DE2259219B2 - High temperature furnace and its application - Google Patents

High temperature furnace and its application

Info

Publication number
DE2259219B2
DE2259219B2 DE2259219A DE2259219A DE2259219B2 DE 2259219 B2 DE2259219 B2 DE 2259219B2 DE 2259219 A DE2259219 A DE 2259219A DE 2259219 A DE2259219 A DE 2259219A DE 2259219 B2 DE2259219 B2 DE 2259219B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
furnace
furnace according
arc
plasma
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2259219A
Other languages
German (de)
Other versions
DE2259219A1 (en
DE2259219C3 (en
Inventor
Francis Henry Hampton Middlesex Howie
Ian George Teddington Middlesex Syce
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Research Development Corp UK
Original Assignee
National Research Development Corp UK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Research Development Corp UK filed Critical National Research Development Corp UK
Publication of DE2259219A1 publication Critical patent/DE2259219A1/en
Publication of DE2259219B2 publication Critical patent/DE2259219B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2259219C3 publication Critical patent/DE2259219C3/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16Remelting metals
    • C22B9/22Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
    • C22B9/226Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation by electric discharge, e.g. plasma
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • C03B5/025Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating by arc discharge or plasma heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/06Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces with movable working chambers or hearths, e.g. tiltable, oscillating or describing a composed movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/08Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D2003/0085Movement of the container or support of the charge in the furnace or in the charging facilities
    • F27D2003/0087Rotation about a vertical axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001Heating elements or systems
    • F27D99/0006Electric heating elements or system
    • F27D2099/0031Plasma-torch heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27MINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS OF THE CHARGES OR FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS
    • F27M2001/00Composition, conformation or state of the charge
    • F27M2001/03Charges containing minerals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/143Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft öfen zur Behandlung von Materialien bei hohen Temperaturen, insbesondere auf dem Gebiete der Metallurgie und Keramik. Die Arbeitstemperaturen werden häufig durch die Eigenschaften der Gefäßwerkstoffe begrenzt.The invention relates to ovens for treating materials at high temperatures, in particular to the field of metallurgy and ceramics. The working temperatures are often limited by the properties of the vessel materials.

So ist z. B. die Reaktionstemperatur eines Glasversatzes häufig begrenzt durch die Verfügbarkeit warmfester Edelmetallegierungen. Die Temperatur, bei der ein Erz eingeschmolzen werden kann, wird begrenzt durch die Reaktionsgeschwindigkeit der Schlacke mit dem feuerfesten Zustellmaterial der öfen. Derartige Reaktionen wurden bisher bei Temperaturen über 20000C nur in aufwendigen und speziellen Vorrichtungen, die für großtechnische Verfahrensweise ungeeignet sind, durchgeführtSo is z. B. the reaction temperature of a glass offset is often limited by the availability of heat-resistant precious metal alloys. The temperature at which an ore can be melted down is limited by the reaction speed of the slag with the refractory lining material of the furnace. Such reactions have so far only been carried out at temperatures above 2000 ° C. in expensive and special devices which are unsuitable for large-scale procedures

Die Erfindung betrifft nun ein Ofensystem zur Behandlung von Materialien bei hohen Temperaturen in Form eines Außenmantels, der sich um eine vertikale Achse drehen läßt und innen eine feuerfest-.: Auskleidung oder Zustellung aufweist, schließlich Vorrichtun gen zur Drehung des Ofensystems um die vertikale Achse sowie Zuführungen für Chargierung, Beheizungsmöglichkeiten und Austragöffnung für das ReaktionsgutThe invention now relates to a furnace system for treating materials at high temperatures in Form of an outer jacket that can be rotated around a vertical axis and has a refractory inside: lining or lining, finally device gene for rotating the furnace system around the vertical axis as well as feeds for charging, heating options and discharge opening for the reaction material

;- Nach der Erfindung gelingt die Erschmelzung von hochschmelzenden Produkten in dem Ofen, indem dieses Material durch ein Plasma oder einen Lichtbogen aufgeheizt wird bis zum Niederschmelzen. Dabei wird der Ofen um eine vertikale Achse gedreht, so daß die sich bildende Schmelze einen flüssigen Wandüberzug in Form eines Rotationsparaboloids an der Innenfläche des Ofens bildet; - According to the invention, the melting of refractory products in the furnace by passing this material through a plasma or an electric arc It is heated until it melts. The furnace is rotated about a vertical axis so that the the melt that forms a liquid wall coating in the form of a paraboloid of revolution on the inner surface of the furnace

Der erfindungsgemäße Ofen wird vorzugsweise kontinuierlich betrieben, indem dauernd Material aufgegeben und Schmelze ausgetragen wird. Dazu ist eine entsprechende Einstellung von Chargiergeschwindigkeit Wärmessgebot Kühlgeschwindigkeit Gasgeschwindigkeit und Drehgeschwindigkeit des Ofens erforderlich. Durch Veränderung dieser Parameter lassen sich Verweilzeit und Arbeitstemperatur sowie die Austraggeschwindigkeit je nach Wunsch einstellen.The furnace according to the invention is preferably operated continuously by continuously adding material abandoned and melt is discharged. For this purpose, a corresponding setting of the charging speed, the heat measurement requirement, the cooling speed, the gas speed and the rotational speed of the furnace is required necessary. By changing these parameters, the residence time and working temperature as well as the Adjust the discharge speed as required.

Das erfindungsgemäße Ofensystem wird anhand der Fig. näher erläutertThe furnace system according to the invention is explained in more detail with reference to the figure

F i g. 1 ist ein axialer Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ofensystem;F i g. 1 is an axial cross-section through a furnace system according to the invention;

F i g. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Ofens von F i g. 1 mit dem elektrischen Regelkreis; dieF i g. Figure 2 shows a schematic representation of the furnace of Figure 2. 1 with the electrical control circuit; the

Fig.3, 4, 5 und 6 sind schematische Ansichten verschiedener Ausführungsformen des Heizsystems; die F i g. 7, 8 und 9 zeigen axiale Scnnitte, an denen sich die verschiedenen Möglichkeiten der Sammlung und Austragung der Schmelze vom Ofenboden ersehen lassen.Figures 3, 4, 5 and 6 are schematic views different embodiments of the heating system; the F i g. 7, 8 and 9 show axial sections in which see the various options for collecting and discharging the melt from the furnace floor permit.

Das Ofensystem nach F i g. 1 wird beheizt mit HilfeThe furnace system according to FIG. 1 is heated with the help

eines Lichtbogens, der von einem Plasmastrahl in deran arc created by a plasma jet in the

Ofendecke zu einer sich verzehrenden Anode ausThe furnace roof turns into a consuming anode Kohlenstoff in der Austrittsöffnung des Ofens geführtCarbon out in the outlet opening of the furnace

wird. Der Ofen selbst besteht aus dem Mantel 1will. The furnace itself consists of the jacket 1 parabolischer, zylindrischer oder sonstiger Form,parabolic, cylindrical or other shape,

so getragen von dem Stahlmantel 2 auf den Rollenlagern 3thus supported by the steel jacket 2 on the roller bearings 3

für die Ratation um eine vertikale Achse. Derfor ratation around a vertical axis. Of the

Stahlmantel 2 wird mit variabler Geschwindigkeit überSteel jacket 2 is variable speed over

einen Riementrieb durch die Rolle 4 angetriebena belt drive is driven by the roller 4 (Antriebsmotor nicht gezeigt). Der untere Teil des(Drive motor not shown). The lower part of the

Mantels ist über eine Isolierung 5 mit dem Abstichteil 6The jacket is connected to the taping part 6 via an insulation 5

verbunden. Das ganze Ofengefäß wird mit Wassertied together. The whole furnace vessel is filled with water

gekühlt 7. Die Ofenauskleidung kann verschiedensterchilled 7. The furnace lining can be of the most varied

Art sein und hängt von dem vorzunehmendenBe kind and depends on what is to be done

technischen Prozeß ab. 3ei einem keramischentechnical process. 3 for a ceramic one

Schmelzofen besteht die Auskleidung aus einerMelting furnace, the lining consists of a Zustellung 8 in unmittelbarer Nähe des gekühltenDelivery 8 in the immediate vicinity of the refrigerated Ofenmanlels. Diese keramische Zustellung wird vonOven Manlels. This ceramic lining is made by

einem flüssigen keramischen Überzug 9 geschützt, dera liquid ceramic coating 9 protected, the

innerhalb des Ofens stabil in parabolischer Formstable in a parabolic shape inside the furnace

f>5 gehalten wird und durch das Plasma im Ofen aufgeheiztf> 5 and heated by the plasma in the furnace

ist. Die Ofendecke besteht aus einem mit feuerfesteris. The furnace roof consists of a refractory

Zustellung versehenen Stahldeckel zur VermeidungInfeed provided steel cover to avoid

übermäßiger Wärmeverluste. In der in F i g. 1 gezeigtenexcessive heat loss. In the in F i g. 1 shown

Ausführungsform wird die Wärme durch einen Lichtbogen aus dein Plasmabrenner 10 innerhalb des Ofendekkels erzeugt Dieser Brenner wird nach dem nicht übertragenden Prinzip gestartet, indem der Schalter 11 (Fig.2) geschlossen wird. Nachdem sich ein stabiles Plasma ausgebildet hat, wird der Schalter geöffnet und der Stromkreis wird dann über die einstellbare Kohleanode 12 geschmolzen. Die Wärme des Plasmas im Ofen bewirkt das Niederschmelzen der äußersten Schicht der Ofenauskleidung unter Bildung eines stabilen paraboloiden Films, der durch die Zentrifugalkraft an Ort und Stelle gehalten wird. Durch Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Ofens kann die Flüssigkeit absinken und gelangt zu der Abstichöffnung 13.Embodiment is the heat by an arc from the plasma torch 10 within the furnace lid This burner is started on the non-transmitting principle by pressing switch 11 (Fig.2) is closed. Having a stable When the plasma has formed, the switch is opened and the circuit is then set over the adjustable Carbon anode 12 melted. The heat of the plasma in the furnace causes the melting down of the outermost Layer the furnace lining, forming a stable paraboloid film, created by centrifugal force held in place. By reducing the speed of rotation of the furnace, you can the liquid sink and reach the tap opening 13.

Die bevorzugte Arbeitsweise ist jedoch die kontinuierliche Zugabe von frischem Gut, z. B. über Chargieröffnung 14. Auf diese Weise wird die Flüssigkeitsschicht dauernd erneuert und baut sich innerhalb des Ofengefäßes auf. Sie wird durch die Zentrifugalkraft an der Zustellung gehalten. Wird die Zentrifugalkraft vermindert so fließt die Schmelze ab und kann ausgetragen werden über 13. Es ist offensichtlich, daÜ das System selbststabilisierend ist und daß die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsaustrags von der Chargiergeschwindigkeit abhängtThe preferred mode of operation, however, is the continuous addition of fresh material, e.g. B. via charging opening 14. In this way the liquid layer is constantly renewed and builds up inside the furnace vessel on. It is held in place by centrifugal force. The centrifugal force is reduced in this way the melt flows off and can be discharged via 13. It is obvious that the system is self-stabilizing and that the speed of the liquid discharge depends on the charging speed depends

In manchen Fällen ist es erforderlich, einen Ring aus beschichtetem Metall oder feuerfestem Material (nicht gezeigt) vorzusehen, um einen Verlust an Schmelze am oberen Ende des parabolischen Films zu vermeiden und jo zu gewährleisten, daß die gesamten flüssigen Erzeugnisse über den Abstich 13 ausgetragen werden können. Es gibt jedoch auch Fälle, wo es wünschenswert ist flüssige Produkte über den oberen Rand des Tiegels abzuziehen.In some cases it is necessary to have a ring out coated metal or refractory material (not shown) to prevent loss of melt on the avoid top end of parabolic film and jo to ensure that all of the liquid products can be discharged via the tap 13. It however, there are also cases where it is desirable to draw off liquid products over the upper edge of the crucible.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Beheizungsmöglichkeit ist nur eine der für das Ofensystem brauchbare. Man kann ein Gleichstromplasma allein nach dem nicht übertragenden Prinzip wie in Fig.3 angedeutet anwenden, wenn eine intensivere Beheizung erforderlich ist, indem die Lanze exzentrisch am Ofendeckel montiert wird. Man kann aber auch einen Wechselstrombogen (nicht gezeigt) anwenden. Der Bogen kann nach dem übertragenden oder nicht -jbertragenden Prinzip zwischen Plasmabrenner und einer festen Elektrode (F i g. 2) erzeugt werden. In diesem Fall kann sowohl Gleichstrom als auch Wechselstrom benutzt werden und die Übertragung kann stattfinden zwischen 2 oder mehreren Plasmastrahlen (F i g. 5). Bei einer derartigen Ausführungsform kann man 3 Placmastrahlen, zweckmäßigerweise vom Ofendeckel kommend, mit Gleichstrom betreiben. Dreiphasiger Wechselstrom wird den Brennern zugeführt und bewirkt eine sehr intensive Beheizung des Ofeninhalts.The heating option shown in Fig. 1 and 2 is only one of the useful for the furnace system. Man a direct current plasma can only use the non-transmitting principle as indicated in FIG use if more intense heating is required by placing the lance eccentrically on the furnace lid is mounted. However, an alternating current arc (not shown) can also be used. The bow can according to the transferring or non-transferring principle between plasma torch and a fixed one Electrode (Fig. 2) are generated. In this case, both direct current and alternating current can be used and the transfer can take place between 2 or more plasma jets (Fig. 5). At a Such an embodiment can be 3 placa rays, Appropriately coming from the furnace lid, operate with direct current. Three-phase alternating current is fed to the burners and causes the contents of the oven to be heated very intensively.

Bei einer weiteren Ausführungsform (F i g. 4, jedoch mit 3 Kohleelektroden) für sehr wirksamen und wirtschaftlichen Betrieb sind 3 sich verzehrende Elektroden aus Kohlenstoff einstellbar vorgesehen. Der dreiphasige Lichtbogen wird zwischen den Elektroden gezündet, während diese in der Mitte des Ofens zusammengehalten werden. Nach Zünden des Lichtbogens werden die Elektroden auseinanderbewegt und so zurückgezogen, daß der Bogen, wie in Fig.4B angedeutet, den Ofenraum erfüllt. Ein Gleichstromplasmastrahl kann zur Stabilisierung des Lichtbogens herangezogen werden. Sobald die innerste Schicht der Ofenzustellur.g geschmolzen ist, wird sie leitend, wenn sie nicht gekühlt wird. Der Bogen wird dann auf di.1 dünne Flüssigkcitshi Jl auf der Ofenwandung übertragen. Dann erfolgt die Beheizung aufgrund des Widerstandes gegen den Stromdurchgang. Unter diesen Bedingungen erfolgt eine sehr wirksame Aufheizung des Gutes. Werden die Elektroden dauernd nachgestellt so ist eine kontinuierliche Betriebsweise möglich. Es ist nicht notwendig, einen Gasstrom in den Ofen zu leiten, wenn dieser derart betrieben wird, jedoch kann man gegebenenfalls dem Ofen die gewünschte Gasatmosphäre zuführen. Wenn erforderlich, kann auch mit oxidierender Atmosphäre im Ofen gearbeitet werden, z. B. zur Verhinderung der Verdampfung von Bestandteilen aus einem Glasversatz. Dies erreicht man auch mit einem Kohlelichtbogen als Wärmequelle, jedoch wird in diesem Fall Inertgas (z. B. Argon oder Stickstoff) in eine die Kohleelektroden umgebende Abschirmung eingeleitet während das oxidierende Gas (z. B. Luft oder Sauerstoff) in den Ofen selbst eingeführt wird. Eine ähnliche Ausführungsform kann man anwenden bei-sich nicht verzehrenden, z. B. wassergekühlten Metallelektroden, >venn dies gewünscht wird.In a further embodiment (FIG. 4, but with 3 carbon electrodes) for very effective and economical operation, 3 consumable electrodes made of carbon are provided in an adjustable manner. The three-phase arc is struck between the electrodes while they are held together in the center of the furnace. After the arc has been ignited, the electrodes are moved apart and withdrawn so that the arc, as indicated in FIG. 4B, fills the furnace space. A direct current plasma beam can be used to stabilize the arc. As soon as the innermost layer of the furnace lining has melted, it becomes conductive if it is not cooled. The bow is then on di. Transfer 1 thin liquid kcitshi Jl onto the oven wall. Then the heating takes place due to the resistance to the passage of current. Under these conditions, the goods are heated very effectively. If the electrodes are continuously readjusted, continuous operation is possible. It is not necessary to pass a gas stream into the furnace when it is operated in this way, but the desired gas atmosphere can be fed into the furnace if necessary. If necessary, it is also possible to work with an oxidizing atmosphere in the furnace, e.g. B. to prevent the evaporation of components from a glass offset. This can also be achieved with a carbon arc as a heat source, but in this case inert gas (e.g. argon or nitrogen) is introduced into a shield surrounding the carbon electrodes while the oxidizing gas (e.g. air or oxygen) is introduced into the furnace itself will. A similar embodiment can be applied to non-consuming, z. B. water-cooled metal electrodes, if this is desired.

Eine Vielzahl weiterer Former fön Piasmastrahlen mil sich verzehrenden oder sich ,»rhi verzehrenden Elektroden ist der Fachwelt geläufig. Die Anwendung von Gleichstrom, einphasigem oder mehrphasigem Wechselstrom ist möglich. Eine weitere mögliche Wärmequelle ist die Induktionsheizung, entweder durch induktive Beheizung des Ofeninhalts selbst oder indem ein induktiv aufgeheiztes Gas in den Ofen eingeleitet wird. Bei ersterer Ausführungsform muß die Außenwand des Ofens aus isolierendem Material (z. B. Silica) bestehen, während die inneren Schichten, die anfänglich durch Hilfsmittel aufgeheizt werden, induktiv zu beheizen sind mit Hilfe von stationären Spulen rund um das parabolische Ofengefäß (F i g. 6).A large number of other shapers for blow-molding piasma jets with consumable or consumable electrodes are familiar to experts. The use of direct current, single-phase or multi-phase alternating current is possible. Another possible source of heat is induction heating, either by inductively heating the contents of the furnace itself or by introducing an inductively heated gas into the furnace. In the first embodiment, the outer wall of the furnace must be made of insulating material (e.g. silica), while the inner layers, which are initially heated by auxiliary means, are to be heated inductively with the help of stationary coils around the parabolic furnace vessel (Fig . 6).

Das erfindungsgemäße Ofensystem mit der einen oder anderen Beheizungsart kann zum Erschmelzen oder zur Reaktion unterschiedlichster Materialien herangezogen werden. In der einfachsten Ausführungsform ist das Ofensystem mit einen? keramischen Material ausgekleidet Die innere Fläche kann, wie erwähnt geschmolzen werden. Es wird dauernd '.eramisches Material nachchargiert dieses wird niedergeschmolzen und verläßt den Abstich zum Abguß, z. B. für die Herstellung von Fasermateral oder dergleichen.The furnace system according to the invention with one or the other type of heating can be used for melting or used to react different materials. In the simplest embodiment, the furnace system is with a? ceramic Lined material The inner surface can be melted, as mentioned. It will last '. Ceramic material is recharged this is melted down and leaves the racking for casting, e.g. B. for the production of fiber material or the like.

Man kann dem Ofen auch 2 oder 3 Materialien aufgeben und diese dann zur Reaktion bringen. Wird ein entsprechendes Oxidgemisch aufgegeben, eingeschmolzen und umgesetzt unter Bildung der flüssigen Wand, so erreicht man eine gute Umsetzung und Homogenisierung der Schmelze, was besonders zweckmäßig ist in der Glasherstellung für die Glasfasererzeugung.You can also add 2 or 3 materials to the furnace and then make them react. Becomes a corresponding oxide mixture abandoned, melted down and converted to form the liquid wall, see above a good conversion and homogenization of the melt is achieved, which is particularly useful in of glass production for fiber optic production.

Durch die im Ofen herrschenden extrem hohen Temperaturen erreicht man sehr schnelle Umsetzung und hohe Leistungen, was insbesondere für die Glaserzeugung von Bedeutung ist. Die Reaktion findet statt in einer dünnen Schicht, und zwar als nicht·viskose Schicht unter der Zentrifugalkraft. Unter diesen Bedingungen erfolgt die Gasentwicklung, die bei der Glasherstellung oft zu schweren Problemen führen kann, sehr schnell und die Blasen können durch die Einwirkung der Zentrifugalkraft sehr schnell in der Mitlelzone und damit heißesten Zone austreten.The extremely high temperatures in the furnace mean that implementation is very rapid and high performance, which is particularly important for glass production. The reaction takes place instead of in a thin layer, namely as a non-viscous one Layer under centrifugal force. Under these conditions, the gas evolution takes place, which in the Glass making can often lead to serious problems very quickly and the bubbles can get through that Under the effect of centrifugal force, exit very quickly in the central zone and thus the hottest zone.

Während die Aufgabe von Feststoffen größte Bedeutung für die Anwendung dieser Ofensysteme ha», kann man auch flüssige Reaktionsmittel und selbst auch Gase unter gewisien Urnständen einbringen.While the task of solids is of the greatest importance for the application of these furnace systems », it is also possible to introduce liquid reactants and even gases under certain circumstances.

Es kann wünschenswert sein, eine Schmelze aus einem anderen Verfahren, z. B. eine metallurgischeIt may be desirable to use a melt from another process, e.g. B. a metallurgical

Schlacke, zu behandeln, oder es kann wünschenswert sein, gasförmige Produkte an den Flüssigkeitswänden einfach durch eine Kondensation oder eine Kondensation aufgrund einer chemischen Reaktion vorzunehmen, /.. B. bei der Herstellung von Siliciumdioxid durch Reaktion von Siliciumtetrachlorid mit Sauerstoff.Slag, treat, or it may be desirable to have gaseous products on the liquid walls simply by condensation or condensation due to chemical reaction, / .. B. in the production of silicon dioxide by reacting silicon tetrachloride with oxygen.

Als Werkstoff für den wassergekühlten Ofenmantel wird üblicherweise Metall in parabolischer, konischer oder zylindrischer Form angewandt. Es kann in unmittelbarer Nähe des Ofenmantels ein fliis<;ij?e% Produkt vorliegen, jedoch bevorzugt man ein festos. In vielen Fällen ist die mit dem Ofenmantel in Berührung stehende Schicht gleich oder ähnlich zusammengesetzt wie die flüssige innere Schicht, jedoch kann es unter gewissen Umständen wünschenswert sein, z. B. wegen der hohen Wärmedehnung solcher Materialien, dazwischen eine massive feuerfeste Zustellung vorzusehen. Dadurch ermöglich'. !ϊ>?η pine längrrp Ofenreise, da das Abfließen der Schmelze in Ofeninneren nur an der Oberfläche der Zustellung stattfindet und die Erosion an ler feuerfesten Zustellung klein gehalten ist.Metal in parabolic, conical or cylindrical shape is usually used as the material for the water-cooled furnace shell. There may be a fliis <; ij? E% product in the immediate vicinity of the furnace shell, but a festos is preferred. In many cases the layer in contact with the furnace shell will have the same or similar composition as the liquid inner layer, but in certain circumstances it may be desirable, e.g. B. because of the high thermal expansion of such materials, to provide a massive refractory lining in between. This enables'. ! ϊ>? η pine längrrp furnace travel, since the melt flow inside the furnace only takes place on the surface of the lining and the erosion on the refractory lining is kept small.

',o wie die Chargierung kontinuierlich oder diskontii'.jierlich erfolgen kann, kann auch der Austrag ;oniinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Nach einer Ausführungsform und bei entsprechender Ausgestaltung des Ofengefäßes kann der Ofen mit flüssigem Material beschickt werden, dann wird langsamer gefahren oder die Bewegung ganz gestoppt, so daß ein absatzweiscr Austrag ermöglicht wird. Bei einer anderen Betriebsweise des Ofens wird kontinuierlich aufgegeben und das flüssige Produkt kontinuierlich abgezogen.', o like charging continuously or discontinuously can take place, the discharge can also take place continuously or discontinuously. To According to one embodiment and with a corresponding configuration of the furnace vessel, the furnace can be filled with liquid Material are charged, then it is driven more slowly or the movement is stopped completely, so that a batch-wise discharge is enabled. Another mode of operation of the furnace is continuous abandoned and the liquid product withdrawn continuously.

Die Flüssigkeit verläßt den Austrag als Tröpfenstrom oder -vorhang, wobei die Tröpfchen in einem Winkel nach außen unter dem Einfluß der Rotation des Austrage austreten. Dies ist nicht erwünscht, sonderen man strebt einen geregelten Strom an, den man erreichen kann durch eine zylindrische Sammelmanschette, die wassergekühlt sein kann und eine Auskleidung wie das Ofengefäß besitzt. Die F i g. 7 und 8 zeigen Ausführungsformen solcher Führungsmanschet;en Andere Ausgestaltungen sind möglich, z. B. wie in F i g. 9 gezeigt, ein Vorherd. Der so erhaltene Flüssigkeitsstrom gelangt dann zur Weiterverarbeitung, wie Abschrecken zum Erhalt metastabiler Produkte. Granulieren. Formen. Faserherstellung oder dergleichen.The liquid leaves the discharge as a stream or curtain of droplets, with the droplets at an angle to the outside under the influence of the rotation of the discharge. This is not wanted, it is one strives for a regulated flow that can be achieved through a cylindrical collecting cuff, which can be water-cooled and has a lining like the furnace vessel. The F i g. 7 and 8 show Embodiments of such guide cuffs; s others Refinements are possible, e.g. B. as in FIG. 9, a forehearth. The liquid stream thus obtained then goes to further processing such as quenching to obtain metastable products. Granulate. To shape. Fiber manufacture or the like.

Wie oben bereits darauf hingewiesen, bilden die zweite wichtige Klasse von Produkten Gase oder Dämpfe. Diese können über einen Abzug aus dem Ofendeckel oder aus dem Austrag für das flüssige Produkt gewonnen werden. Unter bestimmten Umständen, z. B. für eine metallurgische Gasphasenreaktion, kann es erforderlich werden, einen Dampf mit einem Reaktionsgas (z. B. Luft oder Sauerstoff) zu behandeln, um ein feines Oxidpulver zu erhalten welches gekühlt und in üblicher Weise ausgetragen wird.As pointed out above, gases or form the second important class of products Fumes. These can be extracted from the furnace lid or from the discharge for the liquid Product can be obtained. Under certain circumstances, e.g. B. for a metallurgical gas phase reaction, it may be necessary to treat a steam with a reaction gas (e.g. air or oxygen), to obtain a fine oxide powder which is cooled and discharged in the usual way.

Es ist offensichtlich, daß sich das erfindungemäße Ofensystem für die verschiedensten Prozesse eignet. Im folgenden werden einige wesentliche erläutert. Es handelt sich dabei um einfache Schmelzvorgänge einer feuerfesten Komponente, einem Schmelzen eines Gemischs feuerfester Komponenten, so daß eine Reaktion stattfindet und ein Material gewonnen wird, welches als Glas oder als Keramik dienen kann; schließlich metallurgische Gasphasenreaktionen, bei denen eine oder mehrere flüchtige Komponenten von flüssiger Schlacke oder Erz getrennt werden, weiters metallurgische Schmelzvorgänge, wobei ein Oxid, ein Oxidgemisch oder andere Metallverbindungen reduziert werden zu Metallschmelzen. Anhand dieser Anwcndungsbeispiele sollen auch die verschiedenen Wärmequellen erläutert werden.It is obvious that the furnace system according to the invention is suitable for a wide variety of processes. in the Some essentials are explained below. It is a simple melting process refractory component, a melting of a mixture of refractory components so that a Reaction takes place and a material is obtained which can serve as glass or ceramic; finally, metallurgical gas phase reactions in which one or more volatile components of liquid slag or ore are separated, furthermore metallurgical smelting processes, whereby an oxide, a Oxide mixtures or other metal compounds are reduced to molten metal. Look at this Application examples should also be used to explain the various heat sources.

Beispiel IExample I.

Niederschmelzen eines feuerfesten Materials, /.. B.TonerdeMelting down a refractory material, / .. B. Clay

Der Ofen kann mit jeder der oben erwähnten Behei/.iingsarten betrieben werden. Der äußere Teil der Ofenauskleidung besteht aus Tonerde und liegt an dem gekühlten Ofenmantcl an. Die Zustellung kann gestampft sein oder nach dem SchlickerguBverfahren bei rotierendem Ofen erhalten werden. Der Ofen wird beheizt mit Hilfe eines Plasmas oder Lichtbogens. Die innerste Zone der Zustellung schmilzt. Dann wird pulverförmige Tonerde aufgegeben, die insbesondere oben niedcrschmilzi und unter der Schwerkraft durch den Ofen abwärts fließt. Ein Tröpfchenstrom verläßt den Ofen.The oven can be operated with any of the above mentioned heating systems. The outer part of the The furnace lining consists of alumina and rests against the cooled furnace shell. The delivery can be stamped or after the slip pouring process rotating furnace. The furnace is heated with the help of a plasma or an electric arc. the innermost zone of the infeed melts. Then powdered clay is applied, in particular flows down through the furnace under the force of gravity. A stream of droplets leaves the oven.

Durch entsprechende Einstellung der Aufgabegeschwindigkcii. der Stromenergie und der Ofendrehungsgcsch«,indigkeit ist es möglich, die Temperatur am Ofcnuustritt einzustellen oder, wenn diskontinuierliche Pro?.eßführung gewünscht wird, ist dies ohne weiteres auch möglich. Für das Niederschmelzen von Tonerde lassen sich drei unterschiedliche Heizsysteme anwenden, nämlich:
a) Plasmastrahl nach dem übertragenden Prinzip:
By setting the feed rate accordingly. the current energy and the speed of rotation of the furnace, it is possible to set the temperature at the furnace outlet or, if discontinuous measurement is desired, this is also possible without further ado. Three different heating systems can be used for melting down alumina, namely:
a) Plasma jet according to the transferring principle:

Ein Plasmastrahl wurde vom Deckel in nicht übertragenden Zustand mit Argon (3 l/min), Stromstärke 265 A, Spannung 35 V, betrieben. Die elektrische Schaltung ist in Fig. 2 angedeutet. Nach einer Minute wurde der Bogen an die Graphitelektrode 12 übertragen, die sich durch den Tiegel von unten in den Ofenraum erstreckt, und zwar durch Einstellung des Widerstands im Stromkreis zwischen der Anode und dem Schalter 11. Sobald der Plasmastrahl übertragen ist, wird der Schalter Il geöffnet und die ganze Kraft fließt ,·.... -"u der Graphitelektrode, die in die Austragszone des Ofens auf hydraulische Weise oder über ein Führungsgewinde zurückgezogen wird. Die elektrischen Bedingungen sind jetzt 170 V. 210 A. 35. 7 kW. Nach einer weiteren Minute haben sich diese Parameter stabilisiert aufl 10 V. 250 A, 27,5 kW. Letztere Daten entsprechen dem Betriebszustand des aufgeheizten Ofens. Unter diesen Bedingungen ist !as ι Plasma ruhig, und der Strom geht zum Teil über die flüssige keramische Masse.A plasma jet was from the lid in a non-transferring state with argon (3 l / min), amperage 265 A, voltage 35 V. The electrical circuit is indicated in FIG. To one minute the arc was transferred to the graphite electrode 12, which extends through the crucible of extends down into the furnace chamber by adjusting the resistance in the circuit between the anode and the switch 11. As soon as the plasma jet is transmitted, the switch II opened and all power flows, · .... - "u der Graphite electrode that is placed in the discharge zone of the furnace hydraulically or via a guide thread is withdrawn. The electrical conditions are now 170 V. 210 A. 35. 7 kW. After a For a further minute these parameters have stabilized at 10 V. 250 A, 27.5 kW. The latter data correspond to the operating status of the heated furnace. Under these conditions! As ι Plasma quiet, and the electricity goes partly through that liquid ceramic mass.

Unter diesen Bedingungen ist eine kontinuierliche Aufgabe in den Ofen und ein kontinuierlicher Abzug von geschmolzener Tonern (41,7 g/min) unter einem ; Energieaufwand von 27,5 kW entsprechend einem Leistungsgewicht von 11 kWh/kg möglich. Das sind natürlich nicht die optimalen Werte, sondern man kann noch Verbesserungen in der Heizleistung erreichen. d) KohlelichtbogenUnder these conditions there is a continuous feed into the furnace and a continuous exhaust of molten toners (41.7 g / min) under one; Energy consumption of 27.5 kW corresponding to one Power-to-weight ratio of 11 kWh / kg possible. These are of course not the optimal values, but you can still achieve improvements in the heating performance. d) carbon arc

Ein kontinuierliches Niederschmelzen mit Hilfe eines Kohielichtbogens als Wärmequelle ist möglich. Zu diesem Zweck dient eine 2-Elektroden-Gleichstrom-Kohlenstofflichtbogen-Einheit, die in den Ofendeckel eingesetzt wird. Die beiden Elektrodenspitzen werden aneinander gebracht (F i g. 4A, ohne Plasmabrenner) und so der Lichtbogen gezündet. Es wurde ein frei brennender Lichtbogen 116 A, 141V, 16,4 kW aufrecht erhalten. Beim Ein justieren derContinuous melting down using a carbon arc as a heat source is possible. to a 2-electrode direct current carbon arc unit is used for this purpose, which is inserted into the furnace lid. The two electrode tips are brought together (Fig. 4A, without plasma torch) and so ignited the arc. A free-burning arc 116 A, 141V, 16.4 kW maintained. When adjusting the

Elektroden, so daß die Elektrodenspitzen nahe an die Ofenwand herankommen (Fig. 4B. ohne Plasmabrenner), geht der Bogen über auf das geschmolzene Keramikmaterial und arbeitet stabil und ruhig mit 120A, 130 V. 15,6 kW. Unter diesen Bedingungen schmilzt die Tonerdezustelhmg ab und die Schmelze iri'/ unten aus. Der Stromkreis zwischen den beiden Elektroden geht vollständig über die beiden Lichtbögen und durch das flüssige feuerfeste Material. Dies ist eine sehr wirksame Beheizungsart des Ofeninhalts. und /war gilt das sowohl für einphasige als auch für mehrphasige Wechselströme.Electrodes so that the electrode tips are close to the When the furnace wall approaches (Fig. 4B. Without plasma torch), the arc passes over to the molten one Ceramic material and works stably and quietly with 120A, 130 V. 15.6 kW. Under these conditions the alumina stalemg melts off and the melt at the bottom. The circuit between the two Electrodes goes completely over the two arcs and through the liquid refractory material. this is a very effective way of heating the contents of the oven. and / was this applies to both single-phase and multi-phase alternating currents.

c) 2 Plasma-Brennerc) 2 plasma burners

Bei der dritten Versuchseinheit kann man Tonerde kontinuierlich einschmelzen bei einem übertragenden Lichtbogen zwischen 2 Brennern, wie dies schematisch in der F i g. 5 dargestellt ist.In the third experimental unit, alumina can be continuously melted down in the case of a transferring Arc between 2 burners, as shown schematically in FIG. 5 is shown.

Zwei spezielle konstriiiprtp Plasmabrenner werden in den Ofendeckel eingeführt, der selbst hergestellt sein kann aus gestampftem Aluminiumoxid. Die beiden Brenner arbeiten zuerst in nicht übertragender Weise wie übliche Plasmabrenner. Nach einer anfänglichen Erhitzung geht jedoch der Stromkreis derart, daß nur ein Brenner als üblicher Brenner unter Bildung eines kleinen Produktionsplasmas arbeitet. Der zweite Brenner arbeitet auf einem kathodischen Potential gegenüber der ersten. Auf diese Weise geht der Elektronenstrom von der Kathode in Form des zweiten Brenners zu der Anode in Form des ersten, also Produktionsbrenners. Es bildet sich ein großer Plasmafeuerball innerhalb des Ofens. Mit zunehmender Erwärmung des Ofeninhalts strömt ein steigender Anteil des Stroms zwischen den beiden Brennern durch die Schmelze und nicht so sehr durch die Gasphase, wodurch die Wärme Übertragung wesentlich verbessert wird. Bei stabiler Arbeitsweise ergeben sich folgendeTwo special designed plasma torches are used inserted into the furnace lid, which itself can be made from rammed aluminum oxide. The two torches initially work in a non-transmitting manner like conventional plasma torches. However, after initial heating, the circuit goes such that only one burner is more common Brenner works with the formation of a small production plasma. The second burner is working on a cathodic potential compared to the first. In this way the electron flow goes from the Cathode in the form of the second burner to the anode in the form of the first, i.e. production burner. It a large plasma fireball forms inside the furnace. With increasing heating of the oven contents an increasing proportion of the current between the two burners flows through the melt and not so much through the gas phase, which significantly improves the heat transfer. If the operation is stable, the following results

Parameter:Parameter:

Produktionsbrenner:Production burner:

arbeitet in Argon 40 l/min. 25 V. 132 A. 3.3 kW. Übertragender Bogen:works in argon 40 l / min. 25 V. 132 A. 3.3 kW. Transferring arc:

arbeitet unter Stickstoff 501/min 130 V, 32OA.works under nitrogen 501 / min 130 V, 32OA.

42.3 kW.
Tonerde-Chargierung:
42.3 kW.
Alumina charging:

kontinuierlich 0,9 kg/h.
Stromverbrauch, bezogen auf Schmelztonerde:
continuously 0.9 kg / h.
Power consumption, based on fused alumina:

51 kWh/kg.51 kWh / kg.

Es wird darauf hingewiesen, daß obige Daten sich von kleinen, nicht optimalen Laboröfen ableiten. Große Ofeneinheiten und verbesserte Konstruktion führen zu wesentlichen Steigerungen der Wirksamkeit. It should be noted that the above data are derived from small, suboptimal laboratory ovens. Large furnace units and improved construction lead to significant increases in efficiency.

Beispiel 2Example 2

Einschmelzen eines Gemischs von feuerfesten MaterialienMelting down a mixture of refractory materials

Ein gießfähiges Gemisch von Quarzit. Tonerde und Bariumoxid wurde hergestellt (1500 g SiO2<0,4mm; 1200g Al2O3<0,13mm; 300g feinstes Bariumoxid) durch Anmachen mit Wasser; der gießfähige Schlicker in einen Rotierofen eingegossen. Nach Drehen des Ofens über Nacht wurde er abgestellt Die mittlerweile fest gewordene Keramikmasse konnte an der Luft trocknen. Sie wurde durch Plasmaheizung in situ bei etwa 800° C leicht gebrannt. Abschließend wird die gebrannte Zustellung mit Hilfe von Plasma bis zum Abschmelzen der innersten Zone erhitzt. Diese wird kontinuierlich durch weitere Aufgabe von Pulvergemisch gleicher Zusammensetzung erneuert. Das Pulvergemisch reagiert an der inneren Fläche und fließt als Glas ab. Das Glas tritt am Austrittsende aus, wird schnell abgeschreckt und ergibt ein vollständig ausreagiertcs Glasmaterial. Durch entsprechende Wärmebe handlung kann eine Kristallisation bewirkt werden und man erhält ein glaskeramisches Produkt. Unter Anwendung einer Beheizung mit 2 Plasmabrennern stellen sich bei kontinuierlichem Betrieb folgende Parameter ein: A pourable mixture of quartzite. Alumina and barium oxide were produced (1500 g SiO2 <0.4mm; 1200g Al2O 3 <0.13mm; 300g finest barium oxide) by mixing with water; the pourable slip is poured into a rotary oven. After turning the oven overnight, it was turned off. The ceramic mass, which had now set, was allowed to air dry. It was lightly fired by plasma heating in situ at about 800 ° C. Finally, the fired lining is heated with the help of plasma until the innermost zone melts. This is continuously renewed by adding more powder mixtures of the same composition. The powder mixture reacts on the inner surface and flows off as glass. The glass emerges at the exit end, is quickly quenched and results in a completely reacted glass material. Crystallization can be brought about by appropriate heat treatment and a glass-ceramic product is obtained. When heating with 2 plasma torches, the following parameters are set in continuous operation:

Produktionsbrenner:Production burner:

arbeitet in Argon 40 l/min. 25 V. 180 A.4,5 kW. Übertragender Bogen:works in argon 40 l / min. 25 V. 180 A, 4.5 kW. Transferring arc:

arbeitet in Stickstoff 50 l/min. 150 V. 300 A. 45 kW. Aufgabe an flüssigem Keramikprodukt:works in nitrogen 50 l / min. 150 V. 300 A. 45 kW. Task on liquid ceramic product:

"3,3 kg/h.
Stromverbrauch:
"3.3 kg / h.
Power consumption:

27 kWh/kg.27 kWh / kg.

Auch hier handelt es sich um einen kleinen Laborofen.This is also a small laboratory furnace.

Von besonderem Interesse ist die Möglichkeit der Herstellung voll ausreagicrter Glasproduktc mit hohem Durchsatz. Insbesondere der oben erwähnte Glasversatz läßt sich nach üblichen Methoden nur schwer umsetzen. Nach kontinuierlicher Betriebsführung während einer gewissen Zeit sind die glasklaren Tröpfchen, die man durch Abschrecken mit Wasser erhält, im wesentlichen blasenfrei. Die Blasigkeit stellt bei bekannten Glasherstellungsverfahren wesentliche Probleme dar. Der Grün I für das Fehlen der Blasen liegt darin, daß die Umsetzung und das Niederschmelzen des Glasversatzes hoch an der parabolischen Wand des Tiegels stattfindet, das ist in einem Bereich sehr hoher Temperatur und hoher Beschleunigung durch die Ofenrotation. Unter diesen Bedingungen hat das Glas geringe Viskosität und die Gasblasen können leicht durch Zentrifugaleinwirkung austreten.Of particular interest is the possibility of producing fully reacted glass products with a high Throughput. In particular, the above-mentioned glass offset can only be carried out with difficulty using conventional methods realize. After continuous operation for a certain period of time, the crystal-clear droplets, obtained by quenching with water, essentially free of bubbles. The blistering at known glass manufacturing processes pose significant problems. The green I for the absence of bubbles lies in that the implementation and melting down of the glass offset high on the parabolic wall of the Crucible takes place, that is in an area of very high temperature and high acceleration due to the Oven rotation. Under these conditions, the glass has a low viscosity and the gas bubbles can easily escape by centrifugal action.

Es ist nicht erforderlich, das Glas als Tröpfchen zu sammeln. Man kann den Strom auch kontinuierlich abgießen (und wenn erwünscht, abschrecken), oder aber die Geschwindigkeit der Ofendrehung wird periodisch herabgesetzt, wenn eine große Charge an Glasschmelze vorliegt. Unter dieser absatzweisen Betriebsführung erhält man abgegossene Stäbe aus Glas oder Keramik, indem die Schmelze z. B. in Graphitformen eingegossen wird. Diese Rohlinge lassen sich dann thermisch oder mechanisch weiterverarbeiten.It is not necessary to use the glass as droplets collect. The stream can also be poured off continuously (and, if desired, quenched), or else the speed of the furnace rotation is periodically slowed down when a large batch of glass melts is present. Under this intermittent management, cast rods made of glass or ceramic are obtained, by the melt z. B. is poured into graphite molds. These blanks can then be thermally or further process mechanically.

Beispiel 3 M etallurgische Dampf phasen- Reaktion Example 3 M metallurgical vapor phase reaction

Die Ofenauskleidung besteht aus einer fein aufgemahlenen, zinnhaltigen Schlackenmischung, angemacht zu einem Gießschlicker unter Anwendung eines organischen Kieselsäureesters als Bindemittel. Nach Trocknen und leichtem Brennen unter Anwendung von Plasmabeheizung wird die Schlackenauskleidung stark aufgeheizt, so daß die innerste Zone abschmilzt. Es wird dann kontinuierlich weiter feinteilige Schlacke aufgegeben und in neutraler Atmosphäre weiter erhitzt Die flüchtigen Zinnverbindungen werden aus dem Metall ausgeschieden. Sie entweichen mit dem Gasstrom, der nach Einblasen von Luft den Ofen verläßt.The furnace lining consists of a finely ground, tin-containing slag mixture, mixed with a casting slip using an organic silicic acid ester as a binder. After drying and light burning with the use of plasma heating, the slag lining is strongly heated, so that the innermost zone melts. Finely divided slag is then continuously added and further heated in a neutral atmosphere. The volatile tin compounds are released from the metal eliminated. They escape with the gas stream which leaves the furnace after air has been blown in.

Die Zinnverbindungen werden nun in feines, voluminöses Zinnoxid umgewandelt, welches in Zyklonen oderThe tin compounds are now converted into fine, voluminous tin oxide, which in cyclones or

Filtersäcken oder elektrostatischen Staubabscheidern gewonnen werden kann.Filter bags or electrostatic dust collectors can be obtained.

Die Wirkungsweise dieses Verfahrens ergibt sich aus folgendem: Eine magere Zinnschlacke, enthaltend 2,41% Zinn, wird — wie oben — zu einer Ofenauskleidung verarbeitet. Der Ofen wird dann mit Hilfe eines Gleichstrom-Lichtbogens abgezogen aus dem Plasmastrahl von c'?m Ofendeckel zu einer Kohleelektrode, die durch den Abstich in den Ofenraum hineinreicht (Fig. 1) aufgeheizt, bis ein Gleichgewicht erreicht wird und kein Rauch oder Schlacke entweichen. Der Ofen wird dann kontinuierlich mit der zinnhaltigen, feinpulvrigen Schlacke beschickt. Die Dämpfe werden entweder durch Abziehen durch einen Kamin am Deckel des Ofens oder zusammen mit der geschmolzenen Schlacke über den Abstich aufgefangen. Vorzugsweise zieht man die Gasatmosphäre natürlich über den Ofendeckel ab. Die Aufgabegeschwindigkeit betrug 52 g/min, Stromaufnahme 31,5 kW, entsprechend einem Stromverbrauch, bezogen auf Schlacke, von 10,1 kWh/kg. Die Ofengase werden mit Luft gekühlt und dann in einem Zyklon oder einem Filtersack das im wesentlichen reine Zinnoxid abgeschieden.This method works as follows: Containing a lean tin slag 2.41% tin, becomes - as above - a furnace lining processed. The furnace is then withdrawn from the plasma jet with the aid of a direct current arc from c '? m furnace lid to a carbon electrode, which extends through the tapping into the furnace chamber (Fig. 1) heated until equilibrium is reached and no smoke or slag escape. The oven will then continuously charged with the tin-containing, finely powdered slag. The fumes will be either by drawing off through a chimney on the lid of the furnace or together with the molten slag caught on the rack. Preferably, of course, the gas atmosphere is drawn off via the furnace lid. The feed speed was 52 g / min, power consumption 31.5 kW, corresponding to a power consumption, based on slag, of 10.1 kWh / kg. The furnace gases are cooled with air and then in one Cyclone or a filter bag deposited the essentially pure tin oxide.

Die am Abstich ausgetragene Schlacke wird mit Wasser abgeschreckt, getrocknet und analysiert. Eine solche Schlacke enthielt unter diesen Bedingungen 0,41% Zinn, woraus hervorgeht, daß 83% des ursprünglichen Zinngehalts der Schlacke auf diese Weise gewonnen werden konnten. Die Ausbeute ergibt, daß angenähert 100% der flüchtigen Zinnverbindungen in den Zyklonen oder Filtersäcken gewonnen werden konnten. Der Strombedarf in einem kleinen Ofen betrug 505 kWh/kg Zinn.The slag discharged from the tap is quenched with water, dried and analyzed. One such slag contained 0.41% tin under these conditions, indicating that 83% des the original tin content of the slag could be recovered in this way. The yield shows that approximately 100% of the volatile tin compounds are recovered in the cyclones or filter bags could. The electricity demand in a small furnace was 505 kWh / kg tin.

In gleicher Weise lassen sich blei- und zinkhaltige Schlacken unter reduzierenden Bedingungen verarbeiten, so daß man aus der Ofenatmosphäre die Metalloxide erhalten kann. In manchen Fällen ist es vorteilhaft, diese Dampfphasenreaktion in Gegenwart von Sulfiden, Chloriden oder anderen Substanzen zur Erhöhung der Flüchtigkeit der Metalle durchzuführen.In the same way, slag containing lead and zinc can be processed under reducing conditions, so that the metal oxides can be obtained from the furnace atmosphere. In some cases it is advantageous to use this vapor phase reaction in the presence of sulfides, chlorides or other substances Increase the volatility of the metals.

Beispiel 4Example 4

Verdampfen eines keramischen Materials —
carbothermische Reduktion
Evaporation of a ceramic material -
carbothermal reduction

In dem erfindungsgemäßen Ofen läßt sich eine keramische Substanz aus dem flüssigen Zustand vollständig verdampfen. Die Ofenauskleidung wurde durch Schlickerguß aus tonerdehaltigem Material hergestellt. Unter hohem Wärmeangebot bei neutraler oder reduziererder Ofenatmosphäre wird der flüssigen Ofenwand k· n'inuierlich feinpulverige Tonerde und Kohlenstoff in feinster Verteilung in annähernd stöchiomeirischem Verhältnis zugeführt. Aluminiumo ■*> xid schmilzt an der Ofenauskleidung, setzt sich mit Kohlenstoff um und verflüchtigt sich vollständig in Form von Al, AbO und CO. Die Ofengase werden unter inerten Bedingungen abgeschreckt. Man erhält ein Produkt, welches freies Aluminiummetall ist, oder esIn the furnace according to the invention, a ceramic substance can be removed from the liquid state evaporate completely. The furnace lining was made of alumina material by slip casting manufactured. With a high supply of heat in a neutral or reducing furnace atmosphere, the furnace becomes liquid Furnace wall can consist of finely powdered alumina and carbon in the finest distribution in approximately supplied stoichiometric ratio. Aluminumo ■ *> xid melts on the furnace lining, reacts with carbon and completely evaporates in Form of Al, AbO and CO. The furnace gases are quenched under inert conditions. One receives a Product which is free aluminum metal or it

in wird rückoxidiert zu außerordentlich feinem Aluminiumoxid. Es kann auch mit anderen sehr feinen feuerfesten Pulvern umgesetzt werden. Carbide, Nitride oder Boride lassen sich auf diese Weise herstellen. Dieses Beispiel zeigt die vollständige Verdampfungin is reoxidized to form extremely fine aluminum oxide. It can also be implemented with other very fine refractory powders. Carbides, nitrides or borides can be produced in this way. This example shows the complete evaporation

i". eines Ansatzes und die carbothermische Reduktion von Metalloxiden.i ". of an approach and the carbothermal reduction of Metal oxides.

Beispiel 5Example 5 Mol'jlli/t.rl-iMt ti JtIdMol'jlli / t.rl-iMt ti JtId

in "'" ~ ""p in "'" ~ "" p

Der Ofen wurde ausgekleidet mit einem feuerfesten Werkstoff, z. B. Aluminiumoxid, Magnesit oder dergleichen. Unter hohem Wärmeangebot und reduzierender Atmosphäre wird als Reduktionsmittel Erdgas demThe furnace was lined with a refractory material, e.g. B. alumina, magnesite or the like. With a high supply of heat and a reducing atmosphere, natural gas is used as the reducing agent

r> Ofen zugeführt. Chargiert wird kontinuierlich Eisenoxid, welches sehr schnell zu metallischem Eisen reduziert wurde und eine Schmelzschicht bildete, die über dit Aluminiumoxid-Zustellung des Ofens hinunterläuft und gleichzeitig eine flüssige Wand zum Schutz der Zustellung bildete. Wenn gewünscht, kann man Schlackenbildner zufügen. Ist die Schlacke leichte als Eisen, so bildet sie die innerste Schicht und bleibt auf dem flüssigen Eisen, welches seinerseits an der feuerfesten Zustellung anliegt. Die beiden Flüssigkeitsschichten ziehen abwärts durch den Ofen und werden dann in einem Vorherd oder dergleichen getrennt. Das anfallende Roheisen kann in üblicher Weise auf Stahl verarbeitet werden. Gegebenenfalls kann man durch entsprechende Wahl der Ofenbedingungen direkt zur> furnace fed. Iron oxide is charged continuously, which was reduced very quickly to metallic iron and formed a layer of enamel that covered dit Alumina lining runs down the furnace while also protecting a liquid wall Notification made. Slagging agents can be added if desired. Is the slag lighter than Iron, it forms the innermost layer and remains on the liquid iron, which in turn is attached to the refractory lining. The two layers of liquid pull down through the furnace and become then separated in a forehearth or the like. The pig iron obtained can be deposited on steel in the usual way are processed. If necessary, you can choose the furnace conditions directly

jo einem Stahl gelangen.jo a steel.

In gleicher Weise lassen sich Ferrolegierungen durch Reduktion der entsprechenden Oxidger:.ische herstellen. Selbstverständlich kann man auch andere Metalle und deren Legierungen auf diese Weise verhütten.Ferro alloys can be passed through in the same way Reduction of the corresponding oxidizers: produce a mixture. Of course you can also use other metals and smelt their alloys in this way.

■!·-> Das erfindungsgemäße Ofensystem wurde bisher an einem Tiegel mit vertikaler Drehachse und parabolischer, flüssiger Wand erläutert. Selbstverständlich kann unter gleichen Voraussetzungen die Drehachse auch etwas zur Vertikalen geneigt sein. Der Rotationskörper■! · -> The furnace system according to the invention was previously used on a crucible with a vertical axis of rotation and a parabolic, liquid wall. Of course you can under the same conditions, the axis of rotation can also be inclined slightly to the vertical. The solid of revolution

w der flüssigen Wand ist dann nicht ideal ein Paraboloid.w the liquid wall is then not ideally a paraboloid.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (10)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Hochtemperatur-Ofen mit Ofenmantel drehbar um eine etwa vertikale Achse und einer feuerfesten Auskleidung sowie Mitteln zur Drehung des Ofens, zur Chargierung und zum Abstich sowie Mittel zur Beheizung des Ofeninhalts, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand das flüssige Schmelz- oder Reaktionsprodukt aus dem zu verarbeitenden Gut eine flüssige Wand des Ofens bildet.1. High-temperature furnace with furnace jacket rotatable around an approximately vertical axis and one refractory Lining and means for rotating the furnace, for charging and tapping and means for Heating of the furnace contents, characterized in that in the operating state the liquid Melt or reaction product from the material to be processed, a liquid wall of the furnace forms. 2. Hochtemperatur-Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beheizung des Ofeninhalts ein Plasmabrenner am Ofendeckel und im Ofenabstich eine Gegenelektrode angeordnet sind.2. High-temperature furnace according to claim 1, characterized in that for heating the A plasma torch is placed on the furnace lid and a counter electrode is placed in the furnace tap are. 3. Hochtemperatur-Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmabrenner exzemjräch im Ofendeckel angeordnet ist.3. High-temperature furnace according to claim 1, characterized in that the plasma torch is arranged exzemjräch in the furnace lid. 4. Hochtcrnperaftir-Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Ofendeckel 3 sich verzehrende Kohlenstoffelektroden vorgesehen sind und diese für das Zünden der Lichtbogen verstellbar montiert sind.4. Hochtcrnperaftir furnace according to claim 2, characterized in that the furnace lid 3 is Consuming carbon electrodes are provided and these are used for igniting the arc are adjustably mounted. 5. Hochtemperatur-Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dab zur Verbesserung der Stabilität des Lichtbogens ein Gleichstrom-Plasmabrennervorgesehen ist5. High-temperature furnace according to claim 4, characterized in that to improve the Arc stability is provided by a DC plasma torch 6. Anwendung des Ofens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Einschmelzen von einem Glasversatz oder einem keramischen Material, indem n<an aus dem Versau oder dem Ausgangsgernisch die Ofenzus teilung herstellt, durch die Beheizungsvorrichtung die innerste Zone der Zustellung abschmilzt, dieser immer wieder frisches Ausgangsmaterial zuführt und schließlich die Schmelze am Austrag abzieht6. Application of the furnace according to one of claims 1 to 5 for melting down a Glass offset or a ceramic material, in that n <an from the Versau or the initial mixture produces the furnace allocation through which Heating device melts the innermost zone of the lining, this always fresh Feeds in the starting material and finally withdraws the melt at the discharge point 7. Anwendung des Ofens nach Anspruch 6 mit einem Lichtbogen oder 2 Plasmabrennern, wobei der eine der Arbeitsbrenner ist und der andere für diesen kathodisches Potential besitzt7. Application of the furnace according to claim 6 with an arc or 2 plasma torches, wherein one is the working burner and the other has cathodic potential for it 8. Anwendung des Ofens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Verhüttung von metallhaltigen Schlacken durch Abscheidung der verflüchtigten Metallverbindungen aus der Ofenatmosphäre, insbesondere von Zinn, Zink oder Blei.8. Use of the furnace according to one of claims 1 to 5 for smelting metal-containing Slag due to the separation of the volatilized metal compounds from the furnace atmosphere, especially tin, zinc or lead. 9. Anwendung des Ofens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Metallverflüchtigung unter carbothermischer Reduktion.9. Application of the furnace according to one of claims 1 to 5 for metal volatilization under carbothermal reduction. 10. Anwendung des Ofens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Verhüttung von metallhaltigen Materialien, wie Erze, gegebenenfalls mit Schlackenbildnern.10. Use of the furnace according to one of claims 1 to 5 for smelting metal-containing Materials such as ores, possibly with slag formers.
DE2259219A 1971-12-03 1972-12-04 High temperature furnace and its application Expired DE2259219C3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB5632471 1971-12-03
GB1568272*[A GB1421121A (en) 1971-12-03 1972-04-05 Furnaces

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2259219A1 DE2259219A1 (en) 1973-06-14
DE2259219B2 true DE2259219B2 (en) 1981-03-19
DE2259219C3 DE2259219C3 (en) 1981-10-29

Family

ID=26251470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2259219A Expired DE2259219C3 (en) 1971-12-03 1972-12-04 High temperature furnace and its application

Country Status (4)

Country Link
BE (1) BE792267A (en)
DE (1) DE2259219C3 (en)
FR (1) FR2162202B1 (en)
GB (1) GB1421121A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3419575A1 (en) * 1983-06-02 1984-12-06 Ppg Industries, Inc., Pittsburgh, Pa. METHOD AND DEVICE FOR MELTING LIQUIDIZATION OF MATERIAL BY A PLASMA

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1137502B (en) * 1981-03-13 1986-09-10 Samim Soc Azionaria Minero Met EQUIPMENT FOR THE RECOVERY OF METALLIC MATERIALS
DE3418284A1 (en) * 1984-05-17 1985-11-21 Schott Glaswerke, 6500 Mainz METHOD AND DEVICE FOR BATCH-MAKING GLASS
JP2659807B2 (en) * 1989-01-26 1997-09-30 万鎔工業株式会社 Direct smelting method
DE10331152B4 (en) * 2003-07-07 2006-05-11 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Process and apparatus for the melt metallurgical production of Nd-Fe-B based magnet alloys
DE102006019646B4 (en) * 2006-04-25 2012-01-19 Schott Ag Process for the production of molded parts and rotationally symmetrical shaped bodies
DE102006019647B4 (en) * 2006-04-25 2010-03-04 Schott Ag Method for dimensioning a rotatable device for producing a melt and rotatable device
KR20240046653A (en) * 2017-10-13 2024-04-09 파이로제네시스 캐나다 인코퍼레이티드 Dc arc furnace for waste melting and gasification
CN113502533B (en) * 2021-09-09 2021-11-12 江苏矽时代材料科技有限公司 Monocrystalline silicon vertical pulling furnace with controllable cooling device
CN117804226B (en) * 2024-02-28 2024-04-26 西冶科技集团股份有限公司 Direct-current ore-smelting furnace

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3419575A1 (en) * 1983-06-02 1984-12-06 Ppg Industries, Inc., Pittsburgh, Pa. METHOD AND DEVICE FOR MELTING LIQUIDIZATION OF MATERIAL BY A PLASMA

Also Published As

Publication number Publication date
GB1421121A (en) 1976-01-14
FR2162202B1 (en) 1979-10-19
BE792267A (en) 1973-03-30
DE2259219A1 (en) 1973-06-14
FR2162202A1 (en) 1973-07-13
DE2259219C3 (en) 1981-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3917479A (en) Furnaces
DE2207048C3 (en) Process for the radial expansion and stabilization of the plasma column in a plasma furnace for the high-temperature treatment of substances passed through the plasma column, and a plasma furnace for carrying out this process
DE2259219C3 (en) High temperature furnace and its application
DE2737720B2 (en) Process for the carbothermal reduction of aluminum oxide
DE2710970C2 (en) Process for the extraction of raw or blistered copper from sulphidic copper raw material
DE3001722A1 (en) METHOD FOR CLEANING ALUMINUM
DE1206399B (en) Process for carrying out gas phase reactions
EP0118412A2 (en) Method of carrying out melting, melt-metallurgical and/or reduction-metallurgical processes in a plasma melting furnace as well as an arrangement for carrying out the method
DE69027389T2 (en) DIRECT MELTING
DE69026113T2 (en) RECOVERY OF METAL
SU1011527A1 (en) Process for producing tin dioxide
US4006284A (en) Extended arc furnace and process for melting particulate charge therein
EP0118655A2 (en) Method of carrying out metallurgical or chemical processes, and a low-shaft furnace
DE1249226B (en) Process for converting metal halides into their oxides
EP2185881B1 (en) Method for working up metal oxide-containing dusts or slag and device for carrying out this method
EP0171385A1 (en) A process for the production of calcium carbide and a shaft furnace for carrying out the process
DE3920522A1 (en) Plant for extracting metallic lead from sulphidic concentrate - has divided chamber with ratio of electrothermic section area to that of vessel, to increase extraction and reduce energy use
DE1941011C3 (en) Process for the production of finely divided high-melting inorganic products
US1920377A (en) Selective reduction
EP1194596A1 (en) Method and installation with smelting and reduction cyclone and a coupled lower furnace for utilising residual material containing iron and heavy metals and optionally iron ore
DE2547204C2 (en) Carbothermal process for the extraction of aluminum
DE2623833A1 (en) ALUMINOTHERMAL PROCESS
US1642359A (en) Electric furnace
JPS62127432A (en) Method for recovering useful metal from dust discharged from metallurgical furnace for metal refining
US2269355A (en) Manufacturing of zinc oxide

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee