßiger und rech
nerischer Grundlagen, sowie die Bedeutung eines derartig
„w ärm etechnisch“ vorbereiteten Möllers für den Hochofen kurz erläutert werden. Nicht m it einbezogen in diese Be
trachtungen sind andere, weitergehende Aufbereitungsver
fahren, etwa die magnetische Röstung zur Anreicherung eines auf magnetischem Wege abtrennbaren starkm agne
tischen Eisenoxyds (Y-Fe20 3).
Erzfeuchtigkeit und Möllerkohlensäure sind für den W ärm everbrauch des Hochofens von weitgehender Bedeu
tung. N ach E. S e n i t e r 5) beansprucht das Austreiben der Erzfeuchtigkeit, bestehend aus Grubenfeuchtigkeit und Hydratw asser, sowie der Möllerkohlensäure etwa 46 % der gesamten W erkstoff wärme des Hochofens. B etrachtet man den in Bild 1 schaubildlich dargestellten Vorgang der
„wärm etechnischen“ Behandlung eines Erzes, so gelangt man über die bei etwa 100 bis 200° erfolgende T r o c k n u n g , bei der die natürliche Nässe ausgetrieben wird, zur Rö s tu n g , die je nach E igenart des Erzes etwa im Bereich zwischen 700 und 1000° bei einem Koksbedarf von meist 2 bis 5 % vor sich geht. Bei einigen Erzen, z. B. schwefel- und kupferkies
haltigen Siegerländer Spateisensteinen, verläuft infolge der hohen Reaktionswärme und der W ärme aus Schwefel- und
4) C. P o p p : S tahl u. Eisen 58 (1938) S. 224/31; E . K a y e n - b u r g : S tahl u. Eisen 58 (1938) S. 276/79.
5) Stahl u. E isen 57 (1937) S. 1373/81 (W ärm estelle 251).
70 71 78 73
Bild 2. E rzvorbereitung u n d M etallgehalt.
O V ersu ch ssin teru n g , O B etrie b ssin te ru n g .
Bei etwa 6 % Koks im Roherz beginnt die S in te r u n g , die bei dem im Schaubild dargestellten manganhaltigen Inlandserz nach eigenen Betriebsversuchen bei etwa 12%
Koks die günstigste Stück- und Geröllbildung ergibt.
Die Versuche wurden m it einer kleinen Sinterpfanne vor
genommen, die die Nachbildung des Rostwagens eines Dwight-Lloyd-Sinterbandes darstellt und der Betriebs
sinterung praktisch gleiche Betriebsverhältnisse ergibt. Eine Versuchsdurchführung im großen konnte wegen der Unmög
lichkeit, gewichtsmäßige Erhebungen bei der Größe der Betriebsanlagen einwandfrei durchzuführen, und den Ver
lustmöglichkeiten bei der Möllermischung, der Förderung zum Sinterband usw. nicht in B etracht kommen. Die Sinter
fläche der Versuchspfanne von 400 • 415 m m 2 bestand aus einem Rost von schmiedeeisernen R oststäben; die Pfanne g estattet die Sinterung einer Roherzmenge von ~ 35 kg, entsprechend einer Schichthöhe von 200 mm. Der Absauge- stutzen wurde an die Saugleitung des Betriebssinterbandes angeschlossen und der Saugzug durch eine Drosselklappe so geregelt, daß er dem in den Saugkästen der Betriebsanlage herrschenden U nterdrück von 220 bis 300 mm W S entsprach.
Der fertige Sinter wurde durch Kippen der Pfanne heraus
gestürzt. Gezündet wurde durch eine über der Pfanne an
gebrachte, m it Koksofengas gespeiste Zündhaube. Ein Rost
belag wurde bei den Versuchen nicht verwendet, um das gesamte Gewicht des reinen Sintergutes feststellen zu können. Die Zünddauer betrug — entsprechend den Be
triebsverhältnissen — 1,5 min, die Sinterdauer 13,5 min;
dies entsprach einer praktischen Sinterbandgeschwindigkeit von 1,15 m/m in.
Anteil in %
11. August 1938. K . G v lh m a n n : H ochcifen entlaslun g durch w ä rm t technische M ö U crvo rb ereitu n g . S ta h l und E isen . 859
Z a h len ta fe l 1. S i e b a n a l y s e d e s A g g l o m é r a t s d e r V e r s u c h s s i n t e r u n g e n . K o rn g rö ß e
m m
K o rn g ro ß e n a n te il des S in te rs in %
i 5,9 1 1,S 8,5
K o k ssatz in %
11,5 11,7 12,4 12,5 13,0 ;
S ta u b (u n te r 1 m m ) . . . 11,48 8,64 17,52 6,02 6,28 8,98 6,58 4,19 F e in (1 bis 5 m m ) . . . 54,69 43,79 30,99 37,04 34,38 27,93 13,37 G eröll (5 bis 50 m m ) . . . 34,05 36,67 38,69 59,07 50,08 55,01 62,30 71,89 S tü c k e (ü b e r 50 m m ) . . 0,00 0,00 0,00 3,92 6,60 1,63 3,19 10,55 ZurErm ittlung desM e t a ll -
g e h a lte s im A g g lo m é ra t wurden weitere Versuche m it Kokssätzen bis zu 13% durch
geführt (B ild 2). Die erm it
telten Werte stim m ten m it den aus dem Sinterfaktor ( Bild 1) errechneten überein, d. h.
durch Röstung stieg der Eisengehalt von 21% im Roherz auf etwa 28% und durch Sinterung bis auf 34% .
Um Aufschluß darüber zu bekommen, wie durch eine wärmetechnische Behandlung sich die S t ü c k i g k e i t des E rz e s verändert, wurden einige Untersuchungen in dieser Richtung durchgeführt, die in Bild 3 den Einfluß des Koks
satzes und dam it derBrenn-bzw. der S intertem peratu
ren zeigen. W äh
rend bei Beginn der Sinterung m it 6 % Koksgrus noch keine Stücke ( >
50 mm) festzustel
len waren, jedoch schon etwa 35%
Geröll — die vom H ochöfner gerade bevorzugte K orn
größe — neben 55% F ein und 10% Staub, steigt bei vollkommener Sinterung m it 12
% Koks der Stück- und Geröllanteil auf über 70% ,während der Anteil an Feingut und Staub stark abnim m t und nur noch knapp 30% ausm acht.
Als guter und für den Hochofenbetrieb besonders ge
eigneter Sinter ist ein Agglomérat zu bezeichnen, das vor
wiegend aus Geröll und Stücken von blau
schwarzem Aussehen m it einer Korngröße von 10 bis 60 m m besteht. Der Gehalt an Staub und Fein (unter 5 mm Korngröße) soll möglichst klein und das Agglomérat nicht zerreiblieh sein. Außerdem soll der Sinter ein hohes spezifisches Gewicht be
sitzen (Anteil an Eisen + Mangan). Mit steigendem Kokssatz wurde die Beschaffen
heit des Sinters besser. Wie Zahlentafel 1 zeigt, steigt bei höheren Kokssätzen der An
teil an grobstückigem, durchgesintertem Erz (Geröll -|- Stücke) von 34% bei 6% Koks auf 82,4% bei 13% Koks, während der Gehalt an Staub und Fein von 66% auf 17,5%
sinkt. Bis zu einem K oksgehalt von 8,5% sind bei diesem Erz überhaupt keine Sinterstücke über 50 mm erzielt worden.
Ein auf dem Sinterband der Betriebsanlage m it 13% Koks durchgeführter Großversuch deckt sich sehr gut m it den Ergebnissen der Versuchspfanne. (Vgl. Zahlentafel 1 und Bild 1 und 2.)
Von den gleichen Sinterproben wurde m ittels Pykno
meter das s p e z if is c h e G e w ic h t erm ittelt. Auch dieses nimmt m it steigendem K okssatz entsprechend der besseren Reduktion des Erzes zu. W ährend das spezifische Gewicht des Roherzes im M ittel 3,36 b eträg t, steigt es im gesinterten Gut auf 3,95 bei einem Kokssatz von 12,7% .
Es wurde schon erw ähnt, daß die E igenart des Erzes m it
bestim m end für R östung u nd Sinterung i s t : Chemische Zu
sammensetzung, mineralogischer Aufbau, physikalische Be
schaffenheit, A rt der Beimengungen usw. sind ausschlag
gebend. Auch eignen sieh nicht alle Erze zu dieser A rt der Aufbereitung; so zerfallen z. B. verschiedene Roherze bei der Röstung völlig zu Staub.
In Bild 4 wurde versucht, an H and von Betriebsunter
lagen, Veröffentlichungen aus dem Kaiser-W ilhelm -Institut für Eisenforschung, Düsseldorf, und aus dem Fachschrifttum R ö s t - u n d S i n t e r t e m p e r a t u r e n der wichtigsten deut
schen Erze zusammenzustellen. Die Verhältxiisse beim Siegerländer Spateisenstein, der ja schon seit langen Jahren geröstet wird, liegen sehr günstig: Niedrige R östtem peratur m it teilweise recht niedrigem Brennstoffverbrauch, Sinte
rung bei etwa 900°, Beginn des Sc-hmolzes bei rund 1000°.
Die Uebersicht zeigt aber deutlich, daß m an die Erfahrungen m it dem Siegerländer S pat nicht als Vorbild für die wärme
technische V orbereitung der anderen kieselsäurehaltigen Erze nehmen kann. So liegt z. B. die betriebsmäßige R öst
tem peratur für Porta-R oherz bei mindestens 1000°, für Gut- madinger Baden-Dogger bei rd. 850°, der Erweichungsbe
ginn dieses Baden-Doggererzes bei 1065° und die haltlose Erweichung, also Schmolzbildung, bei 1130°. Nach einer persönlichen M itteilung von W. Oelsen wurde bei unreduzier
tem P orta-E rz eine Schm elztem peratur von 1460°, für Gut- madinger Dogger eine solche von 1350° festgestellt. F ü r Salz
gitter-E rz werden R östtem peraturen zwischen 950 und 1050°
angegeben; zweckmäßig scheint jedoch bei diesem teilweise aus Mulm und aus großen in der H itze leicht zerfallenden Stücken bestehenden Brauneisenerz die Sinterung zu sein.
Sinterung zweckmäßig erscheinen? Die Zusammenstellung in B ild 5 gibt hierüber Aufschluß: Die in B etracht kommen
den wichtigsten Inlandserze sind nach einer bestimm ten Reihenfolge nach dem Anteil an Glühverlust (Kohlensäure + H ydratw asser) und natürlicher Nässe geordnet, bezogen auf 1000 kg Eisen. An ungünstigster Stelle steh t P orta-E rz m it 1140 kg C 0 2 + H ydratw asser und 200 kg natürlicher Nässe, insgesam t 1340 k g /t F e, während das w ürttem - bergisc-he Doggererz (Geislingen, Wasseralfingen) im Mittel n u r 560 kg Glühverlust -f- Nässe je t Fe aufweist. Der Eisen- 70
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Bild 3. Zusam m enhang zwischen Kokssatz un d K orngröße b e i der
E rzvorbereitung.
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B ild 4. R öst- u n d S in tertem p eratu ren der verschiedenen Erze.
Franken Dogger (Pegnitz)
Sehmiede-1 Baden- I Porto | fe /d | Dogger \ Kalkstein
B isenerzer M inette Rohspat
Welche Erze wird m an nun wärmetechnisch vorbereiten, d. h. welche V o r a u s s e t z u n g e n lassen eine R östung oder
860 S ta h l und E isen. K . O u th m a n n : H och o fen en tla stu n g durch w ä rm etech n isch e M ö llervo rb ereitu n g . 58. Jahrg. Nr. 32.
gehalt dieser Erze ist im linken Schaubild, Glühverlust und Nässe im m ittleren Teil eingetragen; außerdem ist bei den Erzen angegeben, ob sie betriebsmäßig schon geröstet (oder gesintert) werden, oder ob durch Versuche die Eignung für eine Röstung erm ittelt wurde. Man kann sagen, daß etwa
Fe-Geha/f / r /
\ \
(
\
/
/
J\
Wie stark die wärmetechnische Vorbereitung des Möllers den K o k s v e r b r a u c h im H o c h o f e n beeinflußt, zeigen die Zahlentafeln 2 und 3 sowie Bild 6 für badischen, fränkischen und württem bergischen Dogger, für P orta-, Salzgitter-Erz und Minette, deren Koksverbrauch bei der Verhüttung als Roherz, Rösterz und Sinter ange
geben wird. Außerdem sind die Koksverbrauchszahlen eines kie
selsäurereichen Erzes (phosphor
haltiger Chamosit m it 35% Fe) bei V erhüttung m it rohem Kalkstein und bei Verwendung gebrannten Kalkes wiedergegeben. Der Unter
schied zwischen dem durchBerech- nungen erm ittelten und dem prak
tisch im Großversuch festgestell
ten Koksverbrauch beiVerhüttung von badischem Dogger-Rösterz (860 gegen 1053 k g /t Roheisen) ist
=SiOg-reiche Erze Fe-Gehalt im Ho herz in °/o
Feinerz-Sinterung Röstung
Röstun/, isoo teoo sooo o
koksersoarnis durch köstuna
1 1
\
\
\
1 1
v
Glühverlust+Nässe in k g /l Fe nerz m u/o
Bild 5. Koksersparnis durch E rzröstung.
300 OOO koksersparnis
in ftff/lFe
von 600 Vg Glühverlust + Nässe je t. Fe eine Röstung oder, wenn m an noch weiter gehen will und es die E igenart des Erzes erfordert, auch eine Sinterung wünschenswert er
scheint. Bei geringeren Gehalten an Kohlensäure und Hydratw asser ( = Glühverlust) und natürlicher Nässe als
V////A Trockenkoksverbrauch I l Trockenkoksersparnis
1530
klären, daß der bei der Röstung vorhandene Erzkohlenstoff ver
braucht wurde und auch noch eine weitere O xydation der an Kohlensäure gebundenen Eisenoxyde eintritt. Außerdem war die Gichttemperatur beim V erhütten der trockenen Rösterze gestiegen. Voraus-
Z a h len ta fel 2.
M ö l l e r v o r b e r e i t u n g u n d K o k s v e r b r a u c h . (A uf G ru n d von S c h rifttu m s a n g a b e n 1), p ra k tisc h e n
su ch en u n d B e rech n u n g en .)
Ver-
Erz K o k s v erb rau c h
k g /t R o h e ise n
K oks
ersparnis (in °„) D o g g e r:
R o h erz, f e i n ... 1524) i. M. — R o h erz, s t ü c k i g ... 1 1 4 2 / 1333 25 R ö ste rz , rech n erisch . . . . 860 35,5 R ö ste rz , G ro ß v ersu c h . . . . 1053 21 M in e tte :
R o h e r z ... 901 — R ö s t e r z ... 830 7,9 50 % S in te r2) i m M öller . . 783 13,1 K la d n o , S i 0 2-reiches E rz vo n
N u ts c h itz 3) :
v e r h ü tte t m it K a lk s te in . . 1039 v e r h ü tte t m it g e b ra n n te m
H o c h o f e n k a l k ... 868 16.5
koherz koherz getp0CRn. geröstet geröstet fern stucR/g (Großversuch)
0 o g g e r - E r z
Bild 6. K oksverbrauch bei Erz- und K alksteinvorbereitung.
ka/kstem\gehrko/ktem^ Tt U? :>
SiO g-reiches E rz > Stahl 11' (H/adno)
J) S tahl u. E isen 57 (1937) S. 1373/80.
2) H ö h ere S in terg e h alte als 60 % im M öller infolge g erin g erer S c h a c h ta rb e it zu u n zulässigen
führen Gicht- E is en 54 (1934) S. 509/12.
600 k g /t Fe übersteigen meist die Röstkosten die Koks- erspam is im Hochofen. Besonders günstig liegen für die Sinterung die Verhältnisse bei kieselsäurereichen Erzen wie Pegnitz, Salzgitter, badischem Dogger von Gutmadingen und Zollhaus Blumberg, württembergischem Dogger von Geis
lingen und Wasseralfingen. K alkhaltige Erze erfordern zur Kohlensäure-Austreibung einen höheren Koksverbrauch und verw ittern nach der Röstung oder Sinterung leicht. Im rechten Teil des Bildes 5 ist die durch eine Röstung sich er
gebende gewichtsmäßige Koksersparnis für verschiedene Inlandserze, ebenfalls bezogen auf 1000 kg Eisen, einge
tragen, die z. B. für P orta-E rz bei s a u r e r Schlackenführung 540 kg K oks/t Fe beträgt, bei einem Gesamtkoksverbrauch von etwa 1600 k g /t Roheisen.
Z a h le n ta fe l 3. K o k s v e r b r a u c h b e i s a u r e r V e r h ü t t u n g v e r s c h i e d e n e r I n l a n d s e r z e .
(A uf G ru n d vo n U eb ersch lag srech n u n g en .) K o k sv e rb rau ch (tro c k en ) in k g /t RE.
Erz R o h erz
stü ck ig R österz
N aß ko n ze n trat
g esin tert B a d e n -D o g g e r... 1570 1180 1055 P o r t a ...
— (1053)1) —
1575 1170 —
S a l z g i t te r ...
(1500)
—
—1490 13152) 10753)
F ra n k e n -D o g g er . . . . 1735 17002) 10703) W ü rttem b e rg -D o g g e r
(G eislingen) . . . 1450
_
(1400) — —
') I n K la m m e rn () p ra k tis c h e r V erh ü ttu n g sv ersu ch . 2) S in te rg u t. 3) K o n z e n tra t g e sin te rt.
11. A ugust 1938. K . G u th m a n n : H o c h o fe n e n tla stu n g d u rch w ärm etech n isch e M ö llervo rb ereitu n g . S ta h l und E isen . 861
Zahlentafel 4. B e t r i e b s z a h l e n v o n E r z r ö s t ö f e n .
Erz- und O fenart
R ö sterz-E rzeu g u n g
R österz-Erzeugung, be
zogen au f den n u tz ba ren O feninhalt oder den O fen q u ersch n itt
W ärm eaufw and B rennstoffverbrauch Zusatz an F ein erz u n ter
20 m m B e m e rk u n g e n t/2 4 h k g /h k g /m3 k g /m2 • h k c a l/t R ö stg u t je t R ö stg u t 0//o
Siegerländer Spateisenstein Siegerländer Sehachtröstöfen Siegerländer R östöfen, a lt .
Siegerländer Röstöfen, neu .
Neuer Siegerländer Saugzug
ofen (Füsseberg) . . . . Neuer Siegerländer Saugzug
ofen (Füsseberg) . . . . Doppelkegelofen m it n a tü r
lichem Z u g ...
30—60 9— 20
45— 60
150
120
60
1250— 2500 375— 855
1870— 2500
6250
5000
2500
500— 1100
530— 720
440
350
— 250
62— 137
150—200
500
450
80
110 000— 130 000 0
157 000
0
45 000— 50 000
250 000
4 bis 8 % , te ilw .2 % 4,5 bis 5 % (K oks)
2 ,2 5 % (K oks)
o ,o %
0,5 %
2,8 %
25
9
22
9
S iegerländer Spat.
A lter H erd o rfer Schachtofen, 2,8 m D m r., 3 m H öhe, 6,1 m2 Q uerschnitt, 18,4 m 3 In h alt.
G rube San F ern an d o b. H e r
d o rf: O fenquerschnitt 3 x 4 m 2, H öhe 7 m ; O feninhalt 84 m 3; 24,5 t R o stsp at je A rb eiter u n d Tag. K oks
größe 12 bis 40 m m ; 50 % Fe u nd 10% Mn im R ö stg u t (R o h sp at: 33% F e; 6,70%
Mn).
S p a t I , Ofenhöhe 10,80 m ; 1. D m r. 3,80 m (200 m m W S U n terd rü ck ) 11,3 m 2; 122 m 3.
S p at H , Ofenhöhe 10,80 m ; 1. D m r. 3,80 m (200 m m W S U n terd rü ck ) 11,3 m 2; 122 m 3.
S p a t I , Ofenhöhe 7,90 m ; g rö ß te r D m r. 6,30 m , u n te re r D m r. 5,40 m . Steirischer Spateisenstein
(Eisenerz, O esterreich) Alte Schachtöfen (S treufeuer) A pold-Fleißner (G as -f- im Ofen
vorgew ärm ter W ind) . .
A pold-Fleißner (G as 4- im Ofen vorgew ärm ter W ind) . . Neue S chachtröstöfen m it
S t r e u f e u e r ...
10— 15
~ 300
~ 500
58— 60
415— 625
12 500
~ 20 000
2400— 2500
200— 300
6450— 11000
700
2500
650 000
160 000— 250 000
170 000
160 000— 205 000
100 kg K oks ( = 10 % )
G ichtgas ~ 300 N m 3/t oder B raunkohlen-Ge- n erato rg as (4 bis 6 % )
B raunkohlen-G ene- ra to rg a s (3,5 bis 3,6 % )
4 bis 5 %
8— 15
0— 20
25
60 m3 G esam tin h alt; kein K raftau fw an d erforderlich.
K raftau fw an d 5 bis 10 k W h /t R österz (V erw endung von G ichtgasl)
R oherz: 35% F e ; 35% C 02 + h2o
R ö stg u t: ~ 4 8 % F e, 11%
CaO, 7 % S i0 2.
K ein K raftau fw an d . Erze deutschen V o rk o m m e n s
Trocknung au f 85 % . . . Austreiben des H v d ratw assers
auf 82 % ...
Röstung auf 70 % . . . .
Schachtofen m it S treufeuer . S c h a c h trö s tö fe n ...
Trockentromm el (8 5 0 °). . .
D re h o fe n ... 400— 500 17 000-20 000 3500—4500 500 600— 800
~ 112 000/t E rz
~ 155 000/ t E rz
~ 250 0 0 0 /t E rz
~ 125 000
~ 285 000
2,8 % Rohkoks
3,5 % Rohkoks
3 bis 4 % Rohkoks
3 bis 4% (W aschgrieß) 2,4 bis 2,8 % B rau n k o h len b rik etts oder B raunkohle: 3
. bis 3,5 % G eneratorgas (8 bis
12,5 % )
-
17 bis 2 5% F e im feuchten E rz,
~ 3 0 % F e im R österz.
Im E rz : 6 bis 8% H 20 , 16 bis 20% G lühverlust.
R ö ste rz : 2 b is 3 % G lü h v erlu st;
A nreicherung auf 27 bis 30 % Fe.
A u streib u n g d er N ässe von 12 auf 1 bis 2 % . Eisenausbringen: 70 bis 9 0 % .
Spanischer Spateisenstein (B ilb ao )
S c h a c h t o f e n ...
Erze vom Oberen See“
( N o rd a m e rik a ) Schachtofen ...
150
8,5 6250
350
1500 - 150 000— 170 000 2 ,2 5 % Kohle
5,2 % Oel
- Ofenhöhe 12,50 m , 1. D m r.
4,10 m.
R oherz 49 % F e im T ro c k n en ; R österz 52 % Fe.
setzung für eine Senkung des Koksverbrauchs durch E rz
vorbereitung ist also, daß die Betriebsbedingungen des Hochofens, also z. B. die G ichttem peratur, gleichbleiben und bei der Röstung oder Sinterung keine Aenderungen und Verluste im E rz auftreten.
Einen Ueberblick über B e t r i e b s z a h l e n v o n E r z r ö s t öfen gibt Zahlentafel 4. Es handelt sich um eine Zusammen
stellung von A ngaben aus dem neueren S chrifttum und Unterlagen der 'Wärmestelle Düsseldorf. Die Tafel ist ge
ordnet nach Erzsorten, Betriebsangaben über die Oefen, über spezifische Leistung, bezogen auf den Ofenraum oder den Ofenquerschnitt, über den W ärm eaufwand in k ca l/t R öst
gut und über den B rennstoffverbrauch. W as die R ö s t k o s te n betrifft, so w ird m an im großen D urchschnitt m it 1.50 bis 2 , 5 0 X # / t R östgut rechnen können. Die Zahlen
tafel 5 gibt eine Zusammenstellung von A ngaben aus dem Schrifttum über die R ö s t k o s t e n für verschiedene Ofen- b au a rten :
einen
Siegerländer doppelkonischen Schachtofen, alten Schachtofen in Donawitz,
Apold-Fleißner-Ofen,
neuen Siegerländer Schachtofen, Spateisenstein-Schachtofen in Bilbao.
Die Röstung selbst kann in Schacht- oder D rehtrom m el
öfen sowie in Rost- oder Sinterpfannen oder auf dem D wight- Lloyd-Band durchgeführt werden. Bei der Schachtofen
röstung wird die S tr e u f e u e r b e h e i z u n g , also die Bei
mischung von 3 bis 12% Koksgnis zum Roherz je nach der Erzbeschaffenheit, oder G a s b e h e i z u n g — Generatorgas oder Gichtgas wie z. B. in den Apold-Fleißner-Oefen — an
gewendet. Der W ärm everbrauch beträgt im M ittel 200 000 kcal/t Rösterz: bei kalkhaltigen Erzen liegt der W ärm ever
brauch höher, bei kieselsäurereichen niedriger. Setzt sich das zu röstende E rz nur aus E isenkarbonaten (z. B. S pat
eisenstein) zusammen, so besteht praktisch kein W ärme-
862 S ta h l und Eisen. K . G u th m a n n : H o ch o fen en tla stu n g durch w ärm etechnische M ö llervo rb ereitu n g . 58. Jahrg. Nr. 32.
Z ah len ta fel 5.
E r z r ö s t k o s t e n v e r s c h i e d e n e r O f e n a r t e n . R östisosten in JMt'fX, R oherz
K o ste n b e i N e u an la g en d o p p el
k o n isch e r S ch ach t
ofen S ieger
lan d 1) a lte r S ch ach t
ofen D o n a
w itz2) Apold- Fleißner-
Ofen3) n e u e r S ch ach t
ofen Sieger
la n d 4) S chacht
ofen S p a t
eisen
s te in B ilbao5) B ren n sto ff
(K o k s 25 JU C jt) 1,55 1,07 0,34 0,55 0,61
S tro m (5 P f./k W h ) — — 0,28 — 0,15
L ö h n e 6) ... 0,40 0,20 0,07 0,20 0,15 I n s ta n d h a ltu n g . . 0,05 0,05 0,06 0,02 0,16 T ilgung u n d V er
zin su n g (2 0 % ) . 0,80 0,80 0,30 0,60 0,19 W ertv e rm in d e ru n g
d u rc h K o k sasch e
im R ö s tg u t . . 0,05 (0,05)7) 0,03 V erlade
k o sten 0,34 R ö stk o s te n
ZMCft R oherz 2,85 2,17 1,05 1,40 1,60
R ö stk o ste n
JtJ C jt R ö ste rz 8) . 4,08 3,10 1,50 2,00 2,20 A n m e r k u n g . K o s te n des R ö stg u tzie h en s vo n H a n d : 0,24 Ji’JZ'/t; m itte ls se lb s ttä tig e n T e lle ra u s tra g s : 0,10 .yi’.Ä'/t.
[T ag esleistu n g v o n 144 t /T a g 9).]
4) S ta h l u. E isen 42 (1922) S. 1673/77. 2) A rch. Eisen- h ü tte n w . 1 (1927/28) S. 725/27. 3) S ta h l u. E isen 47 (1927) S. 2061/67. 4) S ta h l u. E isen 48 (1928) S. 14/15. 5) S ta h l u.
E isen 48 (1928) S. 1835. 6) L o h n k o ste n fü r A nfuhr, A bziehen u n d O fenbedienung. 7) I n S te ie rm ark ist das E rz basisch, d a h e r is t der W ert n u r vergleichsw eise angenom m en. D u rch B ren n sto ffasch e t r i t t ta ts ä c h lic h eine W ertsteig e ru n g e in 2).
8) A u sb rin g en vo n 70 % a ngenom m en. 9) A rch. E isen - h ü tte n w . 11 (1937/38) S. 271.
verbrauch6), da die Oxydation des entstandenen Eisen
oxyduls zu Eisenoxyd mehr Wärme einbringt, als die Spal
tung der Eisenkarbonate erfordert. Bei m it Gichtgas be
heizten Schachtöfen (siehe Apold-Fleißner-Ofen, Zalilen- tafel 4) werden etwa 300 N m 3 G iehtgas/t Röstgut verbraucht.
Die L uft w ird unten im Ofen m it einem Druck von etwa 1400 mm WS eingeblasen. Sie dient zur Erzkühlung, wobei gleichzeitig eine Vorwärmung der Luft auf etwa 650° erfolgt.
Z a h len tafel 6.
E r z r ö s t k o s t e n b e i S t r e u f e u e r b e t r i e b u n d b e i G
eisen-, sondern auch kalkarm en Erze die Frage der K a lk w i r t s c h a f t d e r H o c h o f e n w e r k e in den Vordergrund, zumal man sich m it der Absicht träg t, zur Koksersparnis im Hochofen an Stelle von rohem Kalkstein gebrannten Kalk zu verwenden, womit auch die F rage der Beheizung der Kalkschachtbrennöfen, die schon vor Jahren von der W ärmestelle Düsseldorf erörtert w urde7), aufgerollt wird.
Der K a l k s t e i n z u s c h l a g bei der V erhüttung eisenarmer Inlandserze erreicht oft einen wegen seiner Höhe über
raschenden W ert. Selbst beim sauren Schmelzen (Sclilacken- kennziffer p = — — = 0,7 -f- 0,8; nach W. Lennings3)CaO
b lU 2
scheint der Betrieb mit einem Kalk-Kieselsäure-Verhältnis der Schlacke von etwa 0,75 der günstigste zu sein) beträgt für manche Inlandserze der Kalksteinzuschlag weit über 1000 k g /t Roheisen. Bei einem lOOprozentigen Salzgitter-Erz- Möller sind z. B. 1150 kg, bei basischem Schmelzen sogar 1450 kg, beim Pegnitzer Franken-Dogger 1540 kg Kalkstein je t Roheisen erforderlich gegenüber etwa 50 bis 200 kg bei einem üblichen Thomas- oder Stahleisen-Möller.
Wie schon eingangs erörtert wurde, erfordern diese hohen Kalksteinmengen eine beträchtliche M e h r a r b e i t im H o c h o f e n s c h a c h t. Der Hochofen würde also durch Aufgabe von schon gebranntem K alk weitgehend entlastet werden können. Diese E n t l a s t u n g äußert sich in einer Senkung des K oksverbrauches: Im D urchschnitt kann m an im prak
tischen Betrieb m it einer Kokserspamis von etwa 30 kg Koks rechnen, wenn m an an Stelle von 100 kg r o h e m Kalkstein im Hochofen g e b r a n n t e n K alk verh ü ttet. B eträgt also der Kalksteinbedarf für einen aus Inlandserzen bestehenden Möller etwa 700 k g /t Roheisen, so ergibt sich bei Verwendung von gebranntem Kalk eine E rsparnis von ~ 200 kg Koks je t .Roheisen. Nach E. B a u m g a r t n e r 8) haben die günstigen Auswirkungen und Ersparnisse beim Hochofenbetrieb auf Koksverbrauch, Ofengang, Roheisenerzeugung und -Z u
sammensetzung durch die Aufgabe von gebranntem Kalk zum Dauerbetrieb geführt. Um einen Ueberblick über die
Höhe des K o k s v e r b r a u c h s i c h t g a s b e h e i z u n g .
a) B re n n sto ff: K o k s g r u s .
B re n n sto ffv e rb ra u c h : etw a 5 % , bezogen au f d as R ö ste rz , d. h. 50 kg K oks- g r u s /t R ö sterz.
b) B re n n sto ff: G i c h t g a s (H „ = 890 k c a l/N m 3).
B re n n sto ffv e rb ra u c h : 250 N in 3/ t R ö sterz.
R ö s t k o s t e n i n J U C /t R ö s t e r z :
B re n n sto ffk o sten . . . 1 2 j ? ^ f /t K oksgrus 0,40 J?Jf/1 0 0 0 N m 3 >) 2,50 J ? ,# /1 0 0 0 N m 3
B r e n n s t o f f ... 0,60 0,10 0.63
L öhne ... 0,27 0,27 0,27
I n s ta n d h a ltu n g . . . . 0,03 0,03 0,03
T ilgung u n d V erzinsung
D 5 % )
...
0,85 0,85 0,85S o n s t i g e s ... 0,25 0,25 0,25
E rz rö s tk o s te n
in sg esam t 2,00 1,50 2,03
*) N u r G asreinigungskosten.
Zahlentafel 6 bringt in einer Gegenüberstellung die E r z r ö s t k o s t e n b e i S t r e u f e u e r b e t r i e b u n d b e i G i c h t g a s b e h e iz u n g . Im ersten F all ist als Brennstoff Koksgrus m it einem Preis von 12 ,y?.if/t, im zweiten F all Gichtgas m it einem unteren Heizwert von 900 kcal/N m 3 gewählt. Be
w ertet wurde das Gichtgas m it 0.40 J tJ l bzw. 2.50 j?Jf/4000 N m 3.
Die Bedeutung, die gerade den Hochofenbetrieben für die zukünftige Eisen- und Stahlerzeugung der deutschen Eisen
werke zukommt, stellt m it der V erhüttung dieser nicht nur
6) E . P l o t z k i : Arch. E isenhüttenw . 11 (1937/38) S. 263/72.
b eid er V erhüttung m it r o h e m K alkstein zu geben, ist im oberen Teile des Bildes 7 der K oksverbrauch verschiedener Inlandserze bei saurem Schmelzen, geordnet nach der Höhe des Kalksteinzuschlags, angegeben. Die durch die V e r
h ü t t u n g v o n g e b r a n n te m K a lk im Hochofen beim s a u r e n Verfahren sich erge
bende K o k s e r s p a r n i s ist im unteren Teile des Bildes 7 eingezeichnet. F ü r Salz- gitter-E rz ergibt sich eine Kokserparnis von etwa 350 kg, bei Geislinger Dogger von 200 k g /t Roheisen. Fiir Pegnitz-Roherz m it einem K oksverbrauch von etwa 1600 k g /t Roheisen beträg t z. B. die Ersparnis durch Ver
hüttung gebrannten Kalkes rd. 450 k g /t Roheisen, d. h. der Gesam tkoksverbrauch würde von 160 auf 115% . bezogen auf die Roheisenerzeugung, heruntergehen. Bei b a s is c h e r Schlackenführung liegen die Ersparnisse selbstverständlich noch wesentlich günstiger, da der Kalkzuschlag hierbei bis
') G. N e u m a n n : Ber. Stahlw .-Aussch. Yer. Dtsch. Eisen- hiittenl. N r. 52 (1919).
8) S tahl u. Eisen 54 (1934) S. 509/12.
11. August 1938. K . G u th m a n n : H o c h o fe n e n tia stu n g durch icärm etech n isch e M ö llm o r b e r e itu n g . Stah l und E isen. 863
auf die doppelte Menge gegenüber dem sauren Schmelzen ansteigen kann.
Durch die V erhüttung von gebranntem K alk im Hoch
ofen entstehen um die Höhe der Kalksteinbrennkosten höhere Einsatzkosten, denen aber die Ersparnisse im Hoch
ofen an Koks gegenüberstehen. Da in erster Linie das K a l k s te in b r e n n e n m it G ic h t g a s in Frage kom m t, für das zum
7800
a ) Hobsnerbrauch bei saurem Schmelzen
1200
eoo voo
200
0
hgflRE 600
300 200 100
0
li 1 boherz (p= 0,7 bis 0,8) r-.
M geraster
F
!T
m
-
-
1
1 Porta 6eis/inger 1 Salz- Pegnitznormaler Möller Oogger [ gitter
Wasseralfingen i
__
L m f>r*£j£. I
" •
1
ur
____-___
200 ¥00 000 800 1000 1200 1¥00 1600 Halbsteinzuschlag in b g /lb E
J L. _1_
P o W ™ ^ ^S c P m ie O e fe lä / \ Stahleisenmoller 3 W asseralfingen Sa,23,tfer Bild 7. K oksverbrauch bei saurem Schmelzen imd K okserspam is bei V erh ü ttu n g von gebranntem Kalk.
Z a h len ta fel 7.
K a l k s t e i n b r e n n e n m it G i c h t g a s (H a = 890 kcal X m ! ).
D u rc h sa tz e tw a 150 t K a lk s te in 24 h.
B ren n sto ff 710 X m 1 G icht gras t K a lk stein L o h n e ... 1 M ann je O fen u n d S ch ich t S tro m 1)
A u fw an d fü r S ch m ie
ru n g u n d H ilfsstoffe K o ste n fü r I n s ta n d h a ltu n g u. a. . . . G u t s c h r i f t ...
31 k W h t K a lk stein 1,8 P f ./t K a lk ste in 20 Pf. t K a lk ste in
E rlö s au s dem bei B re n n en a n fallen d en K a lk s ta u b (etw a 5 bis 20 °ö des K alk stein g ew ich tes).
V erw en d u n g : B eim isch u n g bei d e r F e in e rz sin te ru n g o d er als D ü n g ek alk .
1) F ü r S ch räg au fz u g , G ich tv e rsc h lu ß , V e n tila to r, m ec h a nischen K a lk a u s tra g , A bsiebung.
Z a h len ta fe l 8.
K a l k b r e n n k o s t e n b e i G i c h t g a s b e h e i z u n g . (O fen leistu n g e tw a 150 t K a lk s te in 24 h.)
K o sten
B re n n k o ste n in ,z K a lk ste in 710 27m1 G ich tg as t K alk ste in
(890 k cal 27m1)
3,00JZjT 1000 3 ,5 0 * # 1000 0,40jSjT 1000
Vm1 Km1 27 m1
B r e n n s t o f f ... 2.13 1.78 0.28 S tro m 1) ... 0.64 0,64 0.64 L öhne ... 0.06 0,06 0.06 In s ta n d h a ltu n g . . . . 0.20 0,20 0,20 T ilg u n g u n d V erzinsung
(15 ? i , ) * ) ... 0.50 0,50 0,50 S ch m ieru n g u n d H ilfs
sto ffe ... 0.02 0.02 0.02 B re n n k o sten , X X t K a lk
s te in ... 3.55 3.20 1,70 B re n n k o sten , X X t g ar
g e b ra n n te r K a lk 3) . . 6.30 5,70 3.00
„ H o ch o fe n “ -K a lk 4) . . ( ~ 4,70) ( ~ 4.25) ( ~ 4.00)
Bild 8. K alkbrennkosten.
(G ichtgas u n d Koksofengas.)
Teil bei den großen anfallenden Mengen auf den H ü tte n werken keine Verwendung m ehr vorhanden ist, sind im folgenden die Brennkosten auf diese Beheizungsart bezogen, wobei das Gichtgas verschieden verw ertet wurde: Im all
gemeinen wird m an m it einem Preis von 2.50 bis 3 X X , 1000 Km3 Reingas rechnen. Da aber gerade an die ^ erwendung des Uebersehußgases gedacht ist. wurden außerdem auch nur die Gasreinigungs- u nd -kühlungskosten in Höhe von 0,40X 1? je 1000 A m 3 eingesetzt. Die Bewertungsgrund
lagen für Kalksteinbrennöfen m it G ichtgasbeheizung8) sind in Zahlentafel 7 zusammengestellt.
') 2 P f./k W h . a) B ei k lein e n O efen (50 t K a lk ste in ) m it H a n d a u s tra g des K a lk s : e tw a 0 ,3 5 X 1 ? t K a lk ste in . 3) ..S ta h l- w erks“ -K a lk (0 bis 1,5 ° Q COa); 1,7 t K a lk s te in = 1 t g e b ra n n te r K a lk . 4) H a r te r fe ste r ..H o c h o fe n " -K a lk (10 bis 20 % COs); 1.35 t K a lk ste in = 1 t g e b ra n n te r K a lk .
Ueber die K a l k b r e n c k o s t e n geben Zahlentafel S und Bild 8 Aufschluß. Je nach der Bewertung des Gichtgases liegen die Brennkosten zwischen 1,70 und 3,55 X # 1000 kg Kalkstein (einschl. K apitaldienst von 0.50 X X t).
In Bild 8 sind die Angaben auf g e b r a n n t e n K alk be
zogen: Legt m an der Berechnung weichen, milde gebrannten
„Stahlw erks“-Kalk m it vollkommen ausgetriebener Kohlen
säure (Restgehalt im gebrannten K alk 0 bis 1.5° 0 CO,) zu- Kalkstein gründe, so ist der Liinrechnungsfaktor von —- — —
ö gebrannter Kalk
= 1.7 bis 1.8; bei schnell durchgesetztem ..Hochofen"-K alk m it Restgehalten von noch 10 bis 25% CO, h a t m an m it F aktoren von 1.3 bis 1,6 zu rechnen. D em nach erfordert das K alkbrennen m it Gichtgas (H a = 890 kcal A m 3) im D urchschnitt
~ 710 A m 3, bezogen auf die t K alkstein, oder
~ 1140 A m 3, bezogen auf die t gebrannten H ochofenkalk.
oder
~ 1270 A m 3, bezogen auf die t gebrannten Stahlwerkskalk.
D am it K o k s o f e n g a s (bzw. Ferngas) wettbewerbsfähig ist. dürfte sein Preis nicht über 1.5 Pf. A m 3 betragen (vgl.
Bild 8). In der gleichen Größenordnung liegen die B renn
kosten bei Schachtöfen m it Streufeuer- oder G eneratorgas
beheizung, vorausgesetzt, daß billiger Koksgrus und billige Generätorkolile zur Verfügung stehen.
Welche Ersparnisse sind nun auf Grund dieser U nter
lagen bei der V erhüttung gebrannten Kalks im Hochofen zu 1270Nm3Gichtgas!IHa/b 260Nm3Hobsofenaas/ l Halb
V .O O r- 3 3 0
% ‘ 0,¥0 2,60 3,00 1,SO 1,36 1,20 Gichtgas Xü/lOOObm 3 Hobsofengas rtj/Hm3
864 Stah l und Eisen. K . G u th m a n n : H och ofen en tlastu n g durch w ärm etechnische M ö lle rv o rb e reitu n g . 58. Jahrg. Nr. 32.
Z ah len ta fel 9. E r s p a r n i s b e i V e r h ü t t u n g v o n g e b r a n n t e m K a l k 1) im H o c h o f e n .
K alk b ren n k o sten 2) K oks E rsp a rn is in M.tl je t E E . Möller
B re n n k o sten E rs p a rte K o k s m e h r B re n n k o ste n jRJC /t K a lk s te in J U i f t K a lk ste in 1,70 3,20 3,55 K o k sm en g e4) k o sten J t J ( h) 3,55 3,20 1,70
! G ich tg asp reis G ich tg asp reis JPJG/iOOO N m 3
JłJC f1000 N m 3 . 0 ,4 0 3) 2,50 3,00 k g /t R E . [21 J ? J f / t 6)] 3,00 2,50 0,40 K a lk ste in v e r b rau ch
je t R E .
200 0,34 0,64 0,71 60 = 1,30 0,59 0,66 0,96 N o rm a le r Möller
(S tahleisen)
570 0,97 1,82 2,03 171 = 3,60 1,57 1,78 2,63 S au re E rze
(K lad n o )7)
1300 2,20 4,15 4.62 390 = 8,20 3,58 4,05 6,00 P eg n itz-D o g g er
p < 0,75
1500 2,55 4,80 5,33 450 = 9,45 4,12 4,65 6,90 S au res Schm elzen
p > 0,75 4) H a r te r ,,H o ch o fen “ -K alk m it R e stg eh a lte n v o n 10 bis 20 % C 0 2. — 2) Vgl. Z ah len ta fel 8. — ) K u r R einigungs- und G ask ü h lu n g sk o sten . — 4) E rsp a rn is d u rch V e rh ü ttu n g vo n g e b ran n tem K alk . — 5) M eh rk o sten bei V e rh ü ttu n g v on K a lk stein . — 6) K o k sk o sten einschließlich U m w an d lu n g sk o sten , G ic h tg a sg u tsc h rift usw . — 7) S ta h l u. E isen 54 (1934) S. 509/12.
erw arten? Aus Bild 9 sind die durch die Verwendung ge
brannten Kalkes erreichbaren Ersparnisse zu ersehen, und zwar in A bhängigkeit vom Kalksteinzuschlag. Bei einem Inlands-Erzmöller aus Franken-Dogger [Pegnitzer Roherz m it 1540 kg + Pegnitzer K onzentrat m it 400 kg K alkstein/t Roheisen9)] beträgt bei einem m ittleren Kalksteinzuschlag von 1300 k g /t Roheisen die Koksersparnis durch Verwendung
gebrannten Kalkes 390 kg Koks/1f Roheisen oder bei einem Kokspreis von 21 /R Jlfi etwa 8.20 JlJtjX Roheisen, die auf
zuwendenden K alkbrennkosten ~ 4,62 J tJ l (bei Brennkosten von 3,55 JlJ/jX, K alkstein und einem Gichtgaspreis von 3.#Jf/1000 K m 3), so daß sich eine Ersparnis von 3,58 MM¡t Roheisen ergibt. Setzt man für das Gichtgas nur die Reini
gungs- und Kühlungskosten von 0,40 je 1000 N m 3 ein, so steigt
bei einer Koksersparnis von . . . . 8,20 /RJl ( = 390 kg Koks), abzüglich
Kalkbrennkosten v o n 2,20 ¿RJH (1300 kg Kalkstein x 1,70 /R.MlX)
die Gesamtersparnis a u f ... 6.00 JUK.fi Roheisen.
In Zahlentafel 9 sind die Ersparnisse für Kalkzuschläge von 200 bis 1500 k g /t Roheisen in vier Beispielen in Ueber- einstimmung m it Bild 9 durchgerechnet. Die Ersparnisse bei V erhüttung von gebranntem Kalk betragen (bei dem nied
rigsten Gichtgaspreis von 0 ,4 0 ^ ^ /1 0 0 0 N m 3) 1.00 bis 7.00 /GJ/jt Roheisen bei Kalkstein Zuschlägen von 200 bzw.
1500 k g /t Roheisen.
N ach den in Kladno8) im Hochofenbetrieb gemachten Erfahrungen spielt die Stückigkeit des Kalkes und sein K ohlensäuregehalt eine wesentliche Rolle bei der Ver
hü ttunggebrannten Kalkes an Stelle von Kalkstein im Hoch
ofen. Der H o c h o fe n k a lk muß h a rt und fest sein, da er um so 9) Stahl u. Eisen 58 (1938) S. 626/27.
schneller im Hochofen zerfällt, je milder und langsamer er gebrannt wird. H arter K alk wird erzielt durch große Durch
satzgeschwindigkeit und hohe Tem peratur im Kalkbrenn
ofen, wobei meist auch bei richtigem Betrieb des Kalkofens ein vollständiges Durchbrennen erzielt werden kann. Diese Kalkstücke sind jedoch am Rande stets zerreiblich, so daß gar gebrannter K alkstaub bis zu 10% anfällt. Da der Zer- setzungsdruck von M agnesium karbonat bei 540° den Atmo
sphärendruck, der von K alzium karbonat ihn erst bei 900° er
reicht, zerfällt stark dolom ithaltiger K alkstein m it z. B.
34% CaO und 18% MgO schon bei 400 bis 700°, so daß hierbei bis zu 30% K alkstaub und F ein entsteht. Dieser Anteil an K alkstaub und -splitt findet zweckmäßig als Zusatz bei der Feinerzsinterung Verwendung, wodurch ohne er
höhten Brennstoffzusatz ein hochkalkhaltiges Agglomerat erzielt w ird, oder der Staub findet für Düngemittelzwecke in der Landw irtschaft guten Absatz.
Die f r ü h e r an verschiedenen Stellen schon d u r c h g e f ü h r t e n V e rs u c h e der V erhüttung gebrannten Kalkes haben negative Ergebnisse gebracht, da der im Hochofen ungeeignete weiche Stahlwerkskalk benutzt wurde. Andere Gründe für Mißerfolge bei früheren Versuchen m it gebrann
tem K alk im Hochofen dürften in der unterschiedlichen physikalischen Beschaffenheit des Möllers, z. B. nasse, nicht vorbereitete Erze, gegenüber Rösterz in Kladno, einer meist verhältnism äßig kurzen Versuchszeit und den viel zu ge
ringen Kalkmengen, im unterschiedlichen Feuchtigkeits
gehalt der Erze und in sonstigen betrieblichen Verhältnissen liegen, die sich auf den Ofengang auswirken und bei der kurzen Versuchszeit nicht genügend erfaßt und in Rechnung gesetzt werden konnten. Voll durchgebrannter, weicher Stahlwerkskalk nim m t z. B. bei Hochöfen, deren Gichtver
schluß aus einer Langenschen Glocke m it tiefreichendem Zentralrohr besteht, wie der Anstieg der Gichtgastemperatur zeigt, Kohlensäure u nter W ärmeentwicklung aus den Ofen
gasen auf, so daß dam it die geplante Einw irkung der Mölle
rung gebrannten Kalks auf die Senkung des Koksverbrauchs wieder aufgehoben wird. Zwischen dem Zentralrohr und der Hochofenschachtwand liegen ständig ein bis zwei Gichten, die nur langsam an der Durchwärmung teilnehmen, an der Gasdurchdringung jedoch überhaupt noch nicht. Der zur
\ erhüttung kommende Möller darf nicht zu feinkörnig und der Kalk nicht zu grobstückig sein. Das Feine muß gleich am Kalkbrennofen abgesiebt werden; es wird zweckmäßig in der Sinteranlage verarbeitet.
Im Gegensatz dazu sind die Ergebnisse in Kladno8) durchaus günstig zu nennen: Gichtgasverhältnisse und -tem peraturen haben sich bei Aufgabe von gebranntem Kalk nicht geändert, auch der Staubentfall blieb der gleiche. Es M L/IRE
3 i ^
1 11 S8MC~
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rei OOStM
ii ii
bei Verhüttung von gebr.
Rath Raikstein-
Brennhosten Gichtgaspreis
M L / l M /1 0 0 0 N m 3
3,55 3,00
3.30 3.50
1,70 O/M
V 800 m 600 800 7000 7800 \ TtOO Porta Raihsteinzusatz in h g /l RE Stahleisen-M ütter H/adno Pegnitz
B ild 9. E rsparnis bei V erhüttung von gebranntem Kalk.
lt . August 1938. G . M a r s : S eh m elzversu ch e m it einem kern losen X e tz fr e quenzofen. Stahl und E isen. S65
wird ein nicht vollständig gargebrannter Kalk m it einer Gewichtsverminderung von etwa 40 bis 25° 0. gegenüber 50°0 bei Stahlwerkskalk, aber ohne rohen Kern verwendet, von gleichmäßigem M ittelkom von etwa 30 bis 150 mm und guter Festigkeit, der bei großer Purchsatzgeschwindigkeit im Kalkschachtofen gebrannt wird. Die Hochöfen haben Parry-Trichter. so daß der Möller und dam it der eingebraclite Kalk sofort in eine heiße Ofenatmosphäre von etwa 200°
gelangt und an der D urchgasung sofort teilnim m t, so daß die Durchsatzgeschwindigkeit im Hochofen groß ist. P ie E r
sparnis an Koks beträgt in Kladno 171 kg Koks je t Roh
eisen. Bei Verwendung von K alkstein h a tte der Koksver
brauch 1039 kg betragen; er wurde durch die V erhüttung von gebranntem ..Hochofen“ -K alk auf 868 kg t Thomasroheisen, also um 16,5%, gesenkt.
Z u s a m m e n f a s s u n g .
Auf Grund der Ergebnisse rechnerischer Unterlagen sowie umfangreicher Großversuche, die auf deutschen Hoch
ofenwerken m it Inlandserz inzwischen durchgeführt wurden, hat man heute die Möglichkeit, durch eine entsprechende ..w ä r m e te c h n is c h e “ V o r b e r e i t u n g d e r R o h e r z e durch Rösten oder Sintern und durch B r e n n e n des zur richtigen Schlackenführung im Hochofen benötigten K a l k s t e i n s eine weitgehende E ntlastung des Hochofens und wesentliche Verminderung des Koksverbrauchs sowie des Staubentfalls herbeizuführen; außerdem wird die durch die V erhüttung der eisenarmen Erze stark gesunkene Hochofenleistung
wieder erhöht. P ie Beachtung und Kenntnis der E i g e n a r t e n v o n E r z u n d K a l k s t e i n in ihrem Verhalten beim Rösten und Brennen und bei der V erhüttung seihst ist daher besonders wichtig. P ie Möglichkeit, die etwa vorhandenen l eberschüsse an Hochofengas zu dieser wärmetechnischen Vorbereitung zu benutzen imd dann Röst- oder Sintererz sowie gebrannten Kalk an Stelle von Roherz und Kalkstein im Hochofen zu verarbeiten, bringt wesentliche Ersparnisse.
P ie auf diesem Gebiet gemachten günstigen Betrieb ser- faliningen sind die beste Gewähr für die Richtigkeit einer derartigen verhältnism äßig einfachen und billigen Vorbe
reitung eisenarmer Inlandserze und des Kalksteins. Bei der V e r h ü t t u n g v o n g e b r a n n t e m K a lk im H o c h o f e n wird man nach den vorliegenden Betriebsergebnissen zweckmäßig eine nicht zu große, aber gleichmäßige Korngröße bevor
zugen; der Kalk muß h art, von guter Festigkeit sein. Je nach der Gichtgasbewertung ergeben sich K a l k b r e n n k o s te n von 1,70 bis 3.55 Jl.k'A Kalkstein, wenn dieser in
Schachtöfen m it Gichtgas gebrannt wird.
In dem vorliegenden Bericht ist absichtlich nicht die F r a g e d es S t a n d o r t s der Röst- oder Brennöfen be
rü h rt worden, da er von den F rachtkosten abhängt.
Beim E rz wird meist die Aufstellung der Röstöfen auf der Grube das W irtschaftlichere sein, während beim Kalkstein u nter den Verhältnissen im westlichen Industriebezirk für das Brennen meist sogar ein Gichtgaspreis von 3 Ji.K 1000 K m 3 angelegt werden kann.
S ch m elz v ersu ch e mit einem kernlosen N etzfr eq u e n z o fen .
Von D r.-Ing. G e o rg M a rs in Csepel bei Budapest.
[Schluß von Seite 840.]
(Stromvcrbrauchszahlen, Spulen- und Mantelverluste. Schlußfolgerung¿n.)
D ie Stromverbrauchszahlen.
Sie gehen am besten aus der Uebersicht hervor, die man sich über den Verbleib der im Verlauf einer Schmelzung in den Ofen eingeführten Energiemengen verschaffen kann.
Im folgenden soll versucht werden, an H and der Zahlen
tafel 1 und des Bildes 7 den Energieverbrauch klarzulegen.
Es handelt sich um:
1. W ärm einhalt des Stahles, 2. W ärm einhalt der Schlacke, 3. Spulenverlust,
4. M antelverlust, 5. W andverlust,
6. Strahlungs- und Leitungsverluste, 7. Aufheizung des Ofenkörpers.
Zu 1. Der W ä r m e i n h a l t f lü s s ig e n S t a h l e s b eträ g t nach den „A nhaltszahlen“ , je nach Tem peratur. 300 bis 360 kcal. Im vorliegenden Falle, wo es sich um eben zum Liquiduspunkt erhitzte Stähle handelt, kann deshalb m it einem W ärm einhalt von 300 kcal kg gerechnet werden.
Der Energiegehalt des eben verflüssigten Einsatzes betrug danach:
Schmelze Nr. 67 : 5 7 1 x 3 0 0 : 860 = 199 kW h.
Schmelze Nr. 75 : 650 x 300 : 860 = 226 kWh.
Zu 2. Bei der Schmelzung Nr. 67 sind während des Ein
schmelzens keine Schlackenbildner zugesetzt worden. P e r W ä r m e in h a lt d e r S c h la c k e von Schmelze 75 kann unter Zugrundelegung einer T em peratur der Schlacke von 1400° zu 450 kcal kg eingesetzt werden. Die in den Schlacken enthaltenen Energiemengen sind dem nach:
Schmelze Nr. 67: = 0 kW h, Schmelze Nr. 75 : 3 x 450 : 860 = 1,5 kW h.
Zu 3. Der S p u l e n v e r l u s t ist gleich IjX Rj. worin Ix der die Spule durchfließende Prim ärstrom und R i der W iderstand der Spule ist. Letzterer bleibt für ein und die
selbe Spule immer gleich, während der Prim ärstrom je nach dem veränderlichen W iderstand des Ofens sehr ver
schiedene W erte annehmen kann. Es müssen daher für die einzelnen Zeitabschnitte des Schmelzberichtes die Prim är
verluste für sich bereclmet und dann zusammengezählt werden. Die erm ittelten Beträge sind:
Schmelze Nr. 67:1.80 I , x R i (bei I x = 6250 A) = 70.4 kW h.
Schmelze Nr. 75:1.95 l^ x R i (bei Ix = 6425 A) = 80.7 kW h.
Zu 4. Der M a n t e l v e r l u s t läßt sich am bequemsten als Unterschied zwischen der Leistungsaufnahme des leeren Ofens und derjenigen der Spule ohne Ofengehäuse bestim men. Solche W erte sind für die Spiüe vor ihrem Einbau in das Ofengehäuse und für den Leerlauf des Ofens m ehrfach vor und nach Durchführung der Schmelzungen erm ittelt worden (Zahlentafel 4).
Z a h len ta fel 4. E i g e n s t r o m v e r b r a u c h v o n S p u l e u n d O f e n g e h ä u s e d e s V e r s u c h s o f e n s .
Kühl wasser-
V A kW zulauf ab lauf
•c *c
Spule Ofen (leer)
135 135
6200 6200
38.5 55,0
58 65
58 65
Der M antelverlust einschließlich des durch den Blech
boden verursachten Verlustes betrug danach bei 135 V und 6200 A Strom stärke etwa 16.5 kW. Diese gewiß be
trächtliche Verlustziffer wird voraussichtlich noch herab
gesetzt werden können. Die Leistungsaufnahm e des leeren Ofens bei der m ittleren Strom stärke von 6250 A b eträ g t
