<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung zum Sulfatisieren von Erzen und anderen Materialien unter Druck.
Zum trockenen Sulfatisieren unter höherem als atmosphärischen Druck wird der Erfindung gemäss ein Behälter, welcher als Reaktionskammer zur Aufnahme des zu behandelnden Materials dient, von einem äusseren Mantel oder Gehäuse umschlossen, welches dem Überdruck zu widerstehen vermag ; der Behälter besitzt Einrichtungen zur Aufnahme und Entleerung des zu behandelnden Materials sowie auch Einrichtungen zum Ein-und Ableiten gasförmiger Reagentien, wie schweflige Säure und Druckluft, wobei im Behälter auch eine Durchmengvorrichtung vorhanden ist, um seinen Inhalt während der Behandlung mit den Reagentien durchmengen zu können.
Wenn der Behälter gasdicht hergestellt ist, so wird der Mantelraum zwischen dem Behälter und dem äusseren Gehäuse vorzugsweise mit Gas unter Überdruck gefüllt, so dass der im Innern des Behälters herrschende Druck zum mindesten ausgeglichen wird, ist aber der Behälter nicht gasdicht hergestellt, so wird natürlich das in den Behälter eingeführte, unter Überdruck stehende Mittel) wie schweflige Säure und Pressluft, auch die Spannung im äusseren Gehäuse erhöhen und es wird daher der Druck auf die Aussenfläche der Behälterwände ebenso gross sein als der Druck auf ihre Innenfläche.
Wenn der zum Hervorrufen der chemischen Reaktion erforderliche Druck in der Vorrichtung erreicht ist, kann man ein Entlastungsventil teilweise öffnen, um einen Teil des gasförmigen Behälterinhaltes austreten zu lassen und dadurch die Einführung frischer Reagentien zu ermöglichen. In manchen Fällen ist es wünschenswert, die Vorrichtung noch mit anderem Zubehör zu versehen, wie im nachstehenden beschrieben ist.
In der Zeichnung ist Fig. i ein lotrechter Schnitt eines für Laboratoriumszwecke gebauten Behälters samt den zugehörigen Teilen ; Fig. 2 ist eine Seitenansicht der durch Fig. i dargestellten Vorrichtung, welche mittels Drehzapfen auf einem Gestelle ruht, und Fig. 3 zeigt im lotrechten Schnitt eine nach den gleichen Grundsätzen wie die Vorrichtungen Fig. 1 und 2 gebaute Vorrichtung, aber für gewerbliche Verwendung.
Gemäss Fig. 1 und 2 ist der Behälter 1, dessen Innenraum eine Reaktionskammer bildet, durch ein Rohr 2 zu beschicken und zu entleeren, wobei dieses Rohr einen abnehmbaren Verschluss in Form einer Muffe 3 mit verglaster Schauöffnung 4 am geschlossenen Ende besitzt. Mit dem Innern der Muffe 3 steht ein aufrechtes Rohr 5 in Verbindung, von welchem die mit Absperrventilen 8 und 9 versehenen Zweigleitungen 6 und 7 abgehen.
EMI1.1
mässig hohen inneren Drücken zu widerstehen. Zu diesem Zwecke besteht das Gehäuse aus einer starken zylindrischen Wand 11) welche an einem Ende an eine Abschlussplatte 12 geschweisst ist und am anderen Ende eine Verschlussplatte 13 besitzt, die mittels beide Platten 12 und 13 durchziehender Bolzen 15 auf dem Rande.
M der zylindrischen Wand-H festgehalten wird. Der Behälter 1 besitzt auch eine zylindrische Wand, welche an einem Ende an eine Abschlussplatte 23 geschweisst ist und am anderen Ende durch eine Platte 24 verschlossen sein kann, welche auf dem Rande 16 der zylindrischen Wand aufsitzt. Soll der Behälter 1 gasdicht gemacht werden, so kann das dichte Aufsitzen der Platte 24 auf dem Rande der zylindrischen Wand durch ein Rohr 17 bewirkt werden, welches am Ende konisch ist und dem ein übereinstimmend geformter Sitz-M. auf der Platte 24
EMI1.2
<Desc/Clms Page number 2>
wobei ihr Widerlager durch Zugbolzen 19 gebildet wird, welche in einen feststehenden Teil der Vorrichtung geschraubt sind, z.
B. in den Teil 20, und mit einer Scheibe 21 zusammenwirken, welche sich seitlich verstellt, wenn die Schraubenbolzen angezogen werden. Die Scheibe 21 liegt an eine Muffe 22 an, welche mit dem Rohr 17 fest verbunden ist, so dass beim Anziehen der
Bolzen 19 die Scheibe 21 in der Längsrichtung auf das Rohr 17 drückt und dadurch die Platte 24 auf ihrem Sitze festhält. Ein zweites Rohr 215 ist an der Verschlussplatte 23 des Behälters befestigt und tritt durch die Verschlussplatte 12 des äusseren Gehäuses nach aussen durch. Durch das Rohr 25 kann ein Pyrometer 26 eingesetzt werden, um die Temperatur in der Reaktionskammer zu messen.
Im Behälter 1 ist ein drehbares Rührschaufelsystem 27 angebracht, welchem, wie bei 28 ersichtlich, das Innenende des rohrförmigen Pyrometers 26 als Drehzapfen dient. Das andere Ende des Rührschaufelsystems ist bei 29 an das Ende eines Rohres 30 befestigt, welches durch das Rohr 17 hindurchreicht und eine Schnurscheibe 31 trägt. Der Kanal des Rohres 30 wird durch ein Ventil 32 geschlossen oder geöffnet. Das Rohr 30 passt lose in das Rohr 17, so dass zwischen der Innenfläche des Rohres 17 und der Aussenfläche des Rohres 30 ein Spielraum besteht.
Dieser Spielraum wird zum Zuführen der gasförmigen Reagentien verwendet, welche in das Rohr 17 durch das aufrechte Rohr 33 eingelassen werden, von welchem ein Rohr 34 mit Verschluss- ventil 36 abzweigt und welches ein Über-und Unterdruckmanometer 31) trägt.
Zur Abkühlung des zu heiss gewordenen Reaktionsbehälters ist er von einer Rohrschlange 37 umgeben, deren Enden 38 durch die Auslassbüchse a9 nach oben herausreichen. Ist die Temperatur des Behälters nicht genügend hoch, so kann er durch eine Spule 40 elektrisch erhitzt werden, welche die Windungen der Kühlschlange 37 umgibt und deren Polenden 41 auch durch die Auslass- büchse 39 nach oben hinausreichen. Wird in der Reaktionskammer eine gewisse Menge Dampf gewünscht, so kann er durch eine Rohrleitung 42 eingelassen werden, welche mehrmals um das
Ende des Behälters 1 gewunden ist und durch die Öffnung 43 mit dem Innenraume desselben in
Verbindung steht.
Wasser, welches man durch das Rohr 42 einführt, wird durch Umströmen des Behälters in Dampf verwandelt, welcher dann durch die Öffnung 43 in den Behälter 1 tritt.
Eine Rohrleitung 44, welche durch die Auslassbüchse 39 nach oben austritt und mit dem Raume zwischen dem Behälter 1 und dem äusseren Gehäuse 11 in Verbindung steht, dient zum Einlassen eines unter Druck stehenden Gases, z. B. Stickstoff, wenn ein gasdichter Behälter erforderlich ist und in das äussere Gehäuse 11 ein Gas unter Druck eingeleitet werden soll, um dem Druck im
Behälter das Gleichgewicht zu halten. Die Enden aller Rohrleitungen und auch die Enden des
Drahtes der Spule 40 sollen den Deckel'45 der Auslassbüchse 39 gasdicht durchziehen.
Um die Reaktion zu verstärken, kann eine einen elektrischen Lichtbogen erzeugende
Kerze 46 in eine Wand des Behälters 1 eingesetzt sein, wobei durch die Leiter 47 und 48 Strom zugeführt wird.
Gewünschtenfalls kann man den Raum zwischen dem Behälter 1 und dem äusseren Gehäuse mit Wärmeisolierungsmaterial füllen, wie z. B. mit Asbest, was bei 49 angedeutet ist und welches, wie aus Fig. i ersichtlich, in dünnen Platten angeordnet sein kann.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung wird vorzugsweise um eine Achse-M auf einem geeigneten Gestell 51 kippbar angeordnet und mittels einer Stütze 52 unter gewöhnlichen Umständen in der Arbeitsstellung gehalten, welche in Fig. 2 als Stellung 2"bezeichnet ist. Die Stütze 52 kann in die in Fig. 2 mit strichlierten Linien angegebene Lage herabfallen gelassen werden, um den Apparat um seine Drehzapfen in die mit strichpunktierten Linien, mit "Stellung 1 ( ( bezeichnete Lage hinabschwenken zu können. Diese Stellung entspricht dem Beschicken der Vorrichtung, wobei das zu behandelnde Material leicht durch das Rohr 2 in die Reaktionskammer
EMI2.1
gebracht, nachdem man vorher die Muffe 3 entfernt hat, um sie nach dem Einbringen des Materials wieder aufzusetzen.
Die Vorrichtung wird dann in die "Stellung 2" oder Arbeitsstellung gebracht und das Rührwerk 27 mittels der Schnurscheibe 31 langsam gedreht. Ist der Behälter 1 gasdicht hergestellt, so werden dann alle Ventile geschlossen und durch das Rohr 44 wird Stickstoff in den Raum zwischen dem Behälter und dem äusseren Gehäuse eingeblasen, bis der Druck gleich oder etwas höher ist als der Druck in der Reaktionskammer. Der äussere Druck liegt nahe an 10 kg pro cm2 und hat den Zweck, dem Druck in der Reaktionskammer das Gleichgewicht zu halten. Ist der Behälter nicht gasdicht hergestellt, so erhöhen die unter Druck in den Behälter 1 eingeführten gasförmigen Stoffe nicht nur den Druck im Behälter, sondern auch den Druck im Raume zwischen dem Behälter und dem äusseren Gehäuse.
Der Druck wird also innerhalb und ausserhalb des Behälters der gleiche sein und das Zuführen eines unter Druck stehenden Mittels durch das Rohr 44 fällt weg. Die gasförmigen Reagentien, wie z. B. schweflige Säure und Luft unter einem Druck von etwa 7 kg pro cm2, werden dann durch das Ventil 36 einströmen gelassen, bis die Spannung in der Reaktionskammer 7 kg pro cm2
<Desc/Clms Page number 3>
erreicht. Die chemische Reaktion beginnt sofort und wenn die dadurch erzeugte Wärme nicht hinreicht, kann man einen elektrischen Strom durch die Spule 40 treten lassen, um den erforderlichen Wärmegrad zu erreichen. Andrerseits kann man, wenn die Temperatur die gewünschte Höhe übersteigt, Kühlwasser, Luft oder ein sonstiges Gas durch das Schlagenrohr 37 strömen lassen.
Nach Beginn der chemischen Reaktion und Erreichung des gewünschten Wärmegrades wird das Entlastungsventil 9 teilweise geöffnet, so dass ein Teil des gasförmigen Inhaltes der Vorrichtung entweichen kann und fortwährend frische schweflige Säure und Druckluft von einer Spannung von 7 kg pro cm2 nachströmen, wozu das Rohr 84 mit einem Vorratsbehälter zur beständigen Abgabe von schwefliger Säure und Druckluft von konstanter Spannung verbunden ist. Die den elektrischen Lichtbogen erzeugende Kerze 46 befördert die chemischen Reaktionen.
Von Zeit zu Zeit kann die Beschickung untersucht werden, indem man einen kleinen Teil derselben zwecks Analyse entleert. Das kann geschehen, indem man Ventil 36 schliesst, den Druck in der Reaktionskammer mittels des Ventils 9 auf etwa 0'7 kg pro cm2 herabmindert und das Ventil 32 öffnet, so dass ein kleiner Teil der Beschickung, während diese durch das langsam rotierende Rührwerk 27 über das offene Ende des Rohres 30 fallen gelassen wird, durch dieses Rohr herausgeblasen wird. Ein anderer Vorgang besteht darin, den Druck in der Reaktionskammer herabzumindern und die Vorrichtung in die Stellung 3 zu schwenken, so dass ein Teil der Beschickung in das Gefäss J5 entleert weiden kann.
Nach jedesmaliger Entnahme einer Probe wird der Druck wieder erhöht, der Gasstrom durch die Kammer wieder hergestellt und die Temperatur auf die erforderliche Höhe gebracht und in derselben erhalten. Nach Verlauf eines gewissen Zeitraumes ist eine verhältnismässig grosse Menge Sulfat gebildet.
In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, die Spannung in der Reaktionskammer abwechselnd herabzumindern und dann wieder auf die erforderliche Höhe zu bringen. Das kann geschehen, indem man einfach den Druck auf atmosphärischen Druck sinken lässt und ihn dann
EMI3.1
zu ermöglichen, dass gewisse Bestandteile der Beschickung durch Erhitzen zum Zerfall gebracht werden.
Eine für gewerbliche Zwecke geeignete Vorrichtung ist in Fig. 3 dargestellt und besitzt ein äusseres Gehäuse A, welches imstande sein muss, höherem als atmosphärischen innerem Druck zu widerstehen. Der Behälter zur Aufnahme des zu verarbeitenden Materials erhält die Form eines Ofenraumes H, welcher auf geeignete Weise in das Aussengehäuse A eingebaut ist. Im Ofenraum H sind übereinander eine Anzahl von Herden L angebracht, von welchen das Material durch die auf der Welle N sitzenden Rührarme M nach und nach auf den darunter befindlichen befördert wird. Die Bauart des Ofens mit seinen Herden, Rührarmen und sonstigem Zubehör ist bekannter Art.
Besonders zu bemerken ist jedoch, dass die rotierende Welle N mittels einer Öffnung f mit einer Kammer E in Verbindung steht, welche unterhalb des Ofens durch die zwei Platten 0 und P gebildet wird. Unterhalb der Kammer E ist eine zweite Kammer F angeordnet, in welche die gasförmigen Reagentien, wie schweflige Säure und Luft, durch das mit einem Absperr- ventil Q versehene Rohr j ein, efülirt werden. Der Mechanismus zum Antreiben der Welle N ist in der Kammer F angeordnet und besteht aus einer Welle K, welche einen mit dem Konusrade j der Welle N in Eingriff stehenden konischen Trieb i trägt. Die in die Kammer F ein- strömenden gasförmigen Reagentien kühlen gleichzeitig den Antriebsmechanismus.
Aus der Kammer F treten die gasförmigen Reagentien durch einen Stutzen k in ein Rohr e, welches sie durch ein Rohr 0-0-0 in die Kammer E leitet. Aus der Kammer E gelangen die gasförmigen Reagentien durch die Öffnung f in den Hohlraum der Welle N und werden durch die hohlen Rührarme auf die einzelnen Herde verteilt, um endlich durch den Auslassstutzen R aus dem Ofen zu treten.
Beim Übertreten aus der Kammer F in die Kammer E werden die gasförmigen Reagentien erhitzt, indem sie durch ein in einen Behälter 1 eingeschlossenes Schlangenrohr G strömen. Das heisse Material aus dem Ofen wird durch ein Rohr b in den Behälter I entleert, in welchem es durch einige Zeit bleibt, so dass es die durch das Schlangenrohr G strömenden gasförmigen Reagentien erhitzt. Nachdem die gasförmigen Reagentien ihre Aufgabe, die auf den Ofenherden liegenden Materialien zu sulfatieren, erfüllt haben, strömen sie durch den Auslassstutzen R direkt in den Oberteil D des Gehäuses A und gelangen von dort durch eine Öffnung S in eine Sammel-
EMI3.2
Das zu behandelnde Material kann auf irgendeine geeignete Art in die Vorrichtung eingebracht werden, z. B. durch Einschütten in die Beschickungsöffnung U nach Abnahme der Kappe h, wozu eine Einlaufrinne l vorgesehen ist. Das Material sammelt sich in der Sammelkammer C an und wird durch eine Öffnung a nach und nach in den Ofen befördert. Unter der Öffnung a ist nämlich eine Förderschnecke V, welche durch irgendeinen geeigneten Mechanismus, z. B. ein Schraubenrad m'und eine endlose Schraube m, angetrieben wird.
<Desc/Clms Page number 4>
Das verarbeitete Material kann aus dem Behälter 1 durch. ein Auslassrohr c in ein Sammel- gefäss d entleert werden, wobei man den Auslauf durch einen Drosselhahn W regelt.
Diese Ausführungsform der Vorrichtung arbeitet wie folgt : Die Kappe h wird abgenommen und das zu sulfatisierende Material in den Sammelbehälter C eingebracht. Nun lässt man den Antriebsmechanismus angehen und erhitzt das Innere des Gehäuses A mittels der gewöhnlichen Mittel, wie Petroleumbrenner, Heissluftstrome o. dgl., auf den erforderlichen Grad. Zur Erhitzung des Ofens könnte man auch das zu behandelnde Material mit Heizmaterial mengen. Nun tritt die Transportschnecke V in Tätigkeit, um das durch die Öffnung a ankommende Material, je nach der Bewegungsrichtung der Schnecke, nach rechts oder nach links herauszuschieben.
Durch die Bewegung der Rührarme wird das Material von Herd zu Herd befördert, bis der ganze Ofen seine zu verarbeitende Beschickung enthält, was mit der Entleerung des Sammelbehälters C zeitlich zusammenfällt. Der Sammelbehälter C wird dann neuerlich mit Material gefüllt und alle Öffnungen und Ventile des äusseren Gehäuses werden geschlossen, worauf man durch das Rohr J die gasförmigen Reagentien, wie schweflige Säure und Luft oder auch andere Gase, einströmen lässt. Der verhältnismässig kühle Gasstrom kühlt den Antriebsmechanismus in der Kammer F und fliesst dann durch das Rohr e in die Kammer E und von dort durch die hohle Welle N und die Rührarme in die Kammer D, aus welcher er durch die Öffnung S in die Sammelkammer C entweicht.
Wenn im Gehäuse A der erforderliche Überdruck erreicht ist, wird das Ventil T teilweise geöffnet und durch das Rohr J werden weiter die gasförmigen Reagentien aus einem Sammelbehälter unter gleichbleibendem Druck nachströmen gelassen. Auf diese Art. wird der Druck im Gehäuse unverändert gelassen, und die Behandlung des Materials auf den Herden wird unter Überdruck und bei beständiger Zufuhr von frischen gasförmigen Reagentien vor sich gehen. Das in den Behälter 1 entleerte heisse Material dient zum Vorwärmen der das Schlangenrohr G durchströmenden gasförmigen Reagentien ; auf ihrem Wege aus dem Ofen nach dem Ablassrohr g bewirken die heissen Gase das Vorwärmen des im Sammelbehälter C befindlichen frischen Materials.
In geeigneten Zwischenpausen kann das behandelte Material aus dem Behälter 1 entleert werden, wozu man zuerst das Ventil Q schliesst und das Ventil T vollständig öffnet, so dass der Druck im Gehäuse auf atmosphärischen Druck sinkt ; dann wird der Drosselhahn W geöffnet, so dass das Material aus'dem Behälter 1 in ein Sammelgefäss d fallen kann. Dann schliesst man den Hahn W wieder, öffnet das Ventil Q und schliesst das Ventil T teilweise, um im Gehäuse wieder die Arbeitsspannung herzustellen. Der Sammelbehälter C kann neuerdings gefüllt werden, wozu man das Ventil Q schliesst, die Kappe h abnimmt und das zu behandelnde Material durch die Öffnung U einlaufen lässt. Dann setzt man die Kappe AI wieder auf und öffnet das Ventil Q neuerdings, um den Arbeitsdruck wieder herzustellen.
Ist es notwendig, grössere Röstherde in Anwendung zu bringen, so erscheint es geraten, die ganze Vorrichtung, einschliesslich des äusseren Gehäuses A, in eine unterirdische gasdichte
Kammer einzubauen, welche geeignete Verbindungen mit der Erdoberfläche zum Einbringen der Beschickung und der gasförmigen Reagentien und zum Ablassen der Gase und zum Ent- leeren des behandelten Materials besitzt. Der durch die Umfassungsmauern der Erdaushebung gebildete Hohlraum kann dann mit gespannten Gasen gefüllt werden, um einen Gegendruck für den im Innern des Gehäuses A herrschenden Druck zu schaffen. Auf diese Weise können ohne Gefährdung des Gehäuses A verhältnismässig hohe Drücke in demselben in Anwendung kommen, wenn der von aussen ausgeübte Druck dem im Innern herrschenden Drucke wenigstens gleich ist.
PATENT-ANSPRÜCHE : I. Vorrichtung zum Sulfatisieren von Erzen und anderen Materialien unter Druck, dadurch
EMI4.1
fähigen Gehäuse umschlossen ist, wobei die Reaktionskammer mit Einrichtungen zum Beschicken und Entleeren sowie zum Ein-und Auslassen gasförmiger Reagentien und mit einem Rührwerk versehen ist.