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SCHEIDEVORRICHTUNG FÜR FESTE UND FLÜSSIGE NISCHUNGEN Die Erfindung
bezieht sich auf Vorrichtungen zum mehr oder weniger vollkommenen Scheiden fester
und flüssiger Mischungen durch Verdampfen ihrer Bestandteile bei darauffolgender
Sondensation der Dämpfe. Insbesondere betrifft die Erfindung Vorrichtuben, die im
Hüttenwesen verwendet werden und zum Scheiden von Polymetallmaterialien, hauptsächlich
von solchen wie Poly metallerzen/komplexe Brze/, durch Einwirkung von erhöhten Temperaturen
dienen, wobei ein Teil der Erzbestandteile und zwar der gröbere oder der kleinere
Teil verdampft wird, während der Rest in Form einer Schmelze zurückbleibt.
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Vorrichtungen zum Extrabieren von Metallen aus Polymetall erzen sind
weitbekannt. Diese Vorrichtungen bestehen im wesentlichen aus Schmelzöfen, in denen
eine.. Temperatur aufrechterhalten
wird, die zum Durchführen chemischer
Reaktionen und zum Verdampfen einzelner, im Erz enthaltener Bestandteile erforderlich
ist. Diese Öfen können mit Plasmabrennern, Tic."t boen-Erhitzern und anderen Wärmezuführungsvorrichtungen
ausgerüstet sein. Das zu verarbeitende material wird in der Regel von oben her in
den Ofen aufgegeben. Im Unterteil des Ofens befinden sich eine Wanne, in der die
flüssige Phase angesammelt wird, und Vorrichtungen zum Herauslassen der letzteren.
Im Oberteil des Ofens sind Kanäle zum Abführen der gasförmigen Produkte vorgesehen.
Die letzteren gelangen beim austritt aus dem Ofen in getrennt aufgestellte Sondervorrichtungen
zum Kondensieren und auffangen derselben. Die in Kondensatoren urii Staubfängern
in Form einer Mischung ausgeschiedehen Produkte werden weiter unterschiedlicher
Aufarbeitung wie Umsc£iiitelzung, naßmetallurgischer Verarbeitung usw. unterzogen,
um nützliche Bestandteile aus ihnen zu extrahieren.
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Der Hauptnachteil der obenbeschriebenen Vorrichtungen sesteht darin,
daß bei ihnenkeine Möglichkeit vorgesehen ist, die zur Zusanimensetzung gehörigen
Bestandteile differenziert aus der gasförmien Phase auszuscheiden. Es ist eine Folge
dieses Machteils, aus zusätzliche technologische Arbeitsgänge wie Umschmelzung,
naßmetallurgische Verarbeitung usw.
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ausgeführt werden müssen, um die Bestandteile der Kondensatmischungen
voneinander zu scheiden. Dies wiederum erfordert die Verwendung von zusätzlichen
Vorrichtungen und Ausrüstungen sowie zusätzliche Produktionsflächen und Arbeitsaufwand.
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AuBerdem rufen das Verdampfen und Kondensieren in verschiedenen Aggregaten
ungerechtfertigte Viärmeverluste hervor und nachen auch zusätzliche Prodztionsflächen
erforderlich.
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Es war das Ziel der Erfindung, die Nachteile der bekannten Scheidevorrichtungen
für Mischungen zu beseitigen.
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Der Erfindungliegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheidevorrichtung
für feste und flüssige Mischungen zu schaffen, welche sowohl Verdampfen des Materials,
als auch darauffol gemde5differenziertes Kondensieren der Dämpfe ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Scheidevorrichtung
für feste und flüssige Mischungen, welche aus einer Kammer besteht, in der eine
erhöhte lemperatur aufrechterhalten wird, die mindestens zum Verdampfen eines Teils
der iischungsbestandteile ausreicht , erfindungsgemäß konzentrisch mit der Verdampfungskammer
weitere Kammern vorgesehen sind, die derartig mit dieser und miteinander abwechselnd
im Unter- und Oberteil verbunden sind, daß ein scnlangenartiger Kanal entsteht,
wobei die konzentrisch ausgeführten Kammern im Bodenteil Einrichtungen zum Sammeln
und Ablassen der flüssigen Phasen besitzen.
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Eine derartige Ausführung der Vorrichtung ermöglicht es, nach dem
Verdampfen die Metalldämpfe beim aufeinanderfolgen den Durchströmen durch die konzentrischen
Kammern, in denen sich die Temperatur stufenförmig in dem Maße, in dem diese von
der Verdampfungskammer entfernt sind, ändert, differenziert
zu kondensieren.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines hussuhrungsbeispiels
unter hinweis auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben; es zeigt eine Fig. 1
einen tenkrechtschnitt durch erfindungsgemäß ausgeführte Scheidevorrichtung für
feste und flüssige MiEctlungen, die für das Ausscheiden von Metallen aus Polymetallerzen
geeignet ist, und Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1.
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Die Vorrichtung enthält eine Kammer 1 /Fig. 1 und 2/, in die von
oben her über einen Dosierapparat 2 /Fig.l/ die zu verarbeitende IVIischung, im
vorliegenden , Fall Polymetallerz, aufgegeben wird. Die Kammer 1 ist mit einem in
ihrem Oberteil angeordneten Plasmabrenner 3 versehen. Mit Hilfe des Plasmabrenners
3 wird in der Kammer 1 eine Temperatur aufrechterhalten, die für den Ablauf der
chemischen Reaktionen beim Reduzieren der Metalle und zum Verdampfen des größeren
Teils der im Erz enthaltenen Metalle erforderlich ist. Gewöhnlich liegt diese Temperatur
am Austritt aus der Kammer 1, welche weiterhin "Verdampfungskammer" genannt wird
, im Bereich von 1300 bis 3000 0C und wird in jedem konkreten Fall bekanntlich in
Abhängigkeit von der qualitativen Zusammensetzung denangelieferten Erzes gewählt.
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Die Verwendung eines Plasmabrenners ist bei der erfindungsgemäß Vorrichtung
nicht
unbedingt erforderlich. Es können auch ein Licntbogen und andere Erhitzer verwendet
werden. Die Verwendung von Plasmabrennern ist jedoch besonders geeignet da sie eine
erhöhte Intensität des Verdampfungsprozesses gewährleistet und hierdurch wird die
Leistung erhöht ..
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Im Unterteil der Kammer 1 befindet sich eine Wanne 4 zum Ansammeln
der Schmelze, die relativ schwer verdampfbare Metalle und andere Erzbestandteile
enthält. Im Boden der Wanne 4 ist eine Einrichtung 5 zum Herauslassen der Schmelze
in ein Schmelzeaufnahmegefäß 6 vorgesehen. Das letztere besitzt Abstichrinnen 7
und 8 zum Herauslassen der Schlacke beziehungsweise des Hauptprodukts (Metalls).
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Konzentrisch zur Verdampfungskammer 1 sind ringförmige Kammern 9,
10, 11, 12, 13 /Fig. 1 und 2/ angeordnet, die zum Kondensieren von Lietaildämpfen
dienen. Die Temperatur in den Kammern 9 bis 13 ändert sich stufenförmig, und zwar
in Richtung von der Verdampfungskammer 1 auf die AuSenkc!mmer 13 zu.
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Die Temperatur in jeder der Kammern 9 bis 13 kann auf dem erforderlichen
Niveau, bei dem das Kondensieren des entsprechenden Metalls gewährleistet wird,
soweit erforderlich, durch Einführen eines Kühlmittels in die Kammer aufrechterhalten
werden.
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Die Kammern 9 bis 13 gewährleisten gleichseitig eine Wärmedämmung
für die Verdampfungskammer 1. Die Kammer 9 ist mit
Verdampfungskammer
1 über einen Kanal 14 /Fig.l/ verbunden.
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Die Kammern 9 bis 13 sind miteinander abwechselnd im Unter- und Oberteil
durch Öffnungen 15 /Fig. 1 und 2/ derartig verbunden, daß ein gewundener schlangenartiger
Kanal entsteht, in dem Gase und Dämpfe, welche über Kanal 14 aus der Verdampfungskammer
1 ausströmen, derartig sich weiterbewegen, wie dies durch eine dünne Linie 16 /Fig.1/
angegeben ist.
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Im Unterteil jeder der Kammern 9 bis 13 befindet sich eine Einrichtung
17 zum Sammeln und AbSühren des Kondensats in Kondensat Sammelbehälter 18 mit Abstichrimnen
19 zum Herauslassen der Schmelze. Stutzen 20 /Fig. 1 und 2/ dienen zum Äb führen
der nach dem Kondensieren zurückgebliebenen gastörmicen Produkte.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen. Das Erz wird enunterbrochen
über den Dosierapparat 2 in die Kammer 1 auS-gegeben. Da in der Kammer eine erhöhte
Temperatur aufrechterhalten wird und ein Reduktionsmittel vorhanden ist, werden
die Erzbestandteile geschmolzen und reduziert sowie ein Teil der Metalle und Beimengungen
wird verdampft. Vollkommenes Verdampfen aller im Srz enthaltenen Metalle ist sowohl
wirtschaftlich als auch technolgisch nicht gerechtfertigt.
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Auf diese Weise bleibt ein Teil der Metalle und auch andere rer nichtverdampfter
Sciimelaprodukte, deren Siedetemperatur über der am Austritt aus der Kammer 1 aufrechterhaltenen
Temperatur liegt, in Form einer Schmelze zurück und sammelt
sich
in der Wanne 4 an, von wo dieser Teil über die Ablaßeinrichtung 5 in das Aufnahmegefäß
6 für Metallschmelze gelangt. Aus dem AuInshmegefäß 6 wird die Schmelze über die
Abstichrinne 8 abgestochen und die hier vorhandene Schlacke über die Abstichrinne
7 abgelassen.
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Die Dämpfe von Metallen und anderen Beimengungen, die in den gasförmigen
Zustand übergegangen sind, verlassen die Kammer 1 über den Kanal 14 und strömen</7durch
die konzentriachen Kammern 9 bis 13 ter Reihe nachin denen die Metalldämpfe diffe
renziert kondensiert werden, da sich die Temperatur stufenförmig in der Richtung
von der Kammer 9 zur Kammer 13 zu ändert. In der kammer 9, welche an die Verdampfungskammer
1 anschließt, werden die am schwersten verdampfbaren Beimengungen kondensiert, deren
Siedetemperatur über der Siedetemperatur der anderen verdampften Bestandteile liegt.
In jeder der folgenden Kammern 10 bis 13 werden Metalle und Beimengungen mit niedrigeren
Kondensationstemperaturen kondensiert. Auf diese Weise werden die Metalldämpfe differenziert
kondensiert.
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Das Kondensat des entsprechenden Metalls sammelt sich im Bodenteil
der entsprechenden Kammern 9 bis 13 an und wird über die Einrichtungen 17 abgeführt,
die zum Sammeln und Abführen da Kondensats in das Samme1gefäf 18 dienen. Weiterhin
gelangt das Kondensat über die Äbstichrinnen 19 zur Weiterverwendung.
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iieer die Stutzen 20 werden gasförmige Produkte, die praktisch
keine
Metaildämpfe enthalten, abgeführt.
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Obwonl diese Vorrichtung in bezug auf das Scheiden von Materialien,
die sich im Ausgangszustand in fester Phase befinden, beschrieben worden ist, kann
sie mit einem nicht geringeren Erfolg in derselben Form auch zum differenzierent
Abscheider Flussigkeiten verwendet werden. Hierbei müssen nämlich nur der Charakter
der Wärmezuführung und die Wärmemenge geändert werden. Zu diesem Zweck müssen die
Ieizmittel der Verdampfungskammer geändert werden, was absolut im Rahmen der vorliegenden
Erfindung liegt.