DE1904965A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung chemischer oder metallurgischer Reaktionen in fluessigen Metallen - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung chemischer oder metallurgischer Reaktionen in flüssigen Metallen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung chemischer oder metallurgischer Reaktionen in flüssigen Metallen unter Verwendung eines um eine senkrechte Achse drehbaren Ofens.

Durch die Erfindung soll ein Verfahren vorgesclilagen werden, mit dem verschieden schwere Bestandteile der Flüssigkeit, wie z.3. Metall und Schlacke in einem Durchlaufverfahren voneinander getrennt werden können. Durch die Erfindung sollen auch zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtungen geschaffen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnde Flüssigkeit an einem Ende des sich drehenden Ofens im wesentlichen kontinuierlich zugeführt und am anderen

909883/1096

Ende des Ofens abgeführt wird, wobei die Abführung schwerer Flüssigkeitsphasen se der Drehachse des Ofens erfolgt als die Abführung leichter Phasen.

Die Behandlung der Metallschmelze kann mindestens teilweise während der Zuführung der Flüssigkeit in den Ofen durchgeführt werden. Es kann auch im Gegenstrom derart gearbeitet werden, daß die verschiedenen Phasen in entgegengesetzten Richtungen fc durch den Ofen geleitet werden, wobei vorzugsweise schwere Metallphasen den Ofen von oben nach unten und Zusätze von unten nach oben durchlaufen.

Sine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen um eine senkrechte Achse drehbaren Behälter, eine obere Zuführungseinrichtung für die zu behandelnde Flüssigkeit und mindestens zwei Entnahmeöffnungen, die in verschiedenen radialen Abständen von der Drehachse des Behälters angeordnet sind.

Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Beispielen anhand der Zeichnung hervor. Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,

909883/1096

Pig. 2 einen Teilschnitt durch eine gegenüber Pig. 1 abgewandelte Vorrichtung,

Pig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Pig. 4 einen Teilschnitt durch eine gegenüber Pig. 3 abgewandelte Ausführungsform,

Pig. 5 ein Vertikalschnitt durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung,

Pig. 6 einen senkrechten Schnitt durch den Bodenteil \

einer vierten Ausführungsform und ;

Pig. 7 einen senkrechten Gesamtschnitt durch eine fünfte ί Ausführungsform. |

Die Vorrichtung nach Pig. 1 besteht aus einen rotierenden Teil 1, der an seinem Umfang gelagert ist und dessen Antrieb bei 9 angedeutet ist. Dieser rotierende Teil befindet sich an einem \ festen nicht rotierenden Teil 2. I-Iit diesen ist ein unten in den rotierenden Teil ragender Ausscheiderkopf 4 und oben ein Deckel mit dem Eingußtrichter 3 trennbar verbunden. Die zu behandelnde

- 4 S09883/1096

Flüssigkeit wird in den Trichter 3 eingegossen und stürzt tangential und in der Rotationsrichtung in den rotierenden Teil. Infolge der Rotation bildet sich ein Rotationsparaboloid aus, dessen Höhe von dem Ofenradius und der Drehzahl nach der "bekannten Punktion

h = T².C? / 2. g

abhängt. Dies bedeutet in einem praktischen Fall, daß sich in . einer Vorrichtung, die den Durchmesser 0,25 m hat, die Höhe auf 0,40 ι einstellt, wenn die Vorrichtung mit 180 Umdrehungen pro Minute läuft und die Strömung nicht gestört wird. Tatsächlich strömt aber !Flüssigkeit durch den Spalt 10 zu den Kanälen 5 und weiter zu dem festen Ringkanal 6, um in einer nicht näher gezeigten Weise aufgefangen zu werden. Ein Teil der in der Vorrichtung durch die Rotation erzeugten Druckhöhe wird also in Geschwindigkeit umgewandelt und muß gegebenenfalls kompensiert werden. Die Form des Badspiegels und damit die Höhe h des Rotationsparaboloides hängt auch von dem Verhältnis zwischen ' der zugeführten und der durch den Spalt 10 abfließenden Menge ab. In der Figur sind nur zwei Phasen eingezeichnet und die Figur stellt den einfachen Fall dar, bei dem eine S^arierung zwischen flüssigem Metall und Schlacke erstrebt wird. Die drei Einflußgrößen: zugeführte Menge, abfließende Menge und Drehzahl müssen dabei so aufeinander abgestimmt werden, daß der Kopf 4 wirklich abscheidet. Das heißt einerseits, daß das Metall die Öffnung 7 nicht erreichen darf, die für das Abfließen der Schlacke

- 5 909883/1096

INSPEGTED

vorgesehen ist. Andererseits muß so viel Metall im Ofen zurückgehalten werden, daß die Schlacke nicht durch den engsten Querschnitt bei 10 in den ringförmigen Kanal 5 abfließen kann.

Die Regelung der Durchströmungsgeschwindigkeit wird hauptsächlich durch Querschnittsänderung auf der Abflußseite durchgeführt. Zu diesem Zweck ist der Kopf 4 in einer nicht näher gezeigten Weise auf- und abwärts beweglich. Dabei kann eine Veränderung teils durch eine in der Figur mit gestrichelten Linien angedeutete Konizität des Unterteils der Vorrichtung geschehen oder kann die Höhe des Abflußkanals bis zum vollständigen Verschließen vermindert werden. Es ist auch möglich, anstelle eines einzigen ringförmigen Abflußkanales 5 einzelne Löcher vorzusehen.

Eventuelle Zusätze ebenso wie das Ableiten von eventuellen Reaktionsgasen geschieht durch nicht gezeigte Löcher im Deckel 8 oder durch Leitungen 8'. Die Flüssigkeit beschreibt auf ihrem Wege durch den Reaktor eine Spirale. Die Anzahl von Umdrehungen ist von der Durchlaufgeschwindigkeit und von der Drehzahl abhängig. Eine Abstimmung dieser Einflußgrößen aufeinander, ebenso wie Änderungen in der Konizität des Ofens, so daß dieser entweder vollständig zylindrisch oder gleichmäßig oder örtlich konisch wird, muß in jedem Bedarfsfall stattfinden, um die besten Ergebnisse zu erhalten.

In Fig. 3 ist eine Vorrichtung schematisch dargestellt, die mit einer Reihe von ergänzenden Einrichtungen ausgestattet ist, um

909883/1096

kompliziertere Verfahren durchführen zu können. Mit dem zylindrischen Teil 12 des Rotorkörpers ist hier ein Bodenteil 11 fest verbunden. Die Eingießanordnung 13 ist hier in der Mitte des Deckels 14 eingeführt. Der Deckel ist mit dem rotierenden Teil fest verbunden und die Eingießanordnung rotiert demzufolge zusammen mit dem Ofenraum. Der eigentliche Ofenraum endet oben mit einem Plansch 15, der den Zweck hat, den oberen Teil des Rotationsparaboloids abzuschneiden und ein Auswerfen des Metalls oder der Schlacke nach oben zu verhindern. Pur den Antrieb ist ein robuster äußerer Ring 16 vorgesehen, der die Laufbahn für drei Antriebsräder bildet. Der Ofenraum ist zylindrisch mit Ausnahme des Überganges in den Plansch 15, wo das Material aus der Eingießvorrichtung auf die Wand prallt. In diesem Gebiet kann es sogar vorteilhaft sein, den4ichten Durchmesser etwas zu vergrößern, teils um den hydrodynamischen Druck zu steigern, teils um die Strömung in der Plüssigkeitsschicht zu regeln. Oft ist es zweckmäßig, den Ofen konisch auszubilden, wobei der Durchmesser nach oben oder nach unten abnimmt. Diese Querschnittsänderung katiτι gleichmäßig sein oder sich auf ein begrenztes Gebiet erstrecken. Die normale Porm des horizontalen Ofenquerschnittes ist kreisförmig. Aus dem eben genannten Grunde können aber Abweichungen vorkommen, z.B. so, daß ein rechteckiger oder elliptischer Querschnitt verwendet wird, oder so, daß Rippen eingebaut sind. Durch derartige Maßnahmen wird die schon durch die Schwerkraft verursachte horizontal gerichtete Bewegung verstärkt. Diese Bewegung mischt die Zonen in der Plüssigkeits-

909883/1096 ,< -7-

schicht und wenn diese Bewegung sehr verstärkt wird, ents-ßien ausgeprägte Mischlings- und Reaktionszonen, die die Wirkungen der den Eintrittsöffnungen gegenüberliegenden Zone verstärken und ergänzen.

Die Eingießvorrichtung hat einen Körper aus feuerfestem Material. Die Verwendung feuerfesten Materials ist aber nicht immer notwendig. Im dargestellten Pail ist die Eingießvorrichtung mittels Rohren 19 armiert, die mit Luft gekühlt werden. Das Kühlmittel tritt aus einem festen Gehäuse 20 aus, das mit Dichtungen an den genau bearbeiteten Außenmantel der Eingießvorrichtung anschließt. Bei geringer Beanspruchung kann die Eingießvorrichtung eine gekühlte Stahlkonstruktion sein, die eventuell mit einer keramischen Schutzschicht überzogen ist.

Die Eingießvorrichtung fängt die Flüssigkeit aus einer Eingußrinne 22 durch einen Trichter 23 auf, der in ein großvolumiges zentrales Rohr 24 übergeht. Das Rohr 24 endet unten mit einer pumpenartigen Vorrichtung, die die Flüssigkeit radial nach außen schleudert. Die Kanäle 25 dieser Zentrifugalpumpe sind im wesentlichen horizontal gerichtet. Wenn man das Strömungsbild im Mischungsgebiet beeinflussen will, kann ein schräg nach oben oder nach unten gerichteter Verlauf der Kanäle vorteilhaft sein.

Es empfiehlt sich oft, feste oder flüssige Reagenzien zusammen mit der zu behandelnden Flüssigkeit in den Ofenraum einzubringen. In den Fällen, in denen die iDemperatur der Flüssigkeit dazu aus-

90S883/1093

— Ο

vorgereiclit, wird die Zugabe/oearwärmt. Auf diese Weise kann die Behandlungsreaktion vorbereitet werden. In anderen Fällen kann die Reaktion in der Eingießvorrichtung eingeleitet werden. Der Teil der Reaktion, der in der Eingießvorrichtung stattfindet, kann sogar den größten Teil der Gesamtreaktion ausmachen. Ausgehend von dem Extremfall, bei dem die gesamte Reaktion im Ofenraum stattfindet, bis zu dem Extremfall, bei dem die gesamte Reaktion in der Eingießvorrichtung abläuft, können alle Zwischenstufen durchlaufen werden.

Wenn die Zugaben Störungen verursachen, z.B. durch Gasentwicklung, die den Strömungsürgang behindert, oder wann die Zugabemenge praktisch zu groß ist, um sie mit dem Plüssigkeitsstrahl einbringen zu können, oder wenn eine selektive Zugabe sonst notwendig ist, können die Zugaben dennoch mit der rotierenden Vorrichtung eingebracht werden. Durch das Rohr 26 ist schematisch eine Vorrichtung zur pneumatischen Zugabe dargestellt. Dazu gehört das Geblasegehäuse 27. Fach der Figur mündet das Zugaberohr in derselben Höhe wie die Zuführungspumpe 13. Das Rohr 26 kann auch unter dem Pumpenkopf münden. Durch Änderungen der relativen Höhenlagen der verschiedenen Zugabestrahlen und deren Anzahl und Neigung stehen viele Regelfaktoren zur Verfügung, um das Mischungsgebiet zu beeinflussen. Wenn große Mengen von Reaktionegasen aus dem Reaktorraum abgeleitet werden müssen, empfiehlt. es sich, die Querschnitte einerseits so zu wählen, daß nicht große Stoffmengen mitgerissen werden und andererseits so, daß

909883/1096 "⁹"

die Strömungswiderstände nicht zu hoch steigen. Auch muß man vermeiden, daß die Eingießstrahlen den Querschnitt durchschneiden. Eine Maßnahme hierfür ist die Vergrößerung des Ofendurchmessers und eine weitere die Herabsetzung der Drehzahl. Die Eingießvorrichtung kann auch eine Außenform aufweisen, durch die bei der Rotation eine Ventilatorwirkung erzielt wird.

Der Bodenteil des rotierenden Teiles ist so ausgebildet, daß er entfernt werden kann. Der Reaktor nach Fig. 3 ist für höhere Drehzahlen gebaut. Deshalb muß der Boden mitrotieren, um ein nachschleppen der Flüssigkeit durch Friktion zu verhindern. Die Drehzahl ist so hoch, daß der Badspiegel 28 eine fast vertikale Wand bildet. Phasen verschiedenen spezifischen Gewichtes bilden scharf getrennte Schichten mit fast vertikalen Begrenzungsflächen. In der Fig. 3 ist der Einfachheit wegen nur eine S^arierungsflache eingezeichnet.

Die schwerste Schicht, normalerweise eine Metallschicht, wird durch den Kanal 29 aus dem Reaktorraum abgeführt. Der Kanal hat eine in den Reaktorraum mündende Öffnung, die ganz an die ¥and oder sogar in die Wand verschoben ist. Ein großer Seil des Kanals verläuft radial und stellt somit praktisch' eine Radialturbine dar. Die radiale länge des Kanals 29 wird dadurch begrenzt, daß der Kanal nicht innerhalb des Rotationsparaboloids münden darf. Diese offenbare Voraussetzung muß beachtet werden, Die radiale Länge ist in den Figuren der Deutlichkeit wegen so

909883/ 1096 - 10 -

groß gezeichnet worden, wie es nur bei geringen Drehzahlen möglich ist. Eine radiale Erstreckung des KanaTfff ist nicht unbedingt erforderlich. Wenn sie jedoch möglich ist, bringt sie viele wesentliche Vorteile. Durch die !Eurbinenwirkung wird die Ausströmung gebremst und ein großer oder sogar der größte Teil des durch die Rotation im Reaktorraum geschaffenen Druckes reduziert. Dieser Umstand kann es möglich machen, die Querschnitte der Ausströmungskanäle größer zu gestalten. Durch, die lurbinenwirkung wird auch Arbeit geleistet, wodurch in günstigen !Fällen ein bedeutender Rückgewinn der Rotationsenergie erzielt wird. Es ist im allgemeinen auch notwendig, den Querschnitt des Ausströmungskanals regeln zu können.

J¹Ur momentane Wirkung besonders am Anfang einer Behandlung können verzehrbare Stopfen aus Holz, Aluminium oder dergleichen in die in den Reaktorraum mündenden Enden der Leitungen eingeführt werden. Zur direkten Regelung ist eine normale S topf anordnung vorzuziehen, obwohl auch eine elektroinduktive Regelung anwendbar ist. Sehr gut arbeiten in den radialen Kanälen angeordnete moderne Schieberstopfen, wie sie auch für Stahlwerkspfannen verwendet werden. Stopfen klassischer Art können auch verwendet werden. Gemäß Pig. 3 wird die Flüssigkeit in einer festen Rinne 30 aufgefangen, in die sie mit einem vertikalen Strahl eintritt..

Wie an der Ausführungsform nach Pig. 5 gezeigt ist, kann das Kanalende auch so geformt werden, daß der Strahl schräg nach.

909883/1096

- 11 -

19Q4965

II™" V * - -» X . /Γ

außen gerichtet ist. Dadurch kann die Rinne etwas weiter von der Mitte entfernt liegen, um so Platz für andere Zwecke zu schaffen. Gezeigt ist ein Ausströmungskanal 31 für die schwere Phase und ein Kanal 32 für eine leichtere Phase. Die öffnung des Kanales 32 in den Reaktorraum muß sehr genau auf die Kante des Flansches 33 abgestimmt werden. Der radiale Abstand der öffnung von der Drehachse muß etwas sein als der radiale Abstand dei? Innenkante des Flansches 33. Dadurch wird verhindert, daß Material der leichtesten Phase über die Flanschkante aus dem Reaktorraum ausgeworfen wird. Beim Normalfall, bei dem außer einer Metallphase nur eine Schlackenphase vorhanden ist, ist 32 der Abschlackungskanal. Die Schlacke wird wenn eine Höchstmenge überschritten ist, durch den Kanal ausgeschleudert und kann dabei auch außerhalb der Vorrichtung granuliert werden. Es besteht natürlich grundsätzlich die Höflichkeit, mehr

eine als zwei Phasen getrennt auszubringen. Dabei ist/genaue Regelung

erforderlich.

In der Mitte des Bodens befindet sich bei der Ausführung nach Fig. 5 eine große öffnung 34. Diese macht einen Zutritt zum Reaktorraum möglich, was sowohl für die Eontrolle des Betriebes als auch für 3edienurig verschiedener Art von größtem Wert sein kann. Das Einbringen von Zugaben und das Einwirken auf die Schmelzenoboflache können durch die Öffnung vorgenommen werden. Die Zugabe über die öffnung 34 wird besonders dann vorgenommen, wenn eine Zugabe über die rotierende Hingußvorrichtung schwer

- 12 909883/1096

durchführbar ist. Natürlich kann die Öffnung 34 auch zeitweise verschlossen werden. Die Zuführungseinrichtung 35 ißt in einem Kreuz 36 gehalten, das am Ofenkörper 30 befestigt istund ißt in einem nicht drehbaren Kreuz 37 drehbar gelagert. Die Durchströmungsgeechwindigkeit und die Menge der im Reaktor befindlichen Materialmenge werden kontinuierlich geregelt. Der Umsatz des Reaktors muß auf die größte zuführbare Menge abgestimmt werden und die Menge muß wenn notwendig begrenzt werden können. Die relativen Mengen von schwerer Phase und leichterer Phase müssen ebenfalls verändert werden können. Die Änderungen dieeer Mengen und anderer Betriebsverhältnisse kann in verschiedenster Weise durchgeführt werden. Hier sollen einige Beispiele erwähnt werden» um die Anpassungsfähigkeit der Vorrichtung zu zeigen.

Eine RegeUrögliehkeit besteht in der Änderung der Drehzahlen, Sowohl die durch die rotierende Mngießvorrichtung zugege;bene Menge als auch die durch die radialen Kanäle 31 ausgebrachte Menge ist eine funktion der Drehzahl. Die Punktionen sind auf^ grund der geometrischen Abmessungen nicht identisch, weshalb jede Vorrichtung eine eigene Kennzahl oder eine die bei Regelungen zu beachten ist, Bei gegebener radialer Kanallänge gibt es ejne Grenze für die DjrehfaM, foja dej?'■$.% die' ötrSmung ν,οΜβ.findig verhindert wird* ür ^

' ißge '■".':-■ ■" ' " -■-■"' : -- ■■_ ^r ^

normä-erweise ein großer Teil des durch, die Rotation erzeugten Druckes übrig. Dieser Druck kann auch durch die Schichtdicke und die radiale Ausdehnung des Flansches 33 geregelt werden. Schließlich besteht die Möglichkeit dieAusströmungsquerschnitte zu verändern.

Bei der Erläuterung der Einzelteile der Vorrichtung wurde schon das meiste über das Verfahren gesagt oder zumindest angedeutet. Ehe zu einigen Sonderausführungen, die mit den Hg. 5 bis 7 beschrieben werden, übergegangen wird, soll zunächst eine Zusammenfassung des Verfahrens gegeben werden:

Das Verfahren findet Verwendung sowohl für einfache als auch für komplizierte chemische und metallurgische Reaktionen. Im einfachsten Pail kann es, sich um ein bloßes Abscheiden von Schlacke aus einem System handeln, das eine schwere Schmelze und eine leichtere nicht metallische Phase enthält. Hier tritt die Separatorwirkung und die getrennte Abgabe der Bestandteile in den Vordergrund. Schon in diesem einfachen lall ist das Kennzeichen des Verfahrens von Bedeutung, daß die zu behandelnde Flüssigkeit so zugeführt wird, daß eine Bewegung in der Rotationsrichtung vorbereitet wird, was durch geneigte, tangential zum Reaktorraum gerichtete Zuleitungskanäle erreicht wird. Die schwere. Phase wird aus der Peripher! abgeleitet.' Normalerweise wird aus ,dem unteren Teil des Reaktors abgeleitet. Grundsätzlich kann

9098 83/Ϊ096

-14 - : ■■;■■'.--■

die schwere Phase aber auch über den Rand des Reaktorraumes ab-? geleitet werden. Eire wesentliche Eigenschaft des Verfahrens ist/ daß es mit Ausnahme der Inbetriebsetzung und der Beendigung des Betriebes oder während Regeleingriffen kontinuierlich verlauft.

Die genauer ausgearbeiteten Einzelvorgänge, die bei komplizierrteren Prozessen angewendet werden, sind grundsätzlich von derselben Art, wie die bei dem erwähnten einfachen Fall. Besonders soll aber aus der Weiterverfqlgung des grundsätzlichen Gedankens folgendes hervorgehoben werden; Die Zufuhr kann dadurch zur ^: Vorbereitung des Geschehens im Ofenraum dienen, daß Reagenzien in fester oder flüssiger Form zusammen mit der zu behandelnden Flüssigkeit zugegeben werden. Die Reagenzien können dabei vorgewärmt und durch mehr oder weniger vollständige "Einmischung in die zu behandelnde Flüssigkeit zum Reagierin gebracht werden. Im Extremfall kann die Reaktion in der Zufuhrvorrichtung wesentlicher werden als die Reaktion,die im eigentlichen Ofenraum statt-

dann -- :,. .

findet, wc/ die Separierung-die Haptsache wird. Der rotierende Ofen ist an sich ein Reaktor. Diese Eigenschaft kann durch Regelung verschieden vollständig zum Ausdruck kommen. Ein Weg dazu ist die Änderung der Drehzahl. Sin anderer Weg ist die Erzeugung ausgeprägter Reaktions- oder Mischuiigsaonen im Öfenrauau Eine solche Zone ist schon dadurch gegeben, daß der -Eingieß'strahl bei allen Ausfülirungsformen ein derartiges Gebiet schafft,. .Durch Ausnutzung" der "grundsätzlichen Tatsache, ■-daß· der ÖferirauQ sowohl in einem Schwerkraftfeld" als aueh. in einem Zentrifugalkraftfeld

.--. ■ '- ■-■-".-·."■ — 15 _■ 909883/1096

BAD ORIGINAL

gelegen ist, können weitere Reaktionsgebiete geschaffen werden, besondere durch Unregelmäßigkeiten an den Innenflächen des Reaktorraumes. In senkrechter Richtung kann der Ofen dabei entweder gleichmäßig Über die gesamte Höhe oder örtlich konisch gestaltet werden. Durch Wahl einer Form des horizontalen Quer-

schnitt es, die von der normalen kreisförmigen abweicht und z.B. · elliptisch oder rechteckig ist oder durch Einsetzen von Rippen können derartige mischungsfordernde Unregelmäßigkeiten gesch-f-

'■■■■-. ■ ί

fen werden. Wesentlich ist auch die Möglichkeit, durch ein zen- · trales loch im Boden Zugaben einbringen und Singriffe in das | Verfahren vornehmen zu können. Die Möglichkeit, die leichteren Phasen auszuschleudern und dabei zu granulieren, ist ebenfalls wichtig. Pur den Betrieb und für die Regelung ist die Verwendung Ton radialen Ausbringungskanälen für die schwere Flüssig- j keit wichtig. Bei Reaktionen, bei denen Gase gebildet werden, ist die Ableitung der Gase wesentlich. Die erfindungsgemäße Torrichtung erleichtert die Ableitung der Gase durch z.B. ent» \ sprechende Wahl des Durchmessers oder durch Ausbildung der Sin« j gießvorrichtung als Ventilator. Durch Regelung der Zugabetor- j richtungen oder durch Singriffe durch das Loch im Boden kann j die Blasenbildung weitgehend beeinflußt und dadurch besondere die Schaumbildung begrenzt werden. Im Rahmen der Grundsätze, die schon beschrieben wurden» kann das Verfahren In weiten Grenze» Terscaiedenen Beengungen angepaßt werten.

- ie - .■-.-■■■■ ■.."■ '■'■' ■...■; ;""■"■■■"■■.'·.■

Gemäß/Pig. 6 ist der IeIl 29' des Kanales 29 so geformt, daß . der Flüssigkeitsstrom die Vorrichtung mit einem geneigten Strahl verläßt. Auf diese Weise kann die Rinne weiter entfernt von der Drehachse der Vorrichtung angeordnet werden,, so daß Platz für andere Zwecke geschaffen ist. Der Ofenkörper ist in diesem Falle von einem Boden 11 getragen, der an einer Welle 36 angeordnet ist, die durch einen Motor angetrieben werden kann. Die Welle 36 hat einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch. 37, der auf einem Drucklager 38 ruht, das sich an einem Rahmenteil 39 abstützt. , " ';.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Ofenkörper In, seinem oberen Bereich 40 einen relativ kleinen Durchmesser hat, einen mittleren konischen Teil 41 und einen unteren Teil 42 von relativ großem Durchmesser aufweist. An dieser Vorrichtung sind Antriebsrollen 43 und Führungsrollen 44 angeordnet. Das zu behandelnde und zu separierende Material wird in die Vor-

. 6Ό - ■.-.-■: ■■■".;■ - ..; , ν .■■■■■." kammer φ£ eingegeben, von der es durch Kanäle 45 in den oberen Tell des Ofenkörpers gelangt, wo es mit der Oberfläche einer Scheibe 46 in Berührung kommt, die das Material gegen den Ofenwandbereich 40 schleudert. Die Scheibe 46 ist von einer Röhre 47 getragen, durch die Reagenzien oder andere Stoffe in das eintretende Material eingeführt werden können» Die schwere Phase verläßt den Öfen durch Auslässe 48 und die leichte Phase durch das Loch 49.

909883/1096

Die Verwendung der Erfindung ist unter anderem für die Entschwefelung heißer Metalle anwendbar, für das Vorfrischen heißer Metalle, für die Gesanrfcehandlung heißer Metalle, für die Schlußoperationen bei der Stahlherstellung, bei der Vakuumbehandlung, für legierungen auf Aluminiumbasis» Kupferbasis, Messung und dergleichen, und zwar sowohl für die Bormalsehritte der Behandlung, als auch für Speziarbehandlungen, wie z.B. ¹ Vakuumbehandlung zur direkten Eisengewinnung aus Peinerzen und für die Behandlung flüssigkeit s.ähnlicher Pulver und Flüssigkeiten.

Die Vorrichtung nach lig. 7 kann eine Gesamthöhe von 500 mm und. einen Durchmesser von 400 mm haben. Eisen, das z.3. aus einem Hpolofen kommt, wird in die obere Kammer eingegeben, welche Kammer als Separator wirkt, der die Kupolofenschlacke fernhält und es lediglich dem reinen Eisen gestattet, durch die Kanäle 45, die eine Pumpvorrichtung darstellen,, in die Reaktionskammer zu gelangen. Das Eisen wird mit beträchtlicher Kraft gegen&Le Wände der Kammer geworfen.. In die gleiche Mischungszone wird außerdem entweder zusammen mit dem Eisen oder durch besondere Kanäle, wie z.B. durch den Kanal 49\ der Zusatz eingebracht. ■■".-"■

Infolge der vorangehenden. Entschlackung und infolge der wirksamen TJmrührung ist der Verbrauch an Reagenzien außerordentlich gering. Beispielsweise werden im !Falle der Entschwefelung von

9 0 9 8 8 3 / 1 0 9-6 ^ ^ς '" ^J ' ~ 1.8 - .

Gußeisen 7 kg Kalziumkarbid pro kg zu entfernendem Schwefel oder • 6 kg feingemahlenen gebrannten Kalkes benötigt. Die Kapazität der Vorrichtung ist sehr groß und die Vorrichtung wird mehr oder weniger automatisch gesteuert. Wenn mehr Eisen in die Kammer eingegeben wird, nimmt sowohl die Dicke der Eisenschicht als auch der Flüssigkeitsdruck und die Fläche der Entnahme öffnungen zu.

Da die Vorrichtung klein und kompakt ist, sind die Wärmeverluste geringer als in bekannten Maschinen und der normale Temperaturverlustvom Ofen bis zur Aufnahme in der Gießpfanne ist 60 ⁰O oder weniger für eine 5-Sonnen-Gharge bei der Entschwefelung mit Kalk.

Die Vorrichtung rotiert mi* einer Drehzahl von ungefähr 250 Umdrehungen pro Minute.

^s Beim Verfahren kann sowohl eine Aufwärtsbewegung als auch eine /Abwärtsbewegung der Reagenzien vorgenommen werden. Das Metall, t das die schwere Phase bildet, ist in allen Figuren als von oben nach unten sich bewegend dargestellt. Die innere Phase kann in Fig. 3 gesehen wenigstens teilweise oben beim Flansch 15 entweichen. In allen Figuren ist dargestellt, daß die Einführung" des Metalls und der Reagenzien im oberen Teil erfolgt. Die Reagenzien können jedoch auch am unteren Ende durch eine Zuführungsrcrrichtungim zentralen loch eingeführt werden. Diese Einführung wird meist 'pneumatisch; durchgeführt, ifewci mm. die Vorrichtung von uiiten her-

909883/1096 - ¹^ ~ -

/■■

beschickt wird, und ein Teil der Entnahme am oberen Ende stattfindet, herrscht ein Gegenstrombetrieb, was für viele PaIIe interessant sein kann.

Bei einem solchen Gegenstrombetrieb ist es günstig, wenn der Auslaufskanal 7 für die Schlacke wegfällt' oder wenn, dieser Kanal weit nach der Mitte des Ofens verschoben wird und wenn seitlich der 3ingießvorrichtung im Ofenkörper Löcher vorgesehen werden. Die Schwere Metallphase wird wie bei anderen Ausführungen oben eingegossen und unten ausgegossen. Die Zugaben aber werden im Boden z.B. durch die zentrale öffnung zugegeben und die Schlacke nach dem Ausreagieren durch die eben erwähnten Öffnungen ausgelassen. .

: - 20 909883/1096

Claims (1)

1. - 20 - .-thri^ dl, Z.

   190Λ965

   Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Durchführung chemischer oder metallurgischer Reaktionen in flüssigen Metallen unter Verwendung eines um ' eine senkrechte Achse drehbaren Ofens, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnde Flüssigkeit an einem Ende des sich drehenden Ofens im wesentlichen kontinuierlich zugeführt und

   ara anderen Ende des Ofens abgeführt wird, wobei die Abführung ' _fc schwerer Plüssigkeitsphasen -saääaesriiafii. der Drehachse des Ofens erfolgt, als die Abführung leichter Phasen.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mindestens teilweise während der Zuführung der Flüssigkeit in den Ofen durchgeführt wird.

   5. Verfahren nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Phasen in entgegengesetzten Richtungen durch den Ofen geleitet werden, vorzugsweise schwere Metallphasen von oben nach unten und Zusätze von unten nach oben.

   4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen um eine senkrechte Achse drehbaren Behälter ('1; 12j 30, 40, 41), eine obere Zuführungseinrichtung (3, 3¹J 13| 35).

   - 21 909883/tO96

   .-■■■■'■■■■ - 21 -

   für die zu behandelnde Flüssigkeit und mindestens zwei Entnahmeöffnungen (7; 29; 31, -32; 48), die in verschiedenen radialen Abstanden von der Drehachse des Behälters angeordnet sind.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Entnahmeöffnungen regelbar sind.

   6. Vorrichtung nach einem' oder beiden der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Behälters regelbar ist.

   7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Behälter (1) einen feststehenden Bodenteil (2) hat und der drehbare Seil (1) des Behälters zur Änderung eines Ausströmungsquerschnittes zwischen drehbarem Teil und festem Bodenteil (.2) relativ zu diesem in senkrechter Richtung verschiebbar ist (Fig. 1).

   φ. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeihnet, daß der drehbare Behälter (12; 30; 40, 41) einen motrötlerenden Boden.(.1t; 42) aufweist,, in. dem Abflußkanäle (.29; 31, 31; 29; 48) angeordnet sind, die sich auch in radialer Richtung .erstrecken. . ._._n . . .

   - 22

   909883/1Ü9S

   -.■22:-

   9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 Ms 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufliiirungseinrichtung (13j 35) in der gleichen Si chining drehbar ist wie der drehbare Behälter (12; 30). . : .- .; _:-■ . ■ -.^r' \Vl

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungseinrichtung (13; 35) nach irt einer Zentrifugalpumpe ausgebildet ist. ■

   11. Vorrichtung nach einen, oder mehreren der .Ansprüche 4

   bis 10, dadurch,gekennzeichnet, daß. zur Bildung von Mischungs- und Reaktionszonen im Behäl-ter IJnregelJiäßigkfeiten angeordnet sind, wie die Verwendung nicht kreisrunder waagerechter Querschnitte, von der Zylinöe^xonri abv/eicneiider Behalterfor-men oder Unebenheiten. -v. _ , - . *

   12. Vorrichtung.nach.eines oder mehreren der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der obere" Hand (?5ϊ 33) der Behälterwand (12| 30} nach innen Trorspringt. :

   ORIGINAL INSPECTED