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Elektrischer Schachtofen.
Gegenstand der Erfindung ist ein vorzugsweise als direkter Widerstandsofen ausgebildeter Schachtofen, der hauptsächlich für die Gewinnung von Metallen, insbesondere Magnesium, aus Gemischen des Metalles mit nichtflüchtigen Begleitstoffen durch Herausdestillieren und für die Reinigung von Rohmetallen durch Destillation bestimmt ist, aber auch für sonstige Zwecke, z. B. für die Reduktion von Metallverbindungen bei Temperaturen oberhalb des Siedepunktes des betreffenden Metalles, verwendet werden kann. Neben andern besonderen Eignungen bietet der Ofen in erster Reihe den Vorteil, dass die Verdampfung des Metalls auch bei Verarbeitung eines Ofengutes, das zur Staubenwicklung Anlass gibt, unter Gewinnung eines reinen Kondensates in ununterbrochenem Arbeitsgang durchgeführt werden kann.
Wenn man den schachtförmigen Destillationsraum durch ein unmittelbar abgezweigtes Rohr mit dem Kondensator verbindet, muss die Verbindungsleitung aus konstruktiven Rücksichten eine kleine lichte Weite erhalten. Daraus ergibt sich bei der Verarbeitung eines Ofengutes, das zur Staubentwicklung neigt, die Schwierigkeit, dass die Dämpfe, die mit verhältnismässig grosser Geschwindigkeit aus dem Schacht austreten, staubförmige Anteile der Beschickung mitreissen, die die Beschaffenheit des Kondensates beeinträchtigen oder die Bildung eines flüssigen Niederschlages, der zu kompaktem Metall erstarrt, auch ganz verhindern. Um diescn t'belstand zu beseitigen, ist der Schacht beim elektrischen Ofen gemäss der Erfindung im Bereich der Destillationszone korbartig durchbrochen und in einem Sammelraum eingeschlossen, von dem die Verbindungsleitung zum Kondensator ausgeht.
Der korbartig durchbrochene Schachtabschnitt kann sieh auf die ganze Länge der Destillationszone erstrecken. Die Geschwindigkeit der abziehenden Dämpfe bzw. Gase, ist durch die Summe sämtlicher Querschnitte der Durchbrechungen bestimmt, und daher so gering, dass die Gefahr des Mitreissens von Staub praktisch beseitigt ist.
Vorteilhaft bestehen die die Durchbrechungen trennenden Stege aus plattenförmigen Elementen, die jalousienartig, gegen die Aussenwand des Schachtes ansteigend, angeordnet sind. Hiedurch wird eine zusätzliche Reinigung der abziehenden Dämpfe bzw. Gase, durch Filtration erreicht, indem diese das in den Durchbrechungen der Schachtwände frei geböscht lagernde Ofengut durchstreichen müssen ; da dieses Gut von den geneigten Platten allmählich abgleitet und daher stetig, wenn auch sehr langsam, erneuert wird, ist eine ungeminderte Andauer der Filterwirkung gewährleistet.
Handelt es sich um einen direkten Widerstandsofen, durch den die Beschickung als wandernde Säule hindurchgeht, so bestehen die Elektroden, die in an sich bekannter Weise in verschiedenen Höhenlagen des Schachtes angeordnet sind, der Erfindung gemäss aus einem Gitter, dessen Stäbe mit ihren Enden in einen Rahmen eingespannt sind, welcher dieselbe lichte Weite wie der Schacht aufweist.
Die Gitterstäbe sind so angeordnet, dass sie die vom Rahmen eingeschlossene Fläche in Felder von gleicher oder annähernd gleicher Ausdehnung, die z. B. die Gestalt eines Rechtecks, Vielecks oder Kreises haben können, unterteilen, wodurch erreicht wird, dass der elektrische Strom die zwischen den Elektroden wandernde Beschickung in gleicher Dichte durchfliesst und sie in gleichem Masse erwärmt.
Überhitzungen des Materiales, die eine Verdampfung von Verunreinigungen zur Folge haben können, sind daher leicht vermeidbar. Dieses Ergebnis lässt sich mit den bekannten ringförmigen oder sternförmigen, nach Art der Speichen eines Rades angeordneten Elektroden nicht herbeiführen, weil die Stromdichte in den zwischen den Elektroden liegenden Zonen der Beschickung sehr ungleichförmig ist.
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Es ist von grosser Wichtigkeit, dass die Schachtwände vollkommen dichthalten, da andernfalls Magnesiumdämpfe in die kalte Isolierschicht, die den Schacht umgibt, eindringen und sich an dem metallischen Aussenmantel niederschlagen würden. Wenn der Schacht in gewöhnlicher Weise aufgemauert ist, lässt sich angesichts der verschiedenen Wärmeausdehnung der keramischen Werkstoffe und des Metallmantels die Bildung von Spalten und Rissen in den Schachtwänden nicht vermeiden. Der Erfindung gemäss ist der Sehacht als Ganzes oben und unten gegen gespannte Federn abgestützt, welche einen festeren Zusammenhalt des keramischen Werkstoffes herbeiführen und die Längen- änderungen ausgleichen, so dass das Entstehen von Undichtigkeiten ausgeschlossen ist.
Es muss jedoch anderseits vermieden werden, dass das Gasabzugsrohr zufolge der Ausdehnung und Zusammenziehung der Schachtwände auf Biegung beansprucht wird. Zu diesem Zweck ist der Erfindung gemäss jener Zwischenteil des Schachtes, von dem dieses Rohr abgezweigt ist, fest verankert, z. B. mit dem Metallmantel starr verbunden.
Diese Einrichtung ermöglicht gleichzeitig eine sehr wirksame Sicherung des Kontaktes zwischen den Elementen, durch welche der Strom den Elektroden zugeführt wird, und den Elektroden selbst.
Da die Stromzuführung aus Metall bestehen muss, das einen andern Wärmeausdehnungskoeffizienten hat als das Elektrodenmaterial (Graphit, Kohlenstoffsteine), muss ein vollkommener und dauernder
Zusammenschluss der beiden Werkstoffe an den Berührungsflächen sichergestellt werden, da die Ver- bindung andernfalls beim Erwärmen und Wiederabkühlen locker werden würde, was die Bildung kleiner
Lichtbogen zwischen Metall und Elektrode und eine weitere Verschlechterung des Kontaktes durch
Verbrennen von Material zur Folge hätte.
Gemäss der Erfindung bestehen die Stromzuführungen aus
Platten mit grossen Auflagefläehen, vorzugsweise aus ringförmigen Scheiben, die gleiche Abmessungen haben wie die Elektrodenrahmen selbst, welche Platten oder Scheiben an einer oder an beiden Stirn- wänden der Elektrodenrahmen anliegen und durch die Spannung der Federn an diese angepresst werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfundenen Schachtofens dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Schachtofen, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 ; die Fig. 4 und 5 zeigen zwei
Ausführungsformen von Elektroden.
Der Schacht weist in seinem Mittelteil zwei korbartig durchbrochene Zonen auf, die aus vollen
Steinen 1 und plattenförmigen Elementen 2 in der Gestalt von Kegelmantelabschnitten aufgebaut sind. Die Platten 2 sind an den vollen Steinen verankert, z. B. in der Weise, dass sie mit ihren Rändern in Rillen der vollen Steine eingreifen (Fig. 3). Diese korbartig durchbrochenen Zonen des Schachtes sind von dicht angeschlossenen Metallmänteln 3, 4 umgeben. Der Mantel 4, dessen untere Seitenwand mit der Schachtwand zugfest verbunden ist, geht in einen Abzugsstutzen. 5 über und steht durch eine Leitung 6 mit dem Mantel 3 in Verbindung.
Die in verschiedenen Höhenlagen angeordneten Elektroden bestehen gemäss dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel aus Ringen 7 und einem Gitter aus parallel angeordneten Stäben 8, die mit ihren Enden in die Ringe eingesetzt sind. Zweckmässig wird die Anordnung so getroffen, dass die Stäbe der aufeinanderfolgenden Elektroden um 900 gegeneinander versetzt liegen (Fig. 1). Die Gitterstäbe können aber auch so angeordnet sein, dass die Felder die Gestalt einer regelmässigen Figur, z. B. eines Quadrates (Fig. 4) oder eines Sechseckes (Fig. 5), erhalten.
Den aus Graphit oder Kohlenstoffsteinen bestehenden Elektroden wird der Strom durch ringförmige Metallscheiben 9 zugeführt, die an einer Stirnfläche der Elektrodenringe anliegen.
Der Schacht ist als Ganzes oben und unten gegen gespannte Federn 10, 11 abgestützt. Der den Abzugstutzen 5 tragende Abschnitt des Schachtes ist mit dem Metallmantel 7. 3 starr verbunden. Zur Verankerung dieses Schachtabschnittes kann man z. B. an den Metallmantel 4 des Sammelraumes Pratzen 14 anschweissen, die sieh am metallischen Gehäuse 7. 3 abstützen. Gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Pratzen an ihren äusseren Enden zu Fassungen für Steine 15 aus elektrischem Isoliermaterial, die in Fassungen 16 des Metallmantels untergebracht sind, ausgebildet.
Ferner ist auch der Abzugsstutzen 5 in die den unteren Sehaehtabsehnitt mit dem Metallmantel starr verbindende Verankerung einbezogen, indem er in ein kurzes Rohrstück 17 aus elektrischem Isoliermaterial mündet, das in eine mit dem Metallmantel verbundene Fassung 18 eingesetzt ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Sehachtofen, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht im Bereich der Destillationszone korbartig durchbrochen und in einen Sammelraum eingeschlossen ist, von dem die Verbindungsleitung zum Kondensator ausgeht.