Schmelz-Reduktionsofen

Schmelz-Reduktionsofen für die Phosphorgewinnung. Die massiven Kabelbündel sind die Anschlussleitungen der Elektroden, der Betrieb des Ofens erfolgt mit Dreiphasenwechselstrom.

Ein Schmelz-Reduktionsofen (englisch Submerged Arc(-resistance) Furnace, SAF) ist eine Sonderform des elektrischen Lichtbogenofens.

Einsatzbereich

Typischer Einsatzbereich ist das Erschmelzen von Legierungsbestandteilen, Ferrolegierungen oder so genannten Zuschlägen. Die Produkte aus Schmelz-Reduktionsöfen finden hauptsächlich im Hüttenwesen Anwendung, um beispielsweise unerwünschte Bestandteile einer Schmelze in Schlacke zu überführen und damit aus der Schmelze zu entfernen.

Im größeren Maßstab werden Nickel, Calciumcarbid oder metallurgisches Silicium erschmolzen, wobei die Öfen jeweils speziell auf das Schmelzgut ausgeführt werden.

Ein weiterer Anwendungsbereich von Schmelz-Reduktionsöfen ist die Umsetzung von Calciumphosphat in Form der Mineralien Phosphorit oder Apatit mit Koks und Quarzsand, um bei Temperaturen um 1400 °C weißen Phosphor zu gewinnen.

Wärmeerzeugung

Im Gegensatz zum Lichtbogenofen mit dem zwischen dem Schmelzbad und Elektrode entladenden Lichtbogen taucht die Elektrode in die Schlacke ein. Die Heizleistung entsteht vor allem durch den Stromfluss durch die als elektrischen Widerstand wirkende Schlacke sowie teilweise durch sich im Inneren der Schlacke ausbildende Lichtbögen. Die Schmelze selbst muss dabei nicht elektrisch leitfähig sein.

Üblich ist die mit Dreiphasenwechselstrom versorgte 3-Elektrodenausführung in Sternschaltung, bei runden Öfen sind die Elektroden selbst im gleichseitigen Dreieck angeordnet.

Ist das Schmelzgut elektrisch leitfähig, kann die Elektrodenzahl auf eins reduziert werden. Solche Öfen werden mit Gleichstrom betrieben; die Schmelze stellt den Gegenpol dar.

Als Elektrodenbauform ist entweder die Söderberg-Elektrode oder verschraubbare, vorgebackenen Elektroden aus Kohlenstoff mit Bindemitteln gebräuchlich.

Literatur

• D. E. C. Corbridge: Phosphorous: An Outline of Its Chemistry, Biochemistry and Technology. 5. Auflage. Elsevier Science Ltd., Amsterdam 1995, ISBN 978-0-444-89307-9. 
• Patent EP2179630B1: Modularer Elektro-Reduktionsofen. Angemeldet am 15. Juli 2008, veröffentlicht am 10. September 2014, Anmelder: SMS Siemag AG, Erfinder: Roland König et al.‌
• Patent EP1888989B1: Schmelz- oder Reduktionsofen, insbesondere Elektrolichtbogenofen, der offen, halboffen oder geschlossen ausgeführt ist. Angemeldet am 9. Juni 2006, veröffentlicht am 18. März 2015, Anmelder: SMS Siemag AG, Erfinder: Karl-Heinz Kummer, Dieter Borgwardt.‌

Weblinks

• Ein neuartiges Verfahren zur Gewinnung von Silizium für Solarzellen im Mikrowellenofen (abgerufen am 23. Oktober 2020)