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Der Gegenstand des Patentes betrifft ein Verfahren, um Metalle, Metallegierungen und Metallverbindungen, wie Oxyde, Sulfide usw., über die Dampfform in technisch verwertbare Feststoffe, z. B.
Metalloxyde, unter Benutzung eines bis auf die Ableitung völlig geschlossenen Ofens überzuführen, und besteht im wesentlichen darin, dass die innere Bodenfläche des Ofens oder eine besondere, im Ofen angeordnete Unterlage, die auf einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes des zu behandelnden Gutes betrieben werden, so unvollständig mit dem zu behandelnden Gut, jedoch ohne Mitbenutzung anderer reaktionsfähiger Stoffe bedeckt werden, dass die Verdampfung nach Art des Leidenfrostschen Phänomens vor sich geht.
Es ist bereits bekannt, Metalle in einem auf Verdampfungstemperatur erhitzten Ofen, z. B. einem Lichtbogenofen, zu behandeln und zu verarbeiten. Man hat hierbei das Hauptaugenmerk auf die Einhaltung der jeweils erforderlichen Verdampfungstemperatur gelegt, die Dämpfe gegebenenfalls durch zusätzliche Hitzebehandlung innerhalb des Ofens überhitzt und auch mit erhöhtem Druck oder Unterdruck gearbeitet. Das Metall wurde durch Überlaufenlassen eines von unten gefüllten Trichters in den Verdampfungsraum eingebracht oder es wurde, wie z. B. bei der Scheidung von nichtmetallischen Mineralien aus Erzen, das fein verteilte Erz fortlaufend seitlich in den Ofen eingeführt, dessen Boden in Drehung versetzt wird. Auch in diesem Falle bedeckt das zu behandelnde Gut den Boden des Ofens, von dem der heisse Rückstand in einen Abschreckbehälter geleitet wird.
Gemäss dem Gegenstand des Patentes wird dagegen, wie Versuche ergeben haben, einevervielfachung der bisher bekannten Verdampfungsleistungen solcher Öfen dadurch erzielt, dass die Fläche, welcher das zu behandelnde Gut zugeführt wird, gleichzeitig und dauernd sowohl als Aufnahmefläche als auch als Strahlfläche wirkt. Nur die geringen, jeweils von dem Gut bedeckten Teile der Fläche strahlen nicht, zumindest nicht unmittelbar. Es hat sich nun gezeigt, dass bei dem patentgemässen Verfahren eine Art Leidenfrostsehes Phänomen auftritt, indem sich nämlich die geringen Stoffmengen auf der Strahlungsplatte dauernd und ziemlich schnell hin-und herbewegen, so dass nach kurzer Unterbrechung auch diejenigen Teile derselben wieder strahlen, die vorübergehend von dem zu behandelnden Feststoff bedeckt gewesen sind.
Neben der Bodenfläche des Ofens können in gasbestriehenen Teilen desselben auch zusätzliche überhitzte Flächen vorgesehen sein. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des patentgemässen Verfahrens wird unter Verwendung des elektrischen Lichtbogens als Hitzequelle nur so viel von dem zu verdampfenden Stoff der Stelle des Lichtbogens zugeführt, dass die von diesem erfassten bzw. in seinem unmittelbaren Hitzeherd befindlichen Mengen im wesentlichen nicht entweichen können, sondern gewaltsam der Verdampfung zugeführt werden, sei es durch unmittelbare Hitze- Übertragung oder dadurch, dass die Stoffe in verdampftem Zustande einen Flammbogen bilden und selbst Träger des elektrischen Stromüberganges werden.
Bei der Durchführung des patentgemässen Verfahrens muss natürlich dafür gesorgt werden, dass die geringen, in Abständen eingeführten Stoffmengen keine zusammenhängenden Körper bilden können, so dass die Teilchen je für sich der Einwirkung der Hitze ausgesetzt sind.
Es hat sich herausgestellt, dass bei Durchführung des patentgemässen Verfahrens Gleichrichterwirkungen in Erscheinung treten. Mittels eines Gleichstromanzeigeinstrumentes, welches in den
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Speisestromkreis des Ofens oder des Schmelztiegels eingeschaltet ist, können diese Erscheinungen beobachtet und zur Steuerung des Verfahrens benützt werden.
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele von Ofen-oder Schmelztiegelkonstruktionen zur Durchführung des patentgemässen Verfahrens dargestellt.
Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt durch einen Schmelztiegel. Fig. 2 ist ein vertikaler Längsschnitt durch einen Ofen oder einen Schmelztiegel, wie er bereits in der Praxis Verwendung finden kann. Fig. 3 ist eine abgeänderte Ausführungsform eines Ofens zur Durchführung des patentgemässen Verfahrens. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform. Fig. 5 ist ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform und Fig. 6 ein Horizontalschnitt durch den Ofen gemäss Fig. 5.
Der Ofen oder Schmelztiegel gemäss Fig. 1 besteht aus Eisenblech und weist einen ebenen Boden 2 auf. Am oberen Ende ist der Tiegel mit einem Auslassstutzen 3 versehen, der mit einer Kammer 4 zur Sammlung der entwickelten Gase und Dämpfe verbunden ist. Der Boden 2 des Ofens 1 ist mit einer Platte 5 aus Graphit od. dgl. bedeckt, deren Oberfläche im wesentlichen eben oder zumindest so konstruiert ist, dass eine grössere Ansammlung von Teilchen oder Tropfen des zu behandelnden Stoffes sicher verhindert wird. Durch die Wand des Schmelztiegels oder Ofens 1 tritt ein Rohr 6 hindurch, welches mit einem Speicherbehälter 7 für das zu behandelnde Material verbunden ist. Im Rohr 6 ist ein Abschlussventil8 vorgesehen.
Die Wand des Tiegels 1 wird weiters von zwei Elektroden 9 durchsetzt, zwischen welchen im Innern des Tiegels ein elektrischer Lichtbogen 10 gebildet wird. Eine Stromquelle 11 ist mit den Elektroden 9 durch einen Stromkreis 12 verbunden, in welchem ein Strommesser 13 angeordnet ist.
Der Behälter 7 ist mit körnigem Material oder mit flüssigem Metall gefüllt, je nachdem, in welchem Aggregatzustand der betreffende Stoff behandelt werden soll. Durch Öffnung des Abschlussventiles 8 gelangt das zu behandelnde Material in Abständen und jeweils sehr geringen Mengen, vorzugsweise in Form von einzelnen Körnern oder Tropfen 14, in das Innere des Ofens bzw. Schmelztiegels. Im selben Augenblick, in dem der Tropfen 14 oder das Korn die Platte 5 des hocherhitzen Tiegels 1 erreicht, ist dieses Korn oder der Tropfen vollständig von dem im Tiegel erzeugten Dampf derart umgeben, dass das Teilchen etwas über die Oberfläche der Platte 5 gehoben wird. Da der Tropfen 14 von der Dampfschicht 15 umgeben ist, wird das bekannte Leidenfrostphänomen hervorgerufen, indem der Tropfen in eine rasche Hin-und Herbewegung kommt.
Die entwickelten Dämpfe entweichen schliesslich durch den Stutzen 3 in die Kammer 4, aus der sie an die Verbrauchsstelle geleitet werden können. Wenn körniges Material behandelt werden soll, tritt dieselbe Wirkung ein, wenn es in den Ofen so eingeführt wird, dass es die Oberfläche der Platte 5 in Form von einzelnen Körnern erreicht.
Fig. 2 zeigt eine Tiegelkonstruktion zur praktischen Durchführung des Verfahrens. Das vor- zugsweise aus Eisenblech bestehende Gehäuse 16 ist mit feuerfestem Material 17 ausgekleidet, in das der Schmelztiegel 18 eingesetzt ist. In den Tiegel 18, der oben durch einen konischen Teil 19 geschlossen ist, erstrecken sich drei Rohre 20, von denen in der Zeichnung nur eines dargestellt ist. Jedes dieser
Rohre ist mit Büchsen 21 versehen, welche die Elektroden 22 in ihrer Lage erhalten. Diese erstrecken sich durch den Teil 19 in das Innere des Tiegels 18. In der Zeichnung ist eine der Elektroden 22 in vollen Linien, eine zweite in gestrichelten Linien dargestellt und die dritte überhaupt weggelassen.
Jede dieser Elektroden 22 ist durch Isolation 23 gegenüber dem Rohr 20, den Büchsen 21 und dem Gehäuse 16 elektrisch isoliert. Vom Teil 19 führt ein Rohr 24 zu einem Rohr 25, das mit einer Gebrauchsstelle für die im Innern des Tiegels 18 entwickelten Gase oder Dämpfe verbunden ist. Durch das Gehäuse 16, die Auskleidung 17 und den Teil 19 erstreckt sich ein Rohr 26, dessen oberes Ende eine durchscheinend Platte 27 trägt, welche eine Beobachtung des Vorganges gestattet. Ausserhalb des Gehäuses 16 ist ein Rohr 28 vorgesehen, das in das Rohr 26 mündet und mit dem Vorratsbehälter 29 verbunden ist. Das Rohr 28 ist mit einem Abschlussorgan 30 versehen.
Im Boden des Tiegels 18 ist ein Rohr 31 angeordnet, das etwas über die Oberfläche einer im Innern des Tiegels angeordneten, vorzugsweise aus Graphit bestehenden Platte 32 ragt, am oberen Ende offen und am unteren Ende mit einer trichterförmigen Öffnung 33 eines. Rohres 34 verbunden ist, das sich durch eine Büchse 35 und den Boden 56 des Gehäuses 16 in einen Tank 37 erstreckt, der an einer Konsole 38 des Bodens 36 befestigt ist. Ein Entleerungsrohr 39 führt von dem Tank 37 nach aussen. An Konsolen 40 des Bodens 36 des Gehäuses 16 sind Räder 41 gelagert, so dass die ganze Einrichtung fahrbar ist. Der Ofen kann-somit mit jenen Vorrichtungen verbunden werden, in denen die entwickelten Dämpfe der Metalle, Metallegierungen u. dgl. weiteren Behandlungsverfahren unterworfen werden.
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Wenn statt körnigen Materials flüssige Metalle oder Metallegierungen, beispielsweise Eisen, verdampft werden sollen, so wird das Eisen in den Tiegel 18 vorzugsweise in Form eines Drahtes ein-
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geführt. Der Speicherbehälter. 29 und das Ventil 30 werden dann durch andere Vorrichtungen ersetzt, die nicht dargestellt sind, da ihre Ausbildung und Anordnung jedem Fachmann geläufig ist.
In manchen Fällen können die Einrichtungen zur Regelung der Beschickung so ausgebildet sein, dass sie in Übereinstimmung mit dem Fortschreiten des Verdampfungsprozesses selbsttätig eingestellt werden. Diese Steuerung kann beispielsweise durch Relais bewirkt werden, die in Abhängigkeit von der Ofentemperatur, der elektrischen Belastung, der Spiegelhöhe der zu behandelnden Substanz oder von andern, durch Messinstrumente sichtbar zu machenden Faktoren gesteuert werden können.
Das Rohr 34 kann aus Graphit bestehen und wird zweckmässig auf elektrischem Wege erhitzt.
Der Tank 37 ist vorzugsweise ebenfalls erhitzt. Die hierzu erforderlichen Mittel sind nicht dargestellt, da sie nicht den Gegenstand der Erfindung bilden.
Wie bereits erwähnt, ist die Oberfläche der Platte 32 vorzugsweise eben. Diese besteht am besten aus Graphit, ist in einer horizontalen Ebene angeordnet und ihre Oberfläche weist kleine Einbuchungen auf, welche eine Begrenzung der einzelnen Flüssigkeitstropfen ermöglichen. Die Grösse dieser Einbuchtungen ist so bemessen, dass haufenartige oder tümpelartige Ansammlungen einer Mehrzahl von Tropfen in ein und derselben Einbuchtung sicher verhindert sind.
Die Elektroden 22 sind in Sternschaltung mit den Wicklungen eines Dreiphasentransformators verbunden. Der Sternpunkt ist mit dem Gehäuse 16 des Schmelztiegeis 18 verbunden und geerdet.
Der Primärstrom wird von einer Dreiphasenschiene geliefert und seine Spannung wird durch an sich bekannte Mittel gesteuert. Die Elektroden können auch in anderer Weise geschaltet sein oder mit Zweiphasenstrom oder Gleichstrom gespeist werden. Je nach Wunsch kann auch nur eine Elektrode vorgesehen werden, in welchem Falle der Tiegel 18 oder die Platte 32 die Gegenelektrode bildet.
Bei gewissen dieser Schaltungen treten Gleichrichterwirkungen auf. Deshalb wird vorzugsweise ein Gleichstromanzeige-und Messinstrument in den den Schmelztiegel enthaltenden Stromkreis eingeschaltet.
Wenn Kupfer verdampft werden soll, erfolgt die Durchführung bei einer Transformatorleistung von 200 kW in folgender Weise. Wenn nach Einschaltung des Stromes und Bildung des elektrischen Lichtbogens der Tiegel 18 auf eine genügend hohe Temperatur erhitzt ist, wird flüssiges Kupfer in einer solchen Menge eingeführt, dass der Boden des Tiegels oder die Oberfläche der Graphitplatte 32 mit einer ganz dünnen Schicht flüssigen Kupfers bedeckt ist. Die elektrische Belastung wird hierauf so weit gesteigert, dass das Kupfer verdampft, was, wie durch Versuche festgestellt wurde, so lange langsam vor sich geht, als eine zusammenhängende Schicht flüssigen Kupfers im Tiegel vorhanden ist.
Sobald das in den Tiegel eingebrachte flüssige Kupfer nahezu abgezogen ist und nun der Boden des Tiegels oder die Oberfläche der Platte 32 beginnt, von Kupfer freie Stellen aufzuweisen, setzt eine überraschende Steigerung der Verdampfung ein. Gleichzeitig tritt das bekannte Leidenfrostphänomen in Erscheinung, d. h. die noch vorhandenen grösseren und kleineren Tropfen werden so rasch auf der Platte 32 verdampft, dass sie durch den Dampf etwas von der Plattenoberfläche abgehoben werden.
Die einzelnen Tropfen werden vollständig von Dampf eingehüllt und rasch im Ofen hin-und herbewegt, worauf sie schliesslich zerstäuben. Infolge der ausserordentlich kräftigen Wärmestrahlung im Innern des Schmelztiegels werden die Tropfen sehr rasch verdampft und der Dampf wird weit über die Verdampfungstemperatur (Siedepunkt) erhitzt. Dies wird noch dadurch begünstigt, dass der Dampf gezwungen wird, durch den elektrischen Lichtbogen zu fliessen. Es mag dahin gestellt bleiben, wie weit bei diesem Verdampfungsprozess elektrische Einflüsse und Vorgänge unmittelbar zur Wirkung gelangen oder wie weit die bei dem elektrischen Lichtbogen frei werdende Hitze die Verdampfungsvorgänge beeinflusst.
Sobald das Leidenfrostphänomen in Erscheinung tritt und die Verdampfung beginnt, muss dafür Sorge getragen werden, dass flüssiges Kupfer dem Schmelztiegel frisch zugeführt wird, u. zw. in der gleichen Menge, wie sie im Tiegel zur Verdampfung gelangt. Wenn diese Bedingungen aufrechterhalten werden, werden die günstigsten Verdampfungsbedingungen erzielt. Das Abschlussorgan bzw. Ventil 30 wird zur Steuerung dieser Materialzufuhr dementsprechend weit geöffnet.
Die für die richtige Wirkungsweise notwendigen Materialmengen können aus den thermischen Konstanten und der Transformatorbelastung auf einfache Weise berechnet werden. Wenn, wie vorgeschlagen, der Transformator mit 200 kW belastbar ist, so werden ungefähr 85% hievon im Verdampfungsraum frei und ergeben 146.200 Kal./Stunden. Um das Kupfer auf den Schmelzpunkt zu erhitzen, sind 108 Kal./kg erforderlich, 153 Kal. sind notwendig, um das Kupfer auf eine Temperatur von 2100 C zu erhitzen. 142 Kai. sind für das Schmelzen erforderlich, 1110 Val. für die Verdampfung und 50 Kal. (zirka) für die Überhitzung um 5000 C.
Theoretisch wird also im Verdampfungsraum das Wärmegleichgewicht erzielt, wenn 146.200 : 1563 = 93Y2 kg Kupfer pro Stunde in gleichförmigem Flusse zugeführt werden. Praktisch wird die zugeführte Kupfermenge etwas unterhalb dieses Gewichtes bleiben.
Die Regelung der dem Ofen zugeführten Materialmengen bildet keine Schwierigkeiten, da der Prozess selbsttätig bis zu einem gewissen Grade stabilisiert wird, wenn der Transformator elastisch arbeitet. Wenn zuviel Kupfer eingeführt wird, verbraucht der elektrische Lichtbogen mehr Energie und dementsprechend wird eine grössere Kupfermenge verdampft. Poren und kleine Löcher in der
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Platte 32 oder ein schwammartiger Aufbau dieser Platte erleichtern die Stabilisierung und die Regelung des Arbeitsprozesses.
Die Tatsache, dass das Leidenfrostphänomen gleichzeitig mit der beträchtlichen Steigerung der Verdampfung auftritt, kann daraus erklärt werden, dass die Reste des geschmolzenen Metalles thermisch vom Boden des Schmelztiegels durch den das Metall umgebenden Metalldampf isoliert sind. Dementsprechend sinkt die Wärmeübertragung vom Boden des Tiegels, gleichzeitig sinkt jedoch auch die Wärmeabfuhr, da die Dämpfe keine so guten Wärmeleiter sind wie die Flüssigkeit. Verglichen mit ihrer Masse haben die isolierten Tropfen eine grosse Oberfläche und absorbieren beträchtliche Mengen von Strahlungswärme, deren Intensität im Innern des Tiegels mit der 4. Potenz der absoluten Temperatur anwächst, während die Wärmeabfuhr durch Konvektion mit der Temperatur langsamer ansteigt.
Es ist unwesentlich, ob das überraschende Ansteigen der Verdampfung durch das Leidenfrostphänomen verursacht wird oder ob dies eine gleichzeitig auftretende selbständige Erscheinung ist. Auf jeden Fall ist das Auftreten des Leidenfrostphänomens ein zuverlässiges Kriterium für die Tatsache, dass der Tiegel unter den richtigen Bedingungen arbeitet, um eine intensive Verdampfung des Metalls zu erzielen.
Andere Metalle und Metallegierungen können mit der beschriebenen Vorrichtung ebenfalls nach demselben Verfahren verdampft werden, vorausgesetzt, dass in der Zeiteinheit nur so viel von dem zu verdampfenden Stoff in den Verdampfungsraum eingeführt wird, als in demselben verdampft wird, und dass die Temperatur des Verdampfungsraumes über jener gehalten wird, bei welcher das Leidenfrostphänomen für den betreffenden Stoff wirksam wird.
Die zuzuführenden Mengen des zu behandelnden Materials können aus den thermischen Konstanten des betreffenden Materials und der Lichtbogenbelastung errechnet werden. Wenn die betreffenden Grössen für die Rechnung nur angenähert bekannt sind, so können sie während der Durchführung des Verfahrens geändert und richtiggestellt werden.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kann auch zur Behandlung anderer Stoffe Verwendung finden, beispielsweise für Metallverbindungen, wie Oxyde, Sulfide und andere, selbst wenn diese Stoffe aus dem festen unmittelbar in den dampfförmigen Aggregatzustand übergehen. Beispielsweise wurden Erze von Nickel, Kupfer, Zink und andern Metallen in ihre Bestandteile zerlegt, indem sie so wie sie von der Zeche kommen, durch bekannte Mittel in ein feines trockenes Pulver übergeführt werden, welches in Form eines Staubregens durch ein Speiserohr langsam und gleichförmig in das Innere des Ofens oder Tiegels eingebracht wird.
Jedes einzelne Erzteilchen verdampft hiebei praktisch für sich allein, und es ergibt sich eine aus den Bestandteilen des Erzes bestehende überhitzte Dampfmischung. Dieser Mischdampf wird hierauf zweckmässig ausserhalb des Ofens in seine Bestandteile zerlegt und gekühlt, wobei die einzelnen Bestandteile in gesonderten Behältern als feines Pulver ausfallen. Wie bekannt, haben viele dieser Pulver die Eigenschaft, bei den in Frage kommenden Temperaturen nicht zu schmelzen, sondern zu sublimieren. Bei Behandlung dieser Stoffe tritt eine dem Leidenfrostphänomen ähnliche Erscheinung bei festen Teilchen auf. Diese Stoffe verhalten sich ähnlich den Tropfen und verdampfen so rasch, dass sie ebenfalls von ihrer Unterlage durch die sie umgebende Dampfschicht abgehoben werden.
Diese Teilchen werden aber nicht unregelmässig auf ihrer Unterlage hin-und herbewegt, wie dies bei Flüssigkeiten der Fall ist. Es kann ohne weiteres eine Temperatur ermittelt werden, über welcher die Verdampfung dieser Stoffe rasch ansteigt, wenn dafür Vorsorge getroffen ist, dass eine genaue Einstellung der zu verdampfenden Stoffmenge erfolgt und nicht grössere Mengen zugeführt werden, die sich auf der wirksamen Oberfläche des Tiegels ansammeln und an diesen Stellen die Temperatur herabsetzen.
Es kann vorteilhaft sein, die Metalldämpfe beim Verlassen der Verdampfungskammer durch zusätzliche Heizflächen zu überhitzen. Hiezu können beispielsweise elektrisch geheizte Rohre, Platten od. dgl. aus Graphit Verwendung finden.
Nötigenfalls können alle Teile der Vorrichtung, welche hohen Temperaturen ausgesetzt sind, durch Einführung neutraler Gase, beispielsweise Stickstoff, gegen Abbrand geschützt werden, solange nicht das im Ofen selbst erzeugte Gas imstande ist, diesen Schutz selbst zu übernehmen.
Das Verdampfungsverfahren wird in der beschriebenen Vorrichtung bei ungefähr atmosphärischem Druck ausgeführt, doch kann es unter Umständen auch vorteilhaft sein, das Verfahren bei höheren Drücken und manchmal auch bei niedereren Drücken durchzuführen. Zu diesem Zweck sind der Tiegel und die mit ihm verbundenen Behälter oder Räume gegen die Aussenluft abgedichtet, und der geforderte Unterdruck oder Überdruck wird durch entsprechende Saug-oder Druckpumpen erzeugt. Die hiezu erforderlichen Einrichtungen sind jedem Fachmann bekannt.
Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Schmelztiegel 43 aus Graphit od. dgl., der durch Joulesche Wärme erhitzt ist. Zu diesem Zweck ist der untere Teil des Tiegels 43 in einem Trog 44 eingebettet, der aus leitendem Material besteht und mit Staubkohle 45 gefüllt ist. Von dem konischen Oberteil 46 des Tiegels erstreckt sich ein Rohr 47 aus leitendem Material nach oben, das mit einem weiteren Rohr 48 verbunden ist. Das obere Ende des Rohres 47 ist von einer Rohrschelle 49 umschlossen, mittels welcher der elektrische Strom vom Transformator 50 dem Rohr 47 zugeführt
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wird, welches den oberen Teil des Tiegels 43 bildet. Hiedurch wird dieser stark erhitzt. Ein Rohr 51 ist mit einem Speicherbehälter 52 verbunden und mit einem Steuerventil 53 versehen. Das Rohr 51 mündet im oberen Teil 46 des Tiegels 43.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist ähnlich der in Fig. 2 beschriebenen.
Der in Fig. 4 dargestellte Tiegel besteht aus einem Rohr 54 aus Graphit od. dgl., welches geneigt angeordnet ist und ebenfalls durch Joulesche Wärme vom Strom eines Transformators 55 erhitzt wird.
Ein mit einem Steuerventil 57 versehenes Rohr 56 ist einerseits mit dem geschlossenen Ende des Rohres 54, anderseits mit dem Speicherbehälter 58 für das zu behandelnde Gut verbunden. Mit dieser Bauart wird die Temperatur so hoch gesteigert, dass das eingeführte Gut an den heissen Wänden des Rohres 54 zerstäubt, in Dampfform übergeführt und auf seinem weiteren Weg zum Auslassende des Rohres 54 überhitzt wird, worauf die Dämpfe einer weiteren Behandlungsstelle zugeführt werden.
Infolge der geneigten Anordnung des Rohres 54 rollen alle nicht unmittelbar verdampften Tropfen immer wieder zurück, so lange, bis sie eben vollständig verdampft sind.
Gemäss den Fig. 5 und 6 besteht der Tiegel oder Ofen aus einem hohlen Ring 59 aus Graphit od. dgl., der einen Schenkel 60 des Transformatorkernes 61 mit der Wicklung 62 umgibt. Der Ring 59 bildet die Sekundärwicklung und wird während des Betriebes durch grosse Ströme durchflossen, so dass er auf sehr hohe Temperaturen erhitzt wird. Das Rohr 63 ist mit dem Steuerventil 64 versehen und einerseits an den Ring 59, anderseits an den Speicherbehälter 65 für das zu behandelnde Material angeschlossen. Der im Ring 59 erzeugte Dampf fliesst durch das Rohr 66 ab und wird an beliebige Ver- brauchsstellen weitergeleitet.
Das durch das patentgemässe Verfahren gewonnene Metallpulver zeichnet sich dadurch aus, dass ein Teil seiner Teilehen eine nahe der mikroskopischen Sichtbarkeitsgrenze liegende Grösse hat und ein anderer Teil seiner Teilchen aus ausserordentlich lockeren Flocken von mikroskopischer Kleinheit besteht.
Beispiele :
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<tb>
<tb> Vorausgesetzte <SEP> Ofenleistung <SEP> : <SEP> 200 <SEP> kW <SEP> zu <SEP> 860 <SEP> Kal <SEP> 172.000 <SEP> Kal.
<tb>
15% <SEP> Wärmeverlust <SEP> an <SEP> die <SEP> Aussenluft <SEP> 25. <SEP> 800"
<tb> Nutzbarer <SEP> Heizwert <SEP> im <SEP> Ofenraum <SEP> 146.200 <SEP> Kal.
<tb>
Zur Aufrechterhtung des Wärmegleichgewichtes kann das Verfahren nach folgenden Beispielen durchgeführt werden :
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<tb>
<tb> 1. <SEP> Kupfer.
<tb>
Bis <SEP> zu <SEP> 10800 <SEP> C...................................................... <SEP> 108 <SEP> Kai.
<tb> von <SEP> 10800 <SEP> bis <SEP> 2100 <SEP> C <SEP> ...................................................... <SEP> 153 <SEP> ,,
<tb> latente <SEP> Schmelzwärme <SEP> ........................................................ <SEP> 142 <SEP> ,,
<tb> Verdampfungswärme <SEP> ............................................................ <SEP> 1110 <SEP> ,,
<tb> Angenommene <SEP> Wärme <SEP> für <SEP> das <SEP> Überhitzen <SEP> bis <SEP> zum <SEP> Dampfzustand <SEP> bis
<tb> ungefähr <SEP> 5000 <SEP> C <SEP> 50"
<tb> Zusammen... <SEP> 1.563 <SEP> Kal.
<tb>
Die nutzbare Wärme 146. 200 Kal. dividiert durch den obigen Heizwert je Kilogramm Kupfer ergibt 93 5 kg je Stunde als höchste zulässige Beschickungsmenge..
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<tb>
<tb>
2. <SEP> Zink.
<tb>
0 <SEP> bis <SEP> 420 C........................................................ <SEP> 42 <SEP> Kal.
<tb>
420 <SEP> bis <SEP> 918 <SEP> 248 <SEP> C <SEP> ........................................................... <SEP> 60 <SEP> ,,
<tb> latente <SEP> Schmelzwärme <SEP> 28
<tb> Verdampfungswärme <SEP> 436 <SEP> "
<tb> angenommene <SEP> Überhitzungswärme............................... <SEP> 100 <SEP>
<tb> Zusammen... <SEP> 666 <SEP> Kal.
<tb>
Höchste <SEP> zulässige <SEP> Menge <SEP> der <SEP> Beschickung, <SEP> errechnet <SEP> wie <SEP> oben <SEP> : <SEP> 146.200 <SEP> durch <SEP> 666 <SEP> = <SEP> 219'5 <SEP> kg/h.
<tb>
3. <SEP> Zinn.
<tb>
0 <SEP> bis <SEP> 2320 <SEP> 13-5 <SEP> Kal.
<tb>
232 <SEP> bis <SEP> 2. <SEP> 270 <SEP> C <SEP> ........................................................15#5 <SEP> ,,
<tb> latente <SEP> Schmelzwärme <SEP> 13'8 <SEP> "
<tb> Verdampfungswärme <SEP> 621'0 <SEP> "
<tb> angenommene <SEP> Überhitzungswärme <SEP> 38'0 <SEP> "
<tb> Zusammen... <SEP> 701-8 <SEP> Kal.
<tb>
Höchste <SEP> zulässige <SEP> Menge <SEP> der <SEP> Beschickung <SEP> : <SEP> 146.200 <SEP> durch <SEP> 701-8 <SEP> = <SEP> 208-5 <SEP> kg/h.
<tb>
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EMI6.1
<tb>
<tb>
4. <SEP> Nickel <SEP> :
<tb> 0 <SEP> bis <SEP> 1#452 <SEP> C <SEP> ........................................................ <SEP> 218#0 <SEP> Kal.
<tb>
1452 <SEP> bis <SEP> 3075 <SEP> C <SEP> ......................................................... <SEP> 324#0 <SEP> ,,
<tb> latente <SEP> Schmelzwärme <SEP> 70'4 <SEP> "
<tb> Verdampfungswärme, <SEP> 1-4900"
<tb> angenommene <SEP> Überhitzungswärme <SEP> 40'0 <SEP> "
<tb> Zusammen... <SEP> 2-142-4 <SEP> Kal.
<tb>
Höchste <SEP> zulässige <SEP> Menge <SEP> der <SEP> Beschickung <SEP> : <SEP> 146.200 <SEP> durch <SEP> 21-42-4 <SEP> = <SEP> 68-2 <SEP> /%.
<tb>
5. <SEP> Zinkoxyd.
<tb>
0 <SEP> bis <SEP> 1'8500 <SEP> C.........,.......................................... <SEP> 196 <SEP> Kal.
<tb> latente <SEP> Schmelzwärme <SEP> (keine <SEP> Schmelze, <SEP> sondern <SEP> Sublimation).........Verdampfungswärme <SEP> (Sublimationswärme) <SEP> ...................................... <SEP> 959 <SEP> ,,
<tb> angenommene <SEP> Überhitzungswärme................................ <SEP> 100 <SEP> "
<tb> Zusammen... <SEP> 1-255 <SEP> Kali.
<tb>
Höchste <SEP> zulässige <SEP> Menge <SEP> der <SEP> Beschickung <SEP> : <SEP> 146.200 <SEP> durch <SEP> 1-255 <SEP> = <SEP> 116 <SEP> 6 <SEP> kg/h.
<tb>
6. <SEP> Zinndioxyd, <SEP> Kassiterit.
<tb>
0 <SEP> bis <SEP> 2000 C....................................................... <SEP> 234 <SEP> Kai.
<tb> latente <SEP> Schmelzwärme <SEP> (keine <SEP> Schmelze, <SEP> sondern <SEP> Sublimation)...........-,,
<tb> Verdampfungswärme <SEP> (Sublimationswärme) <SEP> 590"
<tb> angenommene <SEP> Überhitzungswärme <SEP> .................................................... <SEP> 70 <SEP> ,,
<tb> Zusammen..... <SEP> 894 <SEP> Kal.
<tb>
Höchste <SEP> zulässige <SEP> Menge <SEP> der <SEP> Beschickung <SEP> : <SEP> 146.200 <SEP> durch <SEP> 894 <SEP> = <SEP> 163-5 <SEP> kg/t.
<tb>
7. <SEP> Zinksulfid, <SEP> Zinkblende.
<tb>
0 <SEP> bis <SEP> 1350 C................................................. <SEP> 216 <SEP> Kai.
<tb> angenommene <SEP> Sublimationswärme <SEP> ................................................. <SEP> 950 <SEP> ,,
<tb> angenommene <SEP> Überhitzungswärme................................................... <SEP> 90 <SEP> ,,
<tb> Zusammen... <SEP> 1.256 <SEP> Kal.
<tb>
Höchste <SEP> zulässige <SEP> Menge <SEP> der <SEP> Beschickung <SEP> : <SEP> 146.200 <SEP> durch <SEP> 1-256 <SEP> = <SEP> 116 <SEP> kg/h.
<tb>
In der Praxis müssen die Beschickungsmengen natürlich etwas niedriger gehalten werden, als den theoretisch ermittelten Werten entspricht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren, um Metalle, Metallegierungen und Metallverbindungen wie Oxyde, Sulfide usw. über die Dampfform in technisch verwertbare Feststoffe, z. B. Metalloxyde, unter Benutzung eines bis auf die Ableitung völlig geschlossenen Ofens überzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die innere
Bodenfläche des Ofens oder eine besondere, im Ofen angeordnete Unterlage, die auf einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes des zu behandelnden Gutes betrieben werden, so unvollständig mit dem zu behandelnden Gut, jedoch ohne Mitbenutzung anderer reaktionsfähiger Stoffe bedeckt werden, dass die Verdampfung nach Art des Leidenfrostschen Phänomens vor sich geht.