DE2032161A1 - Flügelrad zum Versprühen von flussigem Blei in einem Zinkdampfkondensator - Google Patents

Description

£ München-Pullach, 29- Juni 1970

^ari £;5'^T ° ^{S e}

m/ _;£;__lr5.

12477 D-8023 München - FuJloch
WieKfstr.2,1.M<fis. 79305 70.79317g2

BEEVBTSMETALLURSIQUES, S.A., Boulevard de Perolles, Preiburg, Schweiz

flügelrad zum Versprühen von flüssigem Blei in einem Zink dampfkondensator

Die Erfindung liegt auf dem. Gebiet der Kondensation von z*S» in einem Zinkschach to fen. erzeugten Zinkdämpfen und betrifft insbesondere ein Slügelrad zum Versprühen von flüssigem Blei aus dem Bleibad in einem Zinkdampfkondensator·

Die Kondensation von Zinkdampf in einem Kondensator, der ein flüssiges Bleibad enthält, welches mittels eines Flügelrades oder einer Jlügelradgruppe nach oben in den Kondensat©rraum laufend versprüht wird, ist bekannt· Das auf diese Weise kondensierte und in dem Blei gelöste Zink wird anschließend dadurch zurückgewonnen, daß das zinkhaltige Blei durch eine Künlrinne geführt und hierbei eine Zinkschioht 'auf dem flüssigen Blei gebildet wird, die von diesem algezogen wireL Der besondere Vorzug dieses Kondensationsverfahrens besteht in der "Stoßkühlung" des eine relativ hohe Temperatur aufweisenden. Zinkdampfes (900 Ms 10OO ⁰O), durch welche die si oh aus. der ■ .Reaktion,-mit dem in den Gasen enthaltenen Kohlendioxyd ergebende Rückumwandlung .des Zinkdampfes asu Zinkoxyd- weitgehend vermieden wird§> weil die Oxydationsneigung dee kondensierten und im flüssigen Blei gelöstem Zinke wesentlich geringer ist und beim Trennen des Zinks vom dem Blei nur eine .leichte Oberflächenoxydation eintritt·

.Die bisher üblichen üü-gelräder zum Hoabschleudern und Versprühen des geschmolzenen Bleie» beetehea für gtisSImlieli.ame wier ga. dem lade einer Welle befestigten-Atmen gleicher'Läsige, die

■■ '■ 1098 13/1066

in einer geeigneten Tiefe in das Bleibad eingetaucht und an der von einem Motor angetriebenen Welle gedreht werden. Zum Hoch» schleudern des flüssigen Bleies sind die Arme normalerweise mit schaufeiförmigen Enden versehen*

Die vorliegende Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß der Eondensatorbetrieb und «wirkungsgrad dadurch wesentlich verbessert werden kann, wenn ein Hügelrad mit ungleich langen Armen benutzt wird»

Demgemäß besteht bei einem Jlügelrad zum HocJischleudern und Versprühen von flüssigem Blei aus einem Bleibad in einem Zinkdampfkondensator $ das um eine senkrechte Welle drehbar mindestens teilweise in das Bleibad eingetaucht ist₉ die Erfindung darin, daß das ilügelrad mindestens zwei Aiae unterschiedlicher Länge aufweist»

Im allgemeinem ist das Ilügelrad sit einer geraden Zahl von Armen, für gewöhnlich ¥xer_e ggf« aueh sec&s Armen versehen« Bs bestehen An.aeich.ea ä&für$ daß sit d©r. ZsM de? Ame die ieia« heit der Sprulistralilem "wächst· Bes©mders wr&eil&afft sind vier ΑπΕβ| und zwar spl laagere Aspe gl©i©li@r Bang© und zwei ΜΙμθ=» re Arme gleiciier längen «ü@ raÄal und gIeiÄ®äßi^ verteilt um_ die Vertikalachse in Laag^fcaras-Iaag^lDirsi-AaoraaTiag verlaufen, wobei zweeloiäßitserweis© ein Wiak@l wa 90® sid.sch®a den -eiasel-= neu Armen eingehe!tea wird»

Es hat sieh als vorteilhaft ©s*ezi©s@n_v die HadaiM© aach und untea geneigt aar Horisoatal©m ¥erlauf©a au Neigungswinkel der Arme nat offentoas¹ einen geringeren Einfluß auf die Leistangsfifeigkeit als öl© vom otoen. gesogene ¥erteilmag der Ana#_f die beispielsweise all® iia gleiches Winkel aaoh umteia geneigt eeia können^ it^feei natargeHäß iHo AEa© uagl®iciier Längo aueh in ferscMedeaea Hö&enlag©a ©aäL@n_ffi odl©^ aiaefe la öer Weis© ecbräg nach untea verlaiafea 1εοαθα₀ äaB si© n^aBiiäsagig von ih=> rer Mug· alle in des? gl©i@^®Ä Höh© eadem₉ s© öaS die

langen Arme unter verschiedenen Neigungswinkeln nach, unten gerichtet sind·

Als geeigneter Werkstoff für das flügelrad gemäß der Erfindung hat sich ein ferritisoher 3*$iser Chromstahl erwiesen, aus dem die Arme und die Habe zum Anschließen an die Tertikai welle einstückig gegsossen werden können«

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hügelrades weist dieses zwei einander gegenüberstehende Arme gleicfeer Länge sowie ebenfalls zwei einander gegenüberstehende Arme einer anderen, jedoch unter sich gleichen Länge auf, wobei die Enden aller Arme schaufeiförmig ausgebildet sind und die 2>archmesserdifferenz der beiden Armpaare das 0_t2i>- bis 4-fache der Schaufelbreite beträgt· Diese Durohmes*» ser&ifferenz kann praktisch bis zu 152 mm betragen, doch wird sie gemeinhin auf 51 bis 76 mm bemessen·

die Enden der Schauf ein gibt es mehrere zweckmäßige Ausführungsformen, bei denen lediglich darauf zu achten ist, daß durch sie die Festigkeit der Schaufeln nicht beeintächtigt wird· So können die Schaufeln beispielsweise flach, gerundet oder löffeiförmig ausgebildet sein, um entsprechend ihrer Jeweiligen Sbrm das flüssige Blei in verschiedenen Jlugbahnen ho chzus chi eu&erxu

Die Erfindung umfaßt auch einen Bleibrausen-Kondensator, der mindestens ein erfindungsgemäßes flügelrad enthält»

Vorzugsweise ist die Welle durch die Decke des Kondensators nach unten geführt und das Hügelrad am unteren Wellenende be« bestigt· Für gewöhnlich ist der Kondensator mit mehreren ELugelrädem. ausgerüstet, wobei deren Gruppierung davon abhängt, welches Kondensafcorvolumen insgesamt zu berieseln ist, und davon auszugehen ist, daß auf ein ilügelrad ein Volumen von 150 bis 200 Kubikfuß, also von 4,2 bis 5,6 rs? entfällt· Vorteilhaft ist insbesondere auch eine möglichst zentrale Gruppierung der

109813/1066

ilügelräder in der Weise, daß die Kondensaterwände und —decke ausreichend von den. Sprühstrahlen beaufschlagt, gleichzeitig auch die Wellen und Dichtungen zwecks Verhütung von Ansätzen ausreichend bespült werden und überdies noch genügend Baum am Ausströmende des Kondensators verbleibt, damit hier möglichst wenige von den Bleitröpchen mitgerissen werden« Diese letztgenannte Wirkung kann auch dadurch erzielt werden, daß als letztes flügelrad vor dem Kondensatorauslaß ein bisher übliches flügelrad mit gleich langen Armen, angeordnet wird*

Erfindung umfaßt außerdem ein Verfahren zum Kondensieren von Zinkdämpfen, insbesondere von solchen aus den Abgasen eines Zinkschachtofens, mit Hilfe eines Bleibrausen-Kondensators, der mit mindestens einem erfindungsgemäßen flügelrad ausgerüstet ist·

Bas erfindungsgemäße flügelrad wird bis zu 27 cm, vorzugsweise 17 om + 1,3 cm, in das Bleibad eingetaucht und mit 200 bis 500 u/min gedreht«

Zur näheren Erläuterung der Erfindung dient das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel:

flg_#1 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßee flügelrad, wie es auf der (nicht dargestellten) Welle befestigt ist, und

flg»2 zeigt eine Seitenansicht des gleichen, jedoch um 180° verschwenkten flügelrades in Richtung des Pfeiles A in fig.1·

Wie insbesondere aus Jig» 1 su ersehen is*, weist das flügelrad eine Zentralnabe 1 auf, von der vier Arme 2,3»4-, 5 ausgehen· Sie Arme 2 und 3 sind langer als die Arme 4 und % Alle Arme sind an ihren Enden als Schaufeln 6·7*3*9 ausgebildet, durch welche beim Drehen des Flügelrades das flüssige Blei aus dem Bad hochgeschleudert und in dem Kondensatorraum versprüht wird·

10 9 813/1066

-■5,- 2037161

Die besonderen. Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus folgenden Versuchsbeispielen, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist· Die in diesen Beispielen angegebenen Durchmess er groß en beziehen sich auf die Maße zwischen den Innenrändern der Schaufelaußenkattten an zueinander gegenüberliegenden Armen.

Beispiel 1

Die Benutzung eines erfindungsgemäßen Flügelrades mit ungleich langen Armpaaren einer Durchmesserdifferenz von 51 mm und mit Schaufeln einer Breite von 63 mm ergab« verglichen mit einem bisher üblichen flügelrad gleicher Größe, jedoch mit gleich langen Armen, bei Eintauchtiefen in das flüssige Bleibad, von 173 mm in einem Zeitraum von 30 Tagen eine Verbesserung der Kondensatorleistung von 2,46 bis 2,92 % Hierbei wurde eine Verminderung des Zinkgehaltes im Zinkstaub, der duroh Auswaschen mit Wasser der den Kondensator verlassenden Grase niedergeschlagen wurde, um 30 bis 53 % und eine Zunahme des Zinkgehaltes der sich in dem Sumpf der Bleipumpen für den Umlauf des geschmolzenen Bleies ansammelnden. Kratze um 7 his 18 % festgestellt.

Diese Verbesserung der Kondensatorleistung ist offensichtlich darauf zurückzuführen, daß duroh dam erfindungsgemäße .Flügelrad in dem Kondensator ein Bl ei tropf ens chi eier größerer Dichte und Gleichmäßigkeit als im falle des bekannten ^Flügelrades gebildet wird, obgleich, auch noch ander© Faktoren mitsprechen können«

Beiapiel 2

Ee wurde ein Flügelrad mit vier gleich laugen Armen eine» Duronm····» von 42,7 ·» Bit einem Jlügelrad verglichen» welohes swei Arm· eines Durchmeeeera von 42,7 •»■und üw#i Arm® •in·· Durchmesser· von 48 em aufwies, wie ©s im d«v Zeichnung, veranschaulicht worden let·

109813/1066

Dieser Versuch wurde in einem. Wasserbehälter durchgeführt, und zwar deshalb» weil solche mit Wasser vorgenommenen Versuche eine gute Vergleichsgrundlage mit den entsprechenden Verhält« nissen in einem Bleibrausen—Kondensator bilden, denn

a) geschmolzenes Blei hat ähnliche physikalische Eigenschaften wie Quecksilber bei Raumtemperatur, und die in der Literatur beschriebenen experimentellen Vergleiche sswischen Quecksilber* und Wasserstrahlen aus gleichen Düsen und unter gleichen Bedingungen «eigen eine Ähnlichkeit hinsichtlich der Tropf enbildung und -»größen j

1») es besteht eine weitgehende Übereinstimmung zwischen dem Betriebsverhalten neuer Flügelräder unter verschiedenen Ar* beitsbedingungen (wie Eintauchtiefe und Drehzahl) mit a.en Versuchsergebnissea in einem mit Wasser betriebenen Behälter hinsichtlich des Kraftbedarfes und der Kondensate rdeckenberieaelung·

Sa ergaben, sich folgende Vorsage des alt ungleich langen Armem versehenen uad mit der normalem Drehzai&l von 300 u/min be-» triebenen Flügelradess

1) Bin um etwa 30 % stärkeres Herausspritsen des Siissigkei-ts- " Schleiers aus dem

2) line gleichmäßigere Strahlemveirteiliias in übt Kasnaer bei höheren Eintauchtiefen im Bereich des momslerweise in einem Bleibrausen-Koadensator ilTbliehen Eintauchtiefen» Diese günstige Strahlenverteilttng mird nmr unwesentlieh durch, Änderungen der Eint auch ti of β imierhal-b des lOmalbereiches !wischen 18 und 23 ®»

3) Eine intensivere Deokonltosprliliuas uad -»reiBkaitengy durch die eine stärkere Verapriihungeiatensitä-fe zmfolge-des Abpralles von. der BAälterdeoke erreiolit

109813/1066

Beispiel 3

Ein Bleibrausen-Kondensator wurde mit einem in der ersten Stufe, d»h» am nächsten zum Gaseinlaß angeordneten flügelrad betrieben, welches awei Arme eines Durchmessers von 48 om und zwei rechtwinkelig zu diesen stehende Arme eines Durchmessers von 42_t7 <*m hatte» Es ergab sich eine Verminderung der Ansätze an der Welle, und es wurden niedrigere Temperaturen an den Deckensteinen und am Kondensatorabzug festgestellt· Dies ist auf die bessere Besprühung des Kondensatorraumes zurückzuführen und stimmt mit den Ergebnissen der im Wasserbehälter durchgeführten Versuche überein»

Beispiel 4

In einem Bleibrausen^Kondensator wurden in einem Vergleiohsversuch (a) awei und in einem zweiten Vergleichsversuch (b) vier der bisher üblichen ilügelräder mit gleich langen Armen durch solche mit ungleich langen Armen eines Durchmessers von 48 cm und 42,7 em (wie im Beispiel 3) ersetzt» jEblgende Ergebnisse wurden erzielt:

Zinkverluste Bleive-riuste

im Zinkstaub im Zinkstaub

(kg/t Zink- (kg/t Zink-

ausbringen) ausbringen.) M

alle Hügelräder mit

gleich langen Armen 51 »6 33|4

zwei Flügelräder mit

ungleich, langen Armen 44,9 32,2

vier üügelräder mit .

ungleich langen Armen. 36,0 27,1

ο' ■

co Zinkstaub ist oxydiertes Zink (ZnO), das als Pulver mit den co Abgasen aus dem Kondensator austritt und zurückgewonnen, wird· 2; Die erzielte Verminderung des Zinkstaubes bedeutet eine wesent- ° liehe Verbesserung der Kondensatorleistung und der Wirtschafter» lichkeit des Verfahrens» Außerdem wurde eine Verminderung der Ansätze und der Deckentemperatur festgestellt»

Claims (1)

1. ilügelrad zum Hochschi eudem und Versprühen von flüssigem Blei aus einem Bleibad in einem. Zinkdampfkondensator, das um eine senkrechte Welle drehbar mindestens teilweise in das Bleibad eingetaucht ist, dadurch gekennzeichnet, daft das ilügelrad mindestens zwei, insbesondere vier Arme (2, 3» 4-, 5) unterschiedlicher· Länge aufweist·

2· ilügelrad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei längere Arme (2,3) und zwei kürzere Arme (4,5) jeweils gleicher Länge, welche wechselweise in Winkel abständen von 90° gleichmäßig um die senkrechte Radachse angeordnet sind»

3· ilügelrad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radarme (2,3*4,5) zur Horizontalen vom Wellenende hinweg geneigt verlaufen»

4· ilügelrad nach den Ansprächen 1 bis 3| dadurch gekennzeichnet, daß die Radarme (2,5,4_t5) mit der die Welle aufnehmenden Nabe (1) einstückig ausgebildet sind·

5· ilügelrad nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch zwei kreuzweise zueinander ausgerichtete Armpaare (2» 3 bzw» 4,5) unterschiedlicher Länge, deren Enden als Schaufeln ((VJB »9) ausgebildet sind und deren Durchmesserdifferens das 0,25- bis 4-fache der Schaufelbreite, und zwar bis au 152 mm, insbesondere 51 bis 76 Km* betragt·

6· Mit einem oder mehreren ilügel rädern gemäß den Ansprüchen ausgerüsteter Bleibrausen-Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß jedes ilügelrad an einer durch die Kondensatordecke nach unten geführten Welle hängend angeordnet und als Element zur Besprühung der Kondensatorwände und «decke ausgebildet ist·

109813/1 066.

203?161

7· Kondensator nach. Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine die gegenseitige Besprühung ihrer Wellen gewährleistende Anordnung von zwei oder mehr ilü gel rädern»

8# Verfahren zum Kondensieren von Zinkdämpfen, insbesondere aus den Abgasen eines Zinkschachtofens« dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation in einem mit mindestens einem Flügelrad gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 ausgerüsteten Bleibrausen-Kondensator durchgeführt wird»

9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet* daß je-» des flügelrad mit einer Drehzahl zwischen 200 und 500 u/min betrieben wird·

10981371066