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Kondensationsvorrichtung zur Verfestigung von Metalldämpfen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kondensationsvorrichtung zur Verfestigung von Metalldämpfen, destilliert aus Erzen durch thermische Reduktion in einer Kammer, die an einem Ende geschlossen und am andern Ende zum Anschluss an einen thermischen Reduktionsofen offen ist, und besteht darin, dass ein offene Enden aufweisender, herausnehmbarer metallischer Einsatz in der Kammer vorgesehen ist, die einen in der Längsrichtung durch die Wand des Einsatzes sich erstreckenden Schlitz besitzt, durch welchen Metalldampf in direkten Kontakt mit der Kammerwand gelangt, um einen rasch hitzeleitenden Steg zwischen dem heissen Metalldampf und der Wand zu bilden.
Gemäss einem nicht vorveröffentlichten, aus dem Erfinderkreis der Patentinhaberin stammenden Vorschlag sind bereits Kondensationseinrichtungen der in Rede stehenden Art bekanntgeworden, welche einen herausnehmbaren Einsatz mit verhältnismässig kleinen Öffnungen in seiner Wand aufweisen, um hitzestreuende, feste Metallstege zwischen dem heissen Metalldampf und der Wand des Kondensators zu schaffen.
Die Erfindung ermöglicht eine erhebliche Verbesserung derartiger bekannter Kondensationseinrichtungen. Sie wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.
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längs der Linie 2-2 von Fig. 1. Fig. 3,4 und 5 sind Seitenansichten des herausnehmbaren Kondensatoreinsatzes.
Der Kondensator 1 bekannter Bauart ist an den Reduktionsofen 2 angeschlossen. Die Öffnung 3 ermöglicht die Erzeugung von Vakuum im Kondensator und in der thermischen Reduktionszone des Ofens.
Der Kondensator ist mit der üblichen Wasserkühlung 4 versehen. Die Aussentemperatur kann so niedrig sein, dass die Kühleinrichtung nicht notwendig ist. Das Aussenende des Kondensators ist mit einem abnehmbaren Boden 5 mit Dichtung 6 verschlossen.
Im Kondensator ist ein herausnehmbarer zylindrischer Einsatz 7 angeordnet, in dem der Metalldampf sich durch Kondensation zu einer sogenannten "Krone 8" verfestigt. Der Einsatz ist mit einem Längsschlitz 9 versehen, der vorzugsweise konisch ist, wie bei 10 dargestellt. Der Schlitz 9 kann etwa 5 cm vor dem einen Ende des Kondensatoreinsatzes enden, wie in Fig. 5 dargestellt, um die Handhabung des Einsatzes zu erleichtern. In das Aussenende des Kondensatoreinsatzes ist eine Abschlusswand 11 eingesetzt, die verhindert, dass Metalldämpfe vor ihrer Verdichtung aus dem Kondensator austreten, und die nach ihrer Entfernung das Herausdrücken der Krone aus dem Einsatz erleichtert.
Während des Ablaufes der thermischen Reduktionsreaktion jeder Retortenfüllung wird das Volumen der von der Charge abgegebenen Metalldämpfe immer grösser, bis die gesamte Charge die Destillationstemperatur erreicht hat, und wird dann allmählich kleiner, bis die Reduktion abgeschlossen ist. Die durch den Kondensator abzuführende Wärmemenge ist also zu dem Zeitpunkt am höchsten, zu dem die gesamte Ofenfüllung die Reaktionstemperatur erreicht hat. Metall in dichtester Form wird gebildet, wenn der Dampf bei einer Temperatur kondensiert wird, die sehr dicht beim Schmelzpunkt des Metalls liegt.
Reicht jedoch zu irgend einem Zeitpunkt die Geschwindigkeit der Wärmeabfuhr aus dem Kondensator nicht aus, um die Temperatur im Kondensator unter dem Schmelzpunkt des zu kondensierenden Metalls zu halten, wird das Kondensat flüssig, läuft in die Reaktionszone zurück und wird erneut destilliert, wodurch der Kondensator überlastet und seine Leistung gesenkt wird.
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Beim grosstechnischen Betrieb mit dem üblichen Kondensator pflegen heisse Kronen gebildet zu wer- den. Dies hat Verflüssigung des Metalls zur Folge, das zur heisseren Zone des Kondensators und selbst in die Reduktionszone des Ofens zurückläuft. Es muss dann erneut destilliert werden, so dass der Kondensa- tor überlastet wird. Die Folge ist eine Verlangsamung der Dämpfeentwicklung aus der reagierenden Char- ge und die Bildung von flüssigem Kondensat, das nach dem Zutritt der Atmosphäre vollständig verbrennt und zu Betriebsstörungen bei der Leerung führt.
Der Schlitz im Kondensatoreinsatz ermöglicht die Bildung eines wärmeleitenden Steges aus festem
Metall von erheblicher Fläche zwischen der Dämpfezone des Kondensators und seiner verhältnismässig kalten Wand. Die Breite des Schlitzes hängt von der Wärmemenge ab, die pro Betriebszeiteinheit abzuführen ist. Als mögliche Mindestbreite haben sich 3,2 mm ergeben. Gute Ergebnisse wurden mit einem Schlitz von 10 cm Breite erzielt. Auch ein Schlitz von 15 cm Breite ist verwendet worden. Bei jeder gegebenen Kombination von Betriebsbedingungen hängt die in Frage kommende Breite des Ausschnittes vom maximalen Dämpfevolumen ab, das pro Zeiteinheit der thermischen Reduktionsperiode zu verdichten ist.
Der Längsausschnitt hat mehrere Vorteile. Er ermöglicht die wirtschaftlichere Verwendung von warmgewalzten Blechen zur Herstellung des herausnehmbaren Kondensatoreinsatzes an Stelle von Rohren. Der Ausschnitt verleiht dem Einsatz Elastizität, die die Entfernung des festen Metalls erleichtert. Durch wirksamere Ausnutzung der verfügbaren Kühlung ergibt sich ein grösserer Spielraum in der Regelung der Temperatur der Kondensationszone, so dass es möglich ist, bei einer Temperatur zu arbeiten, die viel dichter beim Schmelzpunkt des zu kondensierenden Metalls liegt, wodurch die Bildung einer dichteren und kompakteren Krone begünstigt wird. Das Raumgewicht einer unter Anwendung der Erfindung gebildeten Krone ist um 30% höher als das Raumgewicht im Normalfall.
Diese Zunahme ist vorteilhaft nicht nur bei der Handhabung der Kondensate, sondern ermöglicht das Schmelzen für die anschliessende Verarbeitung mit niedrigerem Schmelz verlust. Der wirksamere Kühlsteg ermöglichte eine Vergrösserung der in die angeschlossene Reduktionseinheit einzusetzenden Charge um wenigstens 25% ohne Veränderung der Abmessungen des Kondensators. Mit der erfindungsgemässen Verbesserung konnten mit einem Kondensator gleicher Grösse Kondensate bewältigt werden, deren Umfang um bis zu 70% grösser war als ohne Verwendung derselben. Die gebildeten dichteren Kronen erleichtern die Handhabung und die Lagerung des Metalls.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kondensationsvorrichtung zur Verfestigung von Metalldämpfen, die bei der thermischen Reduktion ihrer Erze entstehen, bestehend aus einer einseitig offenen, mit einem thermischen Reduktionsofen verbundenen Kammer mit einem Einsatz von kleinerem Durchmesser zur Aufnahme des festen Metalls, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (7) mit einem Längsschlitz (9) versehen und durch eine entfernbare Abschlusswand (11) verschlossen ist.