AT144638B - Vorrichtung zum Behandeln von Erzen, keramischen Rohstoffen, anorganischen Pigmenten und anderen Materialien mit hochaktiven Gasen. - Google Patents

Description

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    Vorrichtung zum Behandeln von Erzen, keramischen Rohstoffen, anorganischen Pigmenten und anderen Materialien mit hoehaktiven Gasen.   
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 indifferenten Begleitgase bei   derenEintritt in. denReaktionsraum. Diese wirken dann als Wärmeübertrager   von dem Heizkörper zu dem Reaktionsgut. 



   Durch diese Anordnung der vom Reaktionsgut getrennten Erhitzung des Gases ergeben sich, abgesehen von der Vermeidung der Wärmeverluste nach aussen hin, weitere erhebliche Vorteile. Das Reaktionsgut wird im wesentlichen   gleichförmig   erhitzt. Zugleich ist es möglich, die Wärme an jenen
Stellen zuzuführen, wo dies für die Verhältnisse, u. a. auch die Schonung des Ofenbaumaterials, am günstigsten ist, anderseits auch an solchen Stellen, an welchen sich der Prozess in günstiger Weise beeinflussen oder auch innerhalb des Reaktionsraumes staffeln oder steigern lässt. 



   Es hat sich weiter in überraschender Weise gezeigt, dass die Heizkörper, wenn sie lediglich mit
Gasen in   Berührung   stehen, eine technisch viel grössere Widerstandsfähigkeit besitzen, als im Falle einer gemeinsamen Erhitzung mit dem Reaktionsgut zusammen. Dies ist besonders dann der Fall, wenn hochaktive Gase verwendet werden. Hier konnte eine unerwartet hohe Widerstandsfähigkeit vieler Materialien gegen die zu erhitzenden hochaktiven Gase auch bei hohen Temperaturen beobachtet werden. So werden beispielsweise Hartporzellane aller möglichen Art, Tonmaterialien, Zirkonoxyd und andere keramische Massen, dann besonders Kohlenstoff, Graphit usw. von Wasserstoff, den Halogenen oder deren Wasserstoffverbindungen bis hinauf zu sehr hohen Temperaturen nicht angegriffen, so z. B. Kohle oder Graphit bis zu 3000  C.

   Die Anordnung gemäss der Erfindung ermöglicht es also, selbst in so hochaktiven Gasen, wie z. B. in Chlorgas, Bromgas, Chlorwasserstoffgas, Bromwasserstoffgas, Fluorwasserstoffgas usw., Kohleheizkörper ohne jede schützende Zwischenschicht zu verwenden. Es ist hiebei durch die wesentlich bessere Wärmeübertragung vom Heizkörper auf das Gas möglich, mit viel kleineren Heizflächen auszukommen, als es bei isolierten Heizkörpern möglich ist und dabei trotzdem den strömenden Gasen eine erheblich höhere Temperatur zu erteilen ; ein wesentlicher technischer Vorteil gegenüber den bisher angewandten umfangreichen und teuren Anordnungen. 



   Es wird somit durch die Heizvorrichtungen gemäss der Erfindung   möglich,   Gase wie die Halogene oder deren Verbindungen wirtschaftlich auf Temperaturen über   15000 C   zu erhitzen. 



   Durch die Anordnung der Heizkörper an der Eintrittsstelle der Gase in den Reaktionsraum werden den Heizkörpern die dampf-oder gasförmigen Reaktionsprodukte ferngehalten, wodurch sich für viele Fälle eine erhöhte Haltbarkeit ergibt, beispielsweise bei der Chlorierung oxydischer Erze mit Chlor oder Chlorwasserstoffgas, bei der stets entweder Sauerstoff selbst oder Sauerstoff enthaltende Gase, z. B. 



  Wasserdampf, entstehen und Kohle oder Graphitheizkörper angewendet werden. Treffen in einem solchen Falle sonst die Reaktionsprodukte, also Sauerstoff oder Wasserdampf, mit dem hoch erhitzten Kohlematerial zusammen, so würden die Heizkörper in kürzester Zeit zerstört. Diese Gefahr wird somit durch die Anordnung gemäss der Erfindung vermieden. Sie kann weiter auf ein Mindestmass verringert werden dadurch, dass man die zu erhitzenden Gase mit hoher   Strömungsgeschwindigkeit   in den Reaktionsiaum treten lässt. 



   Zugleich gestattet die Anordnung der Heizkörper an der Eintrittsstelle der Gase eine gute Ausnutzung der   Heizfläche   der Heizkörper, da es mit der Anordnung gemäss der Erfindung möglich ist, die Heizkörper allseitig mit den zu erhitzenden Gasen in Berührung zu bringen, indem die Gase sowohl an den äusseren Flächen der Heizkörper entlang streichen wie auch durch gegebenenfalls vorhandene innere Räume derselben geleitet werden. Zugleich wird die Frage der Abdichtung des Reaktionsraumes nach aussen hin erheblich vereinfacht. 



   Die Erhitzung der Heizkörper kann auf beliebige Weise erfolgen.   So können durch   Mäntel oder einen Raum der Heizkörper hoch erhitzte Gase geleitet werden. Es können in den Heizkörpern Oberflächenverbrennungen, Staubverbrennungen oder Olverbrennungen stattfinden, In diesem Fall wird man Heizkörper verwenden, die aus mehreren   ineinandergeschachteltenHohlräumen,   vorzugsweise röhrenförmiger Art, gebildet sind, durch deren äussere Räume oder Mäntel die Heizgase bzw. die andern Heizmittel streichen, während durch den inneren Raum und um die äusseren Begrenzungsflächen herum die zu erhitzenden Gase geleitet werden. 



   Die Heizkörper können aus beliebigem Material bestehen. Vorzugsweise verwendet man Kohlenstoff, Graphit, Silit oder   Carborundumgemische.   Die Brennstoff-und Brennmaterialzufuhr zu den Heizkörpern wird so eingestellt, dass die Heizatmosphäre einen reduzierenden Charakter aufweist. 



   Besonders vorteilhafte und konstruktiv einfache Anordnungen ergeben sich, wenn die Rohre, die die Gase dem Reaktionsraum zuführen, zugleich als Heizkörper ausgebildet sind, z. B. eine elektrische Heizvorrichtung aufweisen. Diese Heizkörper können kann ganz oder zum Teil in den Ofen ragen. 



   In den Fig. 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele veranschaulicht, bei denen Rohre aus Leitermaterial oder mit solchem überzogen zweifach oder mehrfach sich einander parallel oder annähernd parallel erstrecken und an ihrem inneren Ende durch Platten, Rahmen od. dgl. aus Leitermaterial miteinander verbunden sind oder solche tragen oder von solchen getragen sind. 



   Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist ein inneres Rohr aus Graphit mit 50, ein äusseres Rohr, ebenfalls aus Graphit, mit 51 bezeichnet. Diese Rohre umgeben einander konzentrisch und tragen mit ihren konisch erweiterten bzw. verengten Enden 52,53 lose eine Platte 59, ebenfalls aus Leitermaterial, vorzugsweise Graphit. Werden die Rohre 50, 51   ? über die   Leitung 54, 55 mit einer Stromquelle 56 ver- 

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 bunden, so wird die zum Erhitzen des Gases erforderliche Wärme durch die Widerstandswärme der Rohre erzeugt. Diese Anordnung gewährleistet eine ausreichende elektrische Verbindung der Teile miteinander, gestattet jedoch die freie Dehnung aller Teile unter dem Einfluss der Wärme.

   Zweckmässig wird die Platte   69   mit   Durchgangskanälen 5'1   versehen, so dass das zu heizende Gas auch innerhalb der Rohre oder zwischen den beiden Röhren strömen kann. Im Reaktionsraum selbst kann das durch die Rohre oder durch weitere Rohre zugeführte Gas auch die Heizröhren von aussen umströmen. Vorzugsweise wird der elektrische Widerstand des inneren Rohres grösser gewählt, so dass die grössere Erhitzung im inneren Raum des Heizkörpers stattfindet. 



   Um die Ansatzstelle der Heizkörper an der Wandung des Reaktionsraumes gegen hohe Temperatur zu schützen, ist bei dem veranschaulichten Beispiel ein Strahlungsschutz dargestellt, der aus einem oder mehreren zu dem Heizkörper konzentrischen Ringen, z. B. 60, 61 aus widerstandsfähigem Material, z. B. 



  Kohle oder Graphit oder Mauerwerk besteht, so dass die Ofenwandung gegen die Strahlung von der erhitzten Röhre aus geschützt ist. Zum weiteren Strahlungsschutz können zusätzliche Ströme inaktiver oder aktiver Gase im inaktiven, insbesondere im kalten Zustand dienen. So kann beispielsweise mittels der Leitungen 64 und der Durchgangsöffnungen 66,67 kaltes Gas, z. B. Chlor oder Stickstoff als Strahlungsschutz und zur Steigerung des Temperaturgefälles nach den Seiten des erhitzten Gasstromes hin konzentrisch zum erhitzten Gas in den Reaktionsraum geblasen werden. 



   Die Rohre 50, 51 werden von den Deckplatten   150,   151 getragen, die ebenfalls aus Kohlenstoff oder Graphit bestehen können. Zur Wärmeisolierung oder chemischen Isolierung oder beider gleichzeitig sind die Halteflansche 167, 68 der Deckplatten in Massen 69,70 aus isolierendem und gegen die Rohre und die durch sie geführten Gase chemisch indifferentem Material gelagert oder schwimmen in ihnen. 



  Diese isolierenden Massen befinden sich in geeigneten Aussparungen, Rinnen od. dgl. des Mauerwerks 58. 



  Werden als Gase Halogene oder deren Verbindungen, z. B. Chlor, Jod, Fluor, Brom, Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff, Jodwasserstoff, Fluorwasserstoff verwendet und Rohre oder Heizkörper aus Kohlenstoff oder Graphit, so dienen als isolierende Massen vorzugsweise Halogensalze, z. B. Natriumchlorid, Kaliumehlorid,   Kalziumchlorid   oder   Bariumchloryd   oder die entsprechenden Fluoride in festem oder flüssigem Zustande und deren Gemische. 



   An der Halteplatte   MO   des inneren Rohres ist bei dem veranschaulichten Beispiel die Zuleitung 71 der Gaszuführung angeschlossen. 



   Die Platten oder Flansche 150, 151 der beiden Rohre 50, 51 sind im Vergleich zur Rohrwandung verhältnismässig starkwandig, um eine zu hohe Erhitzung dieser Halteteile zu vermeiden. Der den Flansch des äusseren Rohres überdeckende Flansch 150 des inneren Rohres wird vorzugsweise mit Durch- brechungen   14   versehen, durch die das Gas in den Zwischenraum 75 zwischen beiden Röhren treten kann, ebenso weist der Flansch 151 Durchbrechungen oder Bohrungen   13   auf, durch die Gas nach der Aussenfläche des Rohres 51 strömt. An den Stellen 62,63 können gegebenenfalls isolierende Zwischenstücke eingefügt sein, um die zu erhitzenden Gasströme von jenem zum Strahlungsschutz zu trennen.

   Die
Zwischenstücke können aus Isolationsmaterial bestehen, oder mit jenen bei 68, 69 beschriebenen isolierenden
Massen versehen sein, die die obere Platte 150 mittels an ihr angeordneter-in der Zeichnung nicht ver-   anschaulichter-Halteansätze   oder Flansche halten oder tragen. 



   In Fig. 2 ist ein weiteres Beispiel einer Widerstandsbeheizung der Rohre veranschaulicht. Zwei oder mehrere im Kreise verteilte Rohre 76, 77 weisen nach aussen gerichtete,   schräge   Enden 176, 177 auf, die eine Verbindungsplatte 78 mit entsprechenden Öffnungen tragen. 



   Fig. 3 zeigt das Beispiel einer Lichtbogenbeheizung zweier Rohre 81, 82, die bei dem veranschaulichten Beispiel sich konzentrisch einander parallel oder annähernd parallel erstrecken, wobei die Lichtbögen durch Anlage einer Spannung 56 an die beiden Rohre zwischen den benachbarten Wandungen der Rohre, z. B. 80, erzeugt werden. Bei dem veranschaulichten Beispiel sind die beiden Flansche 83, 84 der Rohre gegen die Deckplatte 58 in einer in der Zeichnung nicht veranschaulichter Weise geklemmt und isoliert. Um die Einleitung des Lichtbogens zu erleichtern, können die Rohre auf der Innenseite, wie bei 80 angedeutet, mit Vorsprüngen, Spitzen od. dgl. versehen sein. 



   PATENT-ANSPRÜCHE : 
1. Vorrichtung zum Behandeln von Erzen und Erzrückständen, keramischen Rohstoffen, anorganischen Pigmenten und andern Materialien mit hochaktiven Gasen, insbesondere Halogenen, gasförmigen Halogenverbindungen oder gasförmigen Kohlenstoffverbindungen nach Patent Nr. 140835, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung der Gase an der Zuführungsstelle der Gase zum Reaktionsraum im Abstand von der Reaktionszone angeordnet ist.

Claims (1)

1. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre, die die Gase dem . Reaktionsraum zuführen, zugleich als Heizkörper ausgebildet sind, z. B. eine elektrische Heizvorrichtung aufweisen.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einer Heizvorrichtung versehenen Rohre, die die Gase dem Reaktionsraum zuführen, ganz oder zum Teil in den Ofen ragen. <Desc/Clms Page number 4>

   4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre aus Leitermaterial oder mit solchem überzogen zweifach oder mehrfach sich einander parallel oder annähernd parallel erstrecken und an ihren unteren Enden durch Platten, Rahmen od. dgl. aus Leitermaterial miteinander verbunden sind oder solche tragen oder von solchen getragen werden.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre einander konzentrisch umgeben und das innere einen höheren Widerstand als das äussere aufweist.

   6. Verfahren mittels der Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Oberflächenteilen der Rohre Lichtbogen erzeugt werden. EMI4.1