DD148961A1 - Vakuumdestillationsapparat - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vakuumdestillationsapparat zum Raffinieren von Metallen. Ziel ist ein kontinuierlicher Prozeszablauf, ohne dasz bei sich aendernden Luftdruecken oder spezifischen Gewichten des Rohmetalles Elemente des Apparates gewechselt werden muessen. Dazu ist die Aufgabevorrichtung entsprechend auszubilden. Erfindungsgemaesz wird ein Rohmetallbehaelter ueber eine bewegliche Vorrichtung an eine Vakuumkammer angeschlossen. Das der Vakuumkammer entgegengesetzte Ende eines schwenkbar angeordneten Zulaufrohres taucht in ein Gefaesz ein, das in dem senkrecht beweglichen Rohmetallbehaelter angeordnet und mit diesem ueber eine verschlieszbare Oeffnung im Gefaeszboden verbunden ist. Die Erfindung kann erfolgreich beim Trennen von Metallen und deren niedrig siedenden Beimengungen eingesetzt werden.

Description

21 8 859 ~^Λ~ Berlin, den 21. 3· 1980

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Vakuumdestiliationsapparat Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat zum Raffinieren von Metallen, insbesondere einen Vakuumdestillationsapparat mit dem ein kontinuierliches Trennen der Metalle von niedrig siedenden Beimengungen erfolgt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Verschiedene Apparate zum Raffinieren von Metallen sind bekannt.

So ist es z. B. möglich, das geschmolzene Metall von festen Schwebeteilchen auf mechanischem Wege mittels einer Zentrifuge zu reinigen. Die Zentrifuge enthält eine in einen Behälter mit dem geschmolzenen Metall getauchte schneilauf ende Stange mit Hohlscheiben am Ende. Im getauchten Zustand der Stange füllt sich der Hohlraum der Scheiben mit dem Metall. Unter Einwirkung der beim Drehen aufkommenden Fliehkräfte setzen sich die Festteilchen auf die Wände des Hohlraumes der Scheibe ab. Danach wird die Stange mit den Scheiben aus dem Behälter gehoben und der Hohlraum der Scheiben von den an den Wänden abgesetzten Festteilchen gereinigt. Mit Hilfe der Zentrifuge wird das Metall zwar von den festen Schwebeteilchen gereinigt, doch es kommt nicht dazu, die im Metall gelösten Fremdstoffe zu entfernen. Um die Entfernung dieser Fremdstoffe zu bewirken, bedarf es eines Apparates anderer baulichen Gestaltung.

Es ist ein Vakuumdestillationsapparat (GU-Urheberschein Nr.

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177 069, Kl. C 26 b) bekannt, der eine Vakuumkammer mit einem längs der Achse angeordneten Erhitzer enthält. Dieser ist von ringförmigen Böden mit je einer Abflußöffnung in der Weise umgeben, daß höhenmäßig übereinander gelegen diese Böden eine Bodenkolonne bilden. Außerhalb der Bodenkolonne, •und zwar konzentrisch mit ihr, ist ein gelochter Mehrschichtenschirm angeordnet. Um das Rohmetall auf den oberen Boden der Bodenkolonne zu bringen, ist eine Aufgabevorrichtung vorgesehen, die ein Rohr einer bestimmten Höhe und einen Rohmetallbehälter besitzt. Das obere Ende des Rohres ist starr mit der Vakuumkammer verbunden, während das untere Ende in einen Rohmetallbehälter eingelassen ist. Zum Sammeln des raffinierten Metalls ist am unteren Teil des Apparates ein Rohr vorgesehen, das eine Abflußöffnung des unteren Bodens der Bodenkolonne mit einer Kühlkammer und dann mit einem Aufnahmebahälter verbindet. Zum Sammeln von Kondensat weist die Vakuumkammer in ihrem unteren Teil ein Ringsommelgefäß auf, das mit einem Kondensataufnahmebehälter über ein Rohr in Verbindung steht. Zum Anschluß an das Vakuumsystem ist die Vakuumkammer mit einem Stutzen versehen.

Dieser Vakuumdestillationsapparat hat jedoch den Nachteil, daß das Rohmetall nur mit einem bestimmten spezifischen Gewicht und nur bei einem bestimmten Luftdruck in die Vakuumkammer eingebracht werden kann, weil das Rohr der Aufgabevorrichtung ein bestimmtes geometrisches Maß hat. Um in die Vakuumkammer das Rohmetall mit einem anderen spezifischen Gewicht oder bei einem anderen Luftdruck in den betreffenden Apparat einbringen zu können, wird ein anders bemessenes Rohr benötigt, d. h.,der Apparat muß unter mechanischem Aufwand umgebaut werden.

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Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Vakuumdestillationsapparat, der ein kontinuierliches Raffinieren von Metallen ermöglicht, ohne daß bei wechselnden Luftdrücken oder Änderungen des spezifischen Gewichtes des Rohmetalles Elemente des Apparates ausgewechselt oder er durch aufwendigen Umbau den geänderten Bedingungen angepaßt v/erden muß.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuumdestillationsapparat zu schaffen, der durch eine geänderte Ausführung der Aufgabevorrichtung eine stabile Zufuhr des Rohmetalls in die Vakuumkammer, unabhängig von seinem spezifischen Gewicht und dem Luftdruck, ermöglichen würde.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Vakuumdestillationsapparat, bei dem die Vakuumkammer mit einem Erhitzer und mit von Schirmen umgebenen Böden in ihrem oberen Teil mit einem Rohmetallbehälter in Verbindung Steht und Sammelvorrichtungen für Kondensat und Reinmetall .aufweist, der Rohmetallbehälter an die Vakuumkammer mittels einer Vorrichtung angeschlossen ist, die ein Rohr umfaßt, dessen eines Ende mit der Vakuumkammer beweglich verbunden ist und dessen zweites Ende in ein Gefäß heruntergelassen ist, das in dem Rohmetallbehälter untergebracht ist. Der Rohmetallbehälter ist senkrecht bewegbar. Zwischen Rohmetallbehälter und Gefäß besteht über eine öffnung im Bodenteil des Gefäßes eine Verbindung. .

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Es ist zweckmäßig, die bewegliche Verbindung des Rohres mit der Vakuumkammer mittels einer starr am Rohr befestigten Buchse auszuführen, die mit der Vakuumkammer in kommunizierender Verbindung steht und in ihr bewegbar untergebracht ist.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen technischen Lösung wird erzielt, daß der Raffinationsvorgang in dem Vakuumdestillationsapparat bei geändertem spezifischen Gewicht des Rohmetalls'und geändertem Luftdruck durch Umstellen der Aufgabevorrichtung ohne Einsatz zusätzlicher konstruktiver Wechselelemente des Apparates durchgeführt werden kann, woraus sich eine Verkürzung der Umstellzeit und eine erleichterte Wartung des Apparates ergeben.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: den Vakuumdestillationsapparat, teilweise im Schnitt;

Fig. 2: einen Längsschnitt durch die Aufgabevorrichtung;

Fig. 3: einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Aufgabevorrichtung;

Fig. 4: ein Umstellungsschema für die Aufgabevorrichtung,

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Der erfindungsgemäße Vakuumdestillationsapparat enthält eine Vakuumkammer 1, innerhalb derer längs ihrer Achse ringförmige Böden 2 mit je einer Abflußöffnung übereinander gelegen untergebracht sind, so daß eine senkrechte Bodenkolonne mit einem längs der Mittellinie verlaufenden Kanal entsteht. In diesem Kanal der Bodenkolonne ist ein Erhitzer 3 eingesetzt. Außerhalb der Bodenkolonne ist eine Reihe von Lochschirmen 4 und Wärmeschirmen 5 in konzentrischer Anordnung eingebaut.

An den unteren Te.il der Vakuumkammer 1 ist mit einem Versatz relativ zu der Achse derselben eine Sammelvorrichtung für Reinmetall angeschlossen, die aus einem Verbindungsrohr 6, welches die Abflußöffnung des unteren Bodens 2 der Bodenkolonne mit einer Kühlkammer 7 verbindet, und einem Ablaufrohr 8, über das das Reinmetall in einen Aufnahmebehälter 9 abgelassen wird, besteht. An den unteren Teil der Vakuumkammer 1 ist längs der Achse derselben eine Sammelvorrichtung für Kondensat angeschlossen, die aus einem Ablauf rohr 10 und einem Aufnahmebehälter 11 besteht.

Nahe der Vakuumkammer 1 ist ein Rohmetallbehälter 12 angeordnet« Der Rohmetallbehälter 12 ist mit der Vakuumkammer 1 in ihrem oberen Teil über einer Vorrichtung verbunden, die ein Zulauf rohr 13 umfaßt, mit dem das Rohmetall über eine Rinne 14 auf den oberen Boden 2 der Bodenkolonne aufgegeben wi rd ·

Am oberen Ende des Zulaufrohres 13, wo es in die Vakuumkammer 1 mündet, ist eine auf einer Aufhängung 16 angelenkte Buchse 15 der Aufgabevorrichtung angebracht. Mit der Vakuumkammer 1 kann die Buchse 15 über ein flexibles vakuumdichtes

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Element 17, beispielsweise einen Faltenbalg aus wärmebeständigem Gummi, oder mittels eines Kugelgelenkes 18 vakuumdicht verbunden werden. Durch eine bewegliche Verbindung des Zulaufrohres 13 mit der Vakuumkammer 1 läßt sich die Lage des Zulaufrohres 13 durch Drehen in dieser Verbindung höhenmäßig ändern.

Das untere Ende des Zulaufrohres 13 ist in ein im Rohmetallbehälter 12 untergebrachten Gefäß 19 heruntergelassen. Das Gefäß 19 weist in seinem Bodenteil eine durch eine heb- und senkbare Nadel 21 absperrbare öffnung 20 auf, über die das Gefäß 19 mit dem Rohmetallbehältor 12 in Verbindung steht. Der Rohmetallbehälter 12 läßt sich mit Hilfe von auswechselbaren Untersätzen 22 senken und heben. Zum Erwärmen des Zuloufrohres 13 während der Inbetriebnahme des Apparates ist auf seine Oberfläche ein Drahterhitzer 23 aufgewickelt. Zum Halten des Zulaufrohres 13 in der senkrechten Ebene in einer bestimmten Stellung ist eine nachstellbare Abstützung 24 vorgesehen.

Der Unterdruck in der Vakuumkammer 1 wird durch ein nicht dargestelltes Vakuumsystem erzeugt, das an die Vakuumkammer 1 über einen Stutzen 25 angeschlossen ist.

Zur Inbetriebnahme des Vakuumdestillationsapparates muß geschmolzenes Metall in den Aufnahmebehältern 9; 11 für Reinmetall bzw. Kondensat und im Rohmetallbehälter 12 vorhanden sein. Mit Hilfe des Vakuumsystems wird in der Vakuumkammer 1 ein Unterdruck mit einem Restdruck erzeugt, dessen Größe konstant und unendlich klein ist.

Der so vorbereitete Apparat wird von dem Erhitzer 3 erwärmt.

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der Drahterhitzer 23 des Zulaufrohres 13 der Aufgabevorrichtung wird eingeschaltet. Die Nadel 21 des Gefäßes 19 muß in gehobener Stellung sein, damit ein Oberlauf des Rohmetalls aus dem Rohmetallbehälter 12 in das Gefäß gesichert ist.

Durch den Unterschied zwischen dem Luftdruck und dem Restdruck innerhalb der Vakuumkammer 1 beginnt das Metall über das Ablaufrohr 8, das Ablaufrohr 10 und das Zulaufrohr 13 auf die Höhe der barometrischen Metallsäule zu steigen.

Die Höhe der barometrischen Metallsäule ist durch das spezifische Gewicht des Metalls und den absoluten Betrag des Luftdruckes gegeben, weil der Restdruck innerhalb der Vakuumkammer 1 konstant und unendlich klein genommen wird. Wenn die Kanalhöhe H des Zulaufrohres 13 kleiner als die Höhe der barometrischen Rohmetallsäule ist, wird dao Metall ununterbrochen der Vakuumkammer 1 zulaufen und über die Rinne 14 auf den oberen Boden 2 überlaufen und dann alle Böden 2 der Bodenkolonne von oben bis unten durchlaufen.

Beim Durchlaufen der Böden 2 wird das Metall vom Erhitzer 3 auf eine Temperatur erwärmt, die erforderlich ist, um aus dem Rohmetall die Beimengungen zu verdampfen, die eine niedrigere Siedetemperatur als das zu raffinierende Metall haben.

Die Dämpfe der Beimengungen kondensieren an den Lochschirmen 4, während sie durch diese durchgehen, und fließen dann in den unteren Teil des Apparates hinab und werden über das Ablaufrohr 10 in den Aufnahmebehälter 11 entfernt. Das Reinmetall fließt über das Verbindungsrohr 6 aus dem unteren Boden 2 der Bodenkolonne in die Kühlkammer 7 und dann über das -

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Ablaufrohr 8 in den Aufnahmebehälter 9 ab.

Mit dem Anstieg des spezifischen Gewichtes des Rohmetalls sowie mit dem Sinken des Luftdruckes nimmt die Höhe der barometrischen Metallsäule ab. Wenn dabei die Kanalhöhe H des Zulaufrohres 13 größer als die barometrische Metallsäule wird, so wird die Aufgabe des Metalls in die Vakuumkammer 1 abgebrochen. . -

Um den Betrieb des Apparates unter diesen Bedingungen zu ermöglichen, dreht man das Zulauf rohr 13 mit der Buchse 15 um das Gelenk der Aufhängung 16 so lange, bis die Kanalhöhe des Zulaufrohres 13 W.^- H wird. Wenn die Verbindung der Buchse 15 mit der Vakuumkammer 1 über das flexible vakuumdichte Element 17 erfolgt, wird dieses letztere beim Drehen des Zulaufrohres 13 verformt, und zwar dehnt es sich unten aus und zieht sich oben zusammen. Wenn die Buchse 15 mit der Vakuumkammer 1 über das Kugelgelenk 18 verbunden ist, gleitet die Buchse 15 mit ihrer Kugelfläche über die entsprechende Kugelfläche der Vakuumkammer 1, wobei es darauf ankommt, beim Drehen die Vakuumdichte der Kopplung zu sichern.

Beim Drehen des Zulaufrohres 13 verschiebt man den Rohmetallbehälter 12 ebenso mit Hilfe der auswechselbaren Untersätze 22 um den Wert h. > h nach oben. Wenn die Kanalhöhe H des Zulaufrohres 13 kleiner als die barometrische Rohmetallsäule wird, setzt der Betrieb des Apparates wieder ein.

Mit der Verminderung des spezifischen Gewichtes des Rohmetalls sowie mit dem Anstieg des Luftdruckes nimmt die Höhe der barometrischen Metallsäule zu. Um den Betrieb in diesem

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Fall zu ermöglichen, dreht man das Zulauf rohr 13 um das Gelenk der Aufhängung 16 so lange, bis die Kanalhöhe des Zulaufrohres 13 H₂> H wird. Dabei wird entsprechend der Rohmetallbehälter 12 mit Hilfe der auswechselbaren Untersätze 22 nach unten um den Wert h₂ -c h verstellt.

Beim Erreichen der notwendigen Kanalhöhe des Zulaufrohres wird die Umstellung der Abstützung 24 vorgenommen.

Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen technischen Lösung wird eine stabile Zufuhr des Rohmetalls in die Vakuumkammer unabhängig von der Änderung des spezifischen Gewichtes des Metalles und des Luftdruckes erzielt. Der Bedarf an zusätzlichen konstruktiven Wechselelementen entfällt, wodurch eine Verkürzung der Umstellzeit und eine einfachere Wartung des Apparates erzielt wird.

Claims (3)

21«. 3. 1980 WP C 22 B/218 859 GZ 56 949 26 218859 - 10 - Erfindungsanspruch

1. Vakuumdestillationsapparat, bei dem eine Vakuumkammer, die einen Erhitzer und in ihrem oberen Teil von Schirmen umgebene Böden enthält, mit einem Rohmetallbehälter in Verbindung steht und Sammelvorrichtungen für Kondensat und Reinmetall aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß der Rohmetallbehälter (12) an die Vakuumkammer (1) mittels einer Vorrichtung angeschlossen ist, die ein Zulauf rohr (13) umfaßt, dessen eines Ende mit der Vakuumkammer (1) beweglich verbunden ist und dessen zweites Ende in ein Gefäß (19) heruntergelassen ist, das in dem Rohmetallbehälter (12) untergebracht ist, wobei dieser sonkrecht bewegbar ist und durch eine öffnung im Bodenteil des Gefäßes (19) mit diesem in Verbindung steht.

2. Vakuumdestillationsapparat nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die bewegliche Verbindung des Zulaufrohres (13) mit der Vakuumkammer (1) mittels einer starr am Zulaufrohr (13) befestigten Buchse (15) erfolgt, die mit der Vakuumkammer (1) in kommunizierender Verbindung steht.

Hierzu

3 Seiten Zeichnung