Oefen zum Abrösten von Schwefelkies. Von Prof. C. Haeussermann. Oefen zum Abrösten von Schwefelkies. Das Abrösten des Schwefelkieses oder Pyrits (FeS2) bezweckt die Entfernung des in diesem Mineral enthaltenen Schwefels in Form von gasförmiger schwefliger Säure unter gleichzeitiger Umwandlung des Metallsulfids in das durch Kohle leicht reduzierbare Metalloxyd. Da sich die schweflige Säure im allgemeinen am leichtesten dadurch verwerten lässtDas Abrösten von sulfidischen Erzen an der freien Atmosphäre unter Verzicht auf die Röstgase ist in den Kulturstaaten schon deshalb unstatthaft, weil die Vegetation durch den Hüttenrauch mehr oder weniger stark notleidet., dass man sie in Schwefelsäure überführt, so wird Schwefelkies hauptsächlich nur in Schwefelsäurefabriken abgeröstet und spielt daneben die Verwendung von Schwefligsäuregas zur Herstellung von Sulfiten oder von durch Druck verflüssigter schwefliger Säure eine untergeordnete Rolle. Der weitaus grösste Teil (etwa 87 %) der in Deutschland zur Verarbeitung gelangenden Kiese entstammt den in der spanischen Provinz Huelva vorkommenden, beinahe unerschöpflichen Erzlagerstätten; einheimische Kiese, wie solche aus den Gruben bei Meggen und Schwelm in Westfalen gefördert werden, finden dagegen nur einen beschränkten Absatz. Diese Thatsache erklärt sich dadurch, dass die aus Spanien (und Portugal) importierten Erze 3 bis 4 % Kupfer in Form von Kupferkies enthalten und deshalb ein wertvolles Rohmaterial für die Gewinnung dieses Metalls darstellen, während die Kiese deutscher Herkunft einen Gehalt von einigen Prozenten Zinkblende aufweisen, wodurch ihre vollständige Entschweflung erschwert wirdDie Zinkblende lässt sich nur in besonders dafür konstruierten Muffelöfen bis auf einen geringen Schwefelgehalt abrösten.. Streng genommen werden die spanischen Erzlager eigentlich ihres Kupfergehaltes wegen ausgebeutet und da sich das Kupfer nur aus dem zuvor entschwefelten Erz ohne Schwierigkeit extrahieren lässt, so stellt das Abrösten zugleich das erste Glied in der Reihe der für die Kupfergewinnung erforderlichen hüttenmännischen Operationen dar. Der Schwefelkies entzündet sich bei massig starkem Erhitzen an der Luft und brennt dann bei genügendem Luftzutritt selbständig mit kleiner blauer Flamme unter beträchtlicher Wärmeentwickelung fort, bis der Schwefligsäuregehalt der Röstgase unter einen bestimmten Grenzwert fällt. Der der Hauptsache nach aus Eisenoxyd bestehende feuerbeständige Rückstand, der sogen. Abbrand, schliesst immer einen Kern von der Oxydation entgangenem Erz ein, wenn die Kiesstücke mehr als etwa 7 cm Durchmesser hatten. Man bringt deshalb die grösseren Kiesbrocken – am besten mit Hilfe von Steinbrechmaschinen – auf eine Korngrösse von höchstens 6 bis 7 cm, wobei allerdings eine weitergehende Zerkleinerung eines Teils des Materials nicht zu vermeiden ist. Da sich kleinere Partikel am besten abrosten lassen, wenn sie in niedriger Schicht auf Chamotteplatten ausgebreitet sind, über welche die Verbrennungsluft wegstreicht, während grobe Stücke vorteilhafter auf einem aus einzelnen Eisenstäben zusammengesetzten Planrost verbrannt werden, durch dessen Spalten die Luft von unten her zuströmt, so trennt man das Feine vom Groben mittels eines Siebes von 6 bis 12 mm Maschenweite und verarbeitet die so erhaltenen Partien gesondert als „Stück“- und als „Fein“-kiese in speziell dafür konstruierten Oefen. 1. Stückkiesöfen. Von den verschiedenen Arten von Stückkiesöfen hat der nachstehend beschriebene, in Fig. 1 im Querschnitt, in Fig. 2 in der Vorderansicht und in Fig. 3 im Längenschnitt abgebildete „englische Kiesbrenner“ mit Roststäben nach Helbig (s. S. 76) die grösste Verbreitung gefunden, weshalb er hier ausschliesslich berücksichtigt wird. Der einzelne Ofen – auch Kiln genannt – stellt einen mit einem Gewölbe überspannten Schacht aus Mauerwerk von oblongem Horizontalquerschnitt mit senkrechten Umfassungswänden und einem etwa 0,5 m über der Sohle angebrachten Rost dar, auf welchem die Kiesstücke während der Verbrennung auflagern. Die Roststäbe bestehen aus Guss- oder Schmiedeeisen. Sie sind beinahe ihrer ganzen Länge nach mit Schraubengängen versehen und mittels eines Schlüssels um ihre Horizontalachse drehbar, so dass sie in verschiedene Lagen gegeneinander gebracht werden können und dann grössere oder kleinere Oeffnungen frei lassen (Fig. 4). In den unterhalb des Rostes befindlichen Raum, welcher auch zur vorläufigen Aufnahme der „Abbrände“ bestimmt ist, strömt die Verbrennungsluft ein und kann der Luftzutritt durch eine verstellbare Thüre reguliert werden. Oberhalb des Rostes sind kleine, mit eisernen Klapp- oder Schiebethüren versehene Arbeitsöffnungen angebracht, durch welche sich Gezähstücke in das Ofeninnere zum Ausbreiten des durch den verschliessbaren Fülltrichter eingegebenen ErzesDas Chargieren des Ofens kann auch durch die Arbeitsöffnungen erfolgen und kommt in diesem Fall der Fülltrichter in Wegfall. einführen lassen. Behufs Erhöhung seiner Stabilität ist der Ofen mit einer starken Armatur von Zugstangen und Fassoneisen ausgerüstet. Stets ist eine grössere Anzahl von Oefen aneinandergereiht und derart zu einem System vereinigt, dass nur die äusseren Seitenwände der beiden endständigen Schächte voll ausgebaut sind, während die Zwischenwände der übrigen Oefen nur so hoch aufgemauert werden, als die Schichthöhe der Füllung – etwa 0,5 m – beträgt. Infolgedessen hängen die oberhalb dieser Abschnitte verbleibenden Hohlräume sämtlicher Oefen untereinander zusammen und bilden einen grossen Kanal, durch welchen hindurch sich die Röstgase – der Zugrichtung entsprechend – nach dem gemeinschaftlichen Fuchs bewegen. Bevor die Röstgase zur Fabrikation von Schwefelsäure u.s.w. Verwendung finden können, müssen sie thunlichst von den mitgerissenen festen Partikelchen – dem sogen. Flugstaub – befreit werden. In dieser Absicht werden die Gase nach ihrem Austritt aus dem Fuchs durch eine geräumige Kammer geführt, welche durch eingebaute Mauerzungen in mehrere Abteilungen zerlegt ist. Die wiederholte Aenderung der Zugrichtung und die Verringerung der Geschwindigkeit, welche der Gasstrom hier erleidet, befördern die Abscheidung des Flugstaubes sehr erheblich. Er lagert sich grösstenteils auf dem Boden oder auf den einzelnen Etagen der Kammer ab und wird dann von Zeit zu Zeit ausgezogen bezw. entfernt. Zum Fortbewegen der Gase durch die Kanäle und Kammern nach der Verbrauchsstelle und zum Ansaugen der Verbrennungsluft ist unter gewöhnlichen Verhältnissen die Zugkraft eines das Endglied der ganzen Anlage bildenden Schornsteins von 50 bis 60 m Höhe ausreichend, wenn in diesen gleichzeitig die heissen Abgase einer Feuerung eingeleitet werden; in besonderen Fällen macht man jedoch auch von der saugenden Wirkung eines Exhaustors Gebrauch oder man arbeitet in der Art, dass die Verbrennungsluft bei geschlossenem Schlackenfall im gepressten Zustand unter den Rost geführt wird. Um einen Stückkiesofen in Gang zu setzen, bedeckt man zunächst den Rost mit einer niedrigen Schicht von Abbränden und entzündet dann ein Feuer mittels Holz und Kohlen. Sobald das Mauerwerk schwach glüht, wird eine Lage von Schwefelkies eingegeben, welcher sich dann entzündet und mit kurzer blauer Flamme weiterbrennt. Textabbildung Bd. 317, S. 76 Englischer Kiesbrenner mit Roststäben nach Helbig. Das pro 1 qm Rostfläche innerhalb 24 Stunden durchzusetzende Erzquantum schwankt zwischen 200 bis 300 kg; es wird innerhalb der angegebenen Zeit in mehreren Chargen eingegeben und möglichst gleichförmig ausgebreitet, nachdem zuvor die direkt auf dem Rost liegenden abgerösteten Stücke durch Drehen der Roststäbe gegeneinander zerkleinertDas abgeröstete Produkt stellt poröse Stücke von rotbrauner Farbe dar, welche sich sehr viel leichter als das ursprüngliche Erz zerdrücken lassen. und in den Schlackenfall entleert worden sind. Der richtige Gang der Oefen hängt von verschiedenen Faktoren ab. Bei zu hoher Kiesschicht und schwachem Zug tritt Luftmangel und infolgedessen Bildung von Einfachschwefeleisen ein, welches verhältnismässig leicht schmilzt und zu Verstopfungen Veranlassung gibt; ist der Zug zu stark, so kühlt sich der Ofen rasch ab, das Erz wird nur noch unvollkommen abgeröstet und dementsprechend geht auch der Gehalt der Röstgase an schwefliger Säure rasch zurück. 2. Feinkiesöfen. Von den früher gebräuchlichen Vorrichtungen zum Abrösten von Feinkies verdient der Gerstenhöfer'sche Schüttofen Erwähnung, weil er eine eigenartige Konstruktion besitzt und als Vorläufer der heutigen Etagenöfen angesehen werden kann. Dieser Ofen bestand im wesentlichen aus einem hohen gemauerten Schacht, in welchem eine grössere Anzahl Thonprismen in wagerechter Lage und alternierend unter- bezw. übereinander angebracht war. Durch diese Prismen wurde das von oben mittels Speisewalzen kontinuierlich eingegebene Erzpulver im freien Fall wiederholt aufgehalten, so dass es erst nach einigem Verweilen im Schacht auf die Sohle gelangen konnte. Während des Herabrieselns erfolgte dann die Verbrennung durch die in dem heissen Schacht aufsteigende Luft; das auf der Sohle sich ansammelnde Röstgut wurde von einer Transportschnecke erfasst und nach aussen befördert. Da der Ofen von Gerstenhöfer das Erz nur sehr unvollkommen abzurösten erlaubt und ausserdem die Flugstaubbildung in hohem Masse begünstigt, so hat er sich nur mit vorübergehendem Erfolg in einzelnen Etablissements einzuführen vermocht und ist rasch durch die vollkommeneren Etagenöfen verdrängt worden. Die unter diese Rubrik fallenden Oefen weisen einen Schacht auf, in welchem eine Anzahl (vier bis acht) Chamotteplatten derart übereinander angeordnet ist, dass das oben eingegebene Material sehr allmählich über sämtliche Platten hinweg nach unten befördert wird und hier im abgerösteten Zustand anlangt, während die zur Verbrennung erforderliche Luft das Ofeninnere in umgekehrter Richtung durchzieht. In dem Ofen von Malétra, welcher vorzugsweise in französischen, deutschen und englischen Werken eingeführt ist, erfolgt die Beförderung des Erzkleins von den höher gelegenen auf die darunter befindlichen Platten durch Handarbeit; die bis jetzt hauptsächlich in nordamerikanischen Werken zur Aufstellung gelangten mechanischen Feinkiesöfen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung enthalten, durch welche das Erz auf maschinellem Weg über die einzelnen Platten hinweg transportiert wird. Von den mechanischen Oefen kann hier nur der aus dem älteren Mac Dougal- und Frasch'schen. OfenDer Ofen von Frasch ist in eingehender Weise in der Zeitschrift für angewandte Chemie, 1894 15, derjenige von Herreshoff in dem Wochenblatt für Papierfabrikation, 1900 Nr. 33, beschrieben worden. hervorgegangene Röstofen von Herreshoff berücksichtigt werden. a) Malétra-Ofen. Die Einrichtung der Malétra-Oefen in der von Schaffner verbesserten Form erhellt aus den Fig. 5 bis 8 (Querschnitt, Horizontalschnitt, Längenansicht und Längenschnitt). Textabbildung Bd. 317, S. 77 Malétra-Ofen von Schaffner.Querschnitt cd; Horizontalschnitt ef; Horizontalschnitt gh; Längenansicht; Längenschnitt In die überwölbten Schächte der einzelnen Oefen sind je sieben auf der unteren Seite schwach gewölbte Chamotteplatten derart eingebaut, dass sie abwechselnd einen Teil, die Horizontalfläche des Schachtes frei lassen. Dadurch entstehen sieben miteinander kommunizierende Etagen, in welche sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite des Ofens aus je eine mit einer Klappthüre verschliessbare Oeffnung führt. Auf den einzelnen Platten, die vor der Inbetriebsetzung des Ofens durch Kohlenfeuer auf Rotglut erhitzt worden waren, ist das Erz in niedriger Schicht gleichförmig ausgebreitet und der Einwirkung der im Zickzackweg aufsteigenden Luft ausgesetzt. Sobald die auf der untersten Etage befindliche Partie abgeröstet ist, wird die Thüre geöffnet und der Abbrand mittels eines geeigneten Gezähstückes ausgezogen. Dann befördert man das auf der zweiten Etage lagernde, weniger weit abgeröstete Erz auf die unterste Platte und breitet es auf dieser aus, worauf man die dritte Etage entleert u.s.w. Schliesslich wird die oberste Etage frei gemacht und dann durch den Fülltrichter mit frischem Erz beschickt, so dass die oben durchziehenden Gase mit dem schwefelreichsten Material zusammentreffen. Aus diesem Raum gelangen die Röstgase durch einen in der Decke angebrachten Fuchs in den der ganzen Ofenreihe gemeinschaftlichen überwölbten Kanal, durch welchen hindurch sie sich nach der Flugstaubkammer bewegenAuf dem Längenschnitt (Fig. 8) befindet sich die Flugstaubkammer rechts von der Ofenbatterie und ist an diese direkt angeschlossen.. Im Malétra-Ofen lassen sich pro 1 qm Plattenoberfläche innerhalb 24 Stunden bis zu 35 kg Kies durchsetzen. Die Entschweflung ist bei sorgfältiger Arbeit vollkommener als im Stückkiesofen; dagegen führen die Röstgase mehr Flugstaub mit sich fort. b) Herreshoff-Ofen. Wie die Ansicht (Fig. 9) zeigt, stellt dieser Ofen einen auf einem eisernen Untergestell stehenden, geschlossenen Cylinder aus MauerwerkDas Mauerwerk wird behufs Erzielung grösserer Stabilität durch einen Mantel aus Eisenblech zusammengehalten. dar, dessen innere Einrichtung aus Fig. 10 hervorgeht. In der Mitte des Cylinders befindet sich eine vertikale Hohlwelle aus Gusseisen, welche durch fünf etagenförmig übereinander angeordnete Chamotteplatten von kreisförmiger Grundfläche, sowie durch das Deckengewölbe hindurchgeht und von unten durch ein Zahnradgetriebe in langsame Rotation versetzt werden kann. Oberhalb der einzelnen Platten sind an der Welle je zwei gusseiserne, mit schrägstehenden Schaufeln versehene Arme befestigt. Diese Schaufeln sollen, wenn die Welle rotiert, das auf den Platten lagernde Erz umwenden und es ausserdem nach der Mitte bezw. nach dem Rand der Platten fahren. Da die Platten in der Mitte bezw. am Rand abwechselnd freie Oeffnungen aufweisen, so gelangt das von oben mittels eines automatisch wirkenden Fülltrichters eingegebene Erz allmählich über die einzelnen Platten hinweg und durch die erwähnten Oeffjungen hindurch nach unten, um schliesslich im abgerösteten Zustand durch an der Peripherie des Ofens angebrachte, mit Schiebern versehene Auslässe nach aussen befördert zu werden. Durch diese Stutzen strömt auch die Luft ein und steigt dann durch dieselben Oeffnungen, durch welche das Röstgut abwärts befördert wurde, nach oben. Die Röstgase verlassen den Schacht durch ein im Deckengewölbe angebrachtes Gussrohr (Fig. 11) und strömen dann durch einen Krümmer in eine für mehrere Oefen gemeinschaftliche Sammelleitung, welche mit der Flugstaubkammer in Verbindung steht. In einem Ofen von den angegebenen Grössenverhältnissen lassen sich innerhalb 24 Stunden etwa 3600 kg Schwefelkies abrosten und kann eine grössere Anzahl von Oefen durch einen einzigen Arbeiter überwacht werden. Zum Betrieb des Rührwerks sind etwa 0,2 PS erforderlich und ist dementsprechend auch die Abnutzung der Schaufeln bezw. der Rührarme nur eine geringe. Im übrigen können die Arme im Bedarfsfalle durch die jeder Etage entsprechende Thüröffnung ohne Schwierigkeit herausgenommen und durch neue ersetzt werden, da an ihrem Ende eine Nase angegossen ist, welche nur lose in eine in der Hohlwelle angebrachte taschenförmige Vertiefung eingreift (Fig. 12). Da die Innenfläche der hohlen Welle stets von der am Fuss einziehenden kalten Luft bestrichen wird, so nimmt dieses Gussstück keine allzuhohe Temperatur an und bleibt deshalb sehr lange Zeit gebrauchsfähig. Neben vielen sonstigen Vorzügen weist der Herreshoff-Ofen immerhin den Nachteil auf, dass er viel Flugstaub liefert, zumal da man das Erz in einer Korngrösse von 3,5 mm anwenden muss, wenn alle einzelnen Teile des Apparates gut funktionieren sollen. Textabbildung Bd. 317, S. 78 Herreshoff-Ofen. Es ist deshalb wohl immer notwendig, zum Zweck der Reinigung Vorrichtungen, welche vollkommener als die gewöhnlichen Flugstaubkammern wirken, in Anwendung zu bringen. Als derartige Vorrichtungen kommen hauptsächlich Skrubber und Zentrifugalgaswaschapparate in Betracht. in welchen die Röstgase in mehr oder weniger innige Berührung mit Wasser gebracht und dadurch unter gleichzeitiger Kühlung von allen mitgeführten festen Stoffen befreit werden.