DE2544865A1

DE2544865A1 - Verfahren und vorrichtung zum kondensieren von zinkdampf

Info

Publication number: DE2544865A1
Application number: DE19752544865
Authority: DE
Inventors: Michael William Gammon; Colin Frank Harris
Original assignee: BREVETS METALLURGIQUES
Current assignee: BREVETS METALLURGIQUES
Priority date: 1974-10-11
Filing date: 1975-10-07
Publication date: 1976-04-29
Also published as: IE42165B1; IN143442B; FR2287515B1; JPS5270930A; AU8501375A; ES441674A1; PL101831B1; DE2544865B2; IE42165L; CA1047259A; ZM13675A1; FR2287515A1; DE2544865C3; SU606555A3; NL7511916A; JPS5615695B2; HU173091B; TR19668A; ZA755860B; BG26543A3

Description

ihr zeichen £d/hο ^Ta9 6 . Oktober l^ri7^l-

Your ref Date

BREVnTo KWTALLURGIQUEo 3.A. , Boulevard De PeroLles, <i, F r i b ο u r g / Schweiz

Verfahren und Vorrichtung zum Kondensieren von

Zinkdampf

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kondensieren von Zinkdampf, der in thermischen Reduktionsprozessen gebildet wird, beispielsweise beim Zinkblasofenprozess, und auf eine dafür geeignete Vorrichtung.

Beim Zinkblasofenprozess wird Zinkdampf, der den oberen Teil des Ofens verläßt, kondensiert, indem er durch einen Bleispritzkuhler geführt wird, in dem der Zinkdampf mit einem intensiven Strahl aus geschmolzenen Bleitropfen in Berührung gebracht wird. Ein Bleispritzkühler besteht schematisch aus einer etwa rechteckigen Kammer, die an einem Ende mit einem Gaseinlaßkanal mit

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großem Querschnitt versehen ist, wobei dieser Kanöl im allgemeinen vom oberen Teil des Ofenschachtes zum Kühler nach abwärts gerichtet isb. Am anderen Ende' ist ein Gasauslaßkanal vorgesehen, der einen vertikalen oder nahezu vertikalen Schachtteil fmfwei.st.

Der intensive strahl oder oprühri.ebt-! ?i.uö «jeiic Blei wird im Bleispritzkühler auf geeignete Weise gebii.defc, z. B. durch eine Heihe von drehbaren Flügelrädern, die in ein Becken oder mehrere Becken aus geschmolzenem Blei eintauchen, und zwar in mehreren getrennten Stufen. ' ".'"'■

Das Zink wird mit Hilfe des Sprühnebels aus geschmolzenem Blei kondensiert und das geschmolzene Blei, das das kondensierte Zink enthält, fließt vom Kühler über ein Unterflußleitblech in einen Sumpf, der als Pumpensumpf bezeichnet wird. Von dort wird es mittels, einer geeigneten Pumpe in ein verlängertes, gekühltes Gerinne geführt.. Beim Durchgang durch das Gerinne wird das Blei teilweise abgekühlt, z. B. durch Eintauchkühler,, und das fließende Metall wird von einer Einphasenlösung des Zinks in Blei.beim Übergang vom Sumpf in das Gerinne in ein Zweiphasensystem aus (1) Zink, das an der Oberfläche etwas Blei enthält und (2) Blei, das noch etwas Zink enthält, überführt. Dieses Zweiphasensystem aus Zink und Blei wird zu einer Trennvorrichtung geführt und das Zink gewonnen. Das gekühlte Blei wird über ein kurzes Gerinne und wiederum über ein Unterflußleitblech zum Kühler zurückgeführt.

Die Eigenwärme der in den Kühler eintretenden Gase wird teilweise auf dat: geschmolzene Bxei übertragen und im

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System stellt sich ein thermisches Gleichgewicht ein. Die Paktoren, die die Temperaturen an ,jedem Ende des Kühlers bestimmen, sind die Gaseinlaßtemperatur und die Temperatur des die Trennvorrichtung verlassenden Bleis. Es besteht nur ein kleiner Spielraum, diese Temperaturen zu variieren, da sie durch die Erfordernisse bezüglich einer wirksamen Arbeitsweise des Blasofenschachtes und des Trennsystems bestimmt werden.

Die Wirksamkeit solcher Kühlersysteme kann durch Kessung der Menge an Zink, die durch die Gase aus dem Kühler geführt wird, bestimmt werden. In einem üblichen System werden"bis zu etwa 9% des Zinkdampfes, der in den Kühler eintritt, nicht gewonnen, so daß die Kondensationswirkung eines solchen Kühlers so gering wie 91% sein kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zum Kondensieren von Zinkdampf und einer dafür geeignete Vorrichtung. '

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Kondensieren von Zinkdampf,bei dem man Zinkdampf enthaltende, heiße Gase in einem Mehrstufenkühler mit einem Sprühnebel" aus' Tröpfchen aus geschmolzenem Blei in Kontakt bringt und das geschmolzene Blei zurückführt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Temperatur des Bleis in einer Zwischenstufe des Mehrstufenkühlers auf etwa 475 bis 515⁰ eingestellt wird. ~ ~ '"/ ~

Gegenstand dor Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zum Kondensieren von Zinkdampf,bestehend aus einem Mehrstufen kühler, der eine in mehrere Stufen unterteilte Kühlkammer

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Einrichtungen zur Bildung eines Sprühnebels aus Tröpfchen aus geschmolzenem Blei in jeder der Stufen der Kühlkammer und ein Rückfuhrsystern zur Führung des Bleis aus der Kühlkammer durch eine Kühleinrichtung und zurück zu einem anderen Teil der Kühlkammer umfaßt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein zusätzlicher Bleiüberführungskanal zur Führung von verhältnismäßig heißem, geschmolzenem Blei zu einer Zwischenstufe der Kühlkammer vorgesehen ist, um die Temperatur des Bleis in der Zwischenstufe auf etwa 4-7i? bis 5^3 G zu erhöhen.

Durch Einstellung der Temperatur des geschmolzenen Bleis in der Zwischenstufe des Mehrt-: tufenküh ler s ist es möglich, die Wirksamkeit bezüglich der Kondensation des 07/steiDS zu erhöhen.

Vorzugsweise beträgt die Temperatur des geschmolzenen Bieis in der Zwischenstufe zwischen 480 und ⁰

Vorzugsweise ist die Zwischenstufe ,in eier die geannte Temperatur eingestellt wird, jene Stufe, die unmittelbar auf die Stufe folgt, in der die heißen Gase, die den Zinkdampf enthalten, zuerst mit dem geschmolzenen Blei in Berührung gebracht werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Einsteilung der Bleitemperatur bewirkt, indem eine Öffnung in einer Leitblechwand vorgesehen wird, die die erste Stufe des Kühlers, in der die heißen Gase zuerst mit dem geschmolzenen Blei in Berührung kommen, und die Zwischenstufe trennt, und indem ein Kanal oder Kanäle an der Leitbiechwand vorgesehen werden, und zwar an der Seite die der ersten Stufe deο Kühiers zugewandt ist,

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wobei der Kanal oder die Kanäle in der Lage sind. geschmolzenes Blei zur Öffnung in der Leitblechwand zu führen. Geschmolzenes Blei, das durch das Flügelrad oder die Flügelräder in der ersten o'tufe gegen die Leitblechwand geschleudert wird, wird, in dem Kaiv.ii oder den Kaniilen gesammelt und durch die Öffnung in der Leitblechwand zur Zwischenstufe des Kühlers geführt.

Bei einer anderen Ausführungsform wird die Regelung der Temperatur des Bleis erreicht, indem verhältnismäßig heißes Blei in die Zwischenstufe des Kühlers geführt wird. Dieses heiße Blei kann ein Teil dessen sein, das die erste Jtufe verläßt, d. h. die otufe, in der die heißen Gase zuerst mit dem geschmolzenen Blei in Berühx'ung gebracut werden. Die Rückführung kann beispielsweise über einen Pumpensumpf erfoJ gen.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Regelung der Bleitemperatur bewirkt werden, in dem ein Teil des kühleren Bleis, das schon zur Gp^i sung der letzten otufe gekühlt wurde oder sxch in der letzten otufe des KUh.i.ers befindet, zu einer früheren otufe zurückgeführt wird, wobei die Temperatur in der Zwischenstufe des Kühlers erhöht wird, indem der eintretende Fluß an kuhlerem Blei verringert wird. Das überführte kühiero Blei ist vorzugsweise jenes, das die Kühlgerinne verläßt, nachdem es von der Stufe, in der die heißen Gase zuerst mit dem geschmolzenen Blei in Berührung gebracht werden, zurücK-geführt wurde. GeKÜh-ites Blei für diese überführung kann nach Abtrennung de:; Zinkgehaltes einfach erhalten werden.

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•VS.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen dreistufigen Bleispritzkühier;

F^g. 2 eine schematische Seitenansicht eines

Teils eines Mehrstufenbieispritzküh]ers, wobei eine besondere Ausführung des Kanals zur Überführung des Bieis zwischen benachbarten Stufen des Kühlers gezeigt ist;

Fig. 3 Querschnitte längs der Linien A-A und E-B ^{und 4} in Fig. 2; und

Fig. 5 eine ,Seitenansicht, die die Lage des Kanals in Fig. 2 illustriert.

Der in Fig. 1 gezeigte Kühler besteht aus einer rechteckigen Kammer mit einem Gaseinlaß 1 und einem Gasauslaß 2. Der Kühler ist mit vier Flügelrädern versehen, die mit A, B, G und D bezeichnet sind. Das Innere den Kühlers ist durch vertikale Leitbleche 6 und 7 in drei Stufen unterteilt; die Leitbieche dienen dazu, den Gasfluß in der Kühlkaüiiner zu unterbrechen. Die ötufe, in der sich die Flügelräder A und B befinden, wird als erste Jtufe bezeichnet, jene in der sich das .Flügelrad C befindet, als Zwischenstufe und jene, in der sich das Flügelrad D befindet, als Endstufe.

Die Flügelräder A. B, G und D tauchen in geschmolzenes Blei ein und werden so betrieben. daß ein dichtex* öprühnebei aus Tropfen aus geschmolzenem Bxei im Kühler gebildet 'wird. Das geschmolzene B Lei, das den Kahler

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verläßt, fließt über ein Unterstromleitblech in einen Pumpensumpf J₅ von dem das Blei mittels einer geeigneten Pumpe 8a in ein verlängertes Gerinne 4 mit darin vorgesehenen Küh!einrichtungen 4a geführt wird. Beim Kühlen trennt sich eine Zinkschicht auf der Oberfläche des geschmolzenen Bleis ab. Das Zink wird in der Trenneinrichtung 5 abgetrennt. Das gekiihJte Biei wird zur Kühlkammer über ein kurzes Gerinne 11 übex¹ ein Unterstromleitbiech zurückgeführt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Rüge lung der Bleitemperatur in der Zwischenstufe erreicht werden, indem eine zweite Pumpe 8 mit veränderbarer Leistung im Pumpensumpf 3 vorgesehen wird und diese; mit einem kurzen Gerinne ^ verbunden wird, das zur Zwischenstufe des Kühlers führt. Alternativ kann etwas he ii.it; s Blei vom stromabwärtsliegenden Ende des Hauptgerinnes 4 vor der Kühlung abgezogen werden. Die Regelung xät ,jecioch bei Verwendung einer zweiten. Pumpe leichter. Bei diener Anordnung kann verhältnismäßig heißen Biei direkt zur Zwischenstufe geführt werden.

Die Regelung der Pumpe kann auf verschiedene Weise erfolgen, z. B. indem im Kühler und im iiun.pl" Temperaturfühler vorgesehen werden und die Pumpengeschwindigkeit automatisch eingestellt wird. Alternativ kanu die Regelung der Pumpe durch einfache periodische Einstellung der Puiapengeschwindigkeit per Hand entsprechend der auf einem Jensor in der Zwischenstufe abgelesenen Temperatur erreicht werden.

Bei einer anderen Ausführurgufarm Kann Biei vom Rückvorgerinne 11 stromab von der Abtrenneinricntung ρ über ein Gerinne 10 abgezogen werden, so daü verhältnismäßig kalten

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Blei der ersten Stufe des Kühlers zugeführt wird. Der verringerte Fluß von verhältnismäßig kühlem Blei in die Zwischenstufe führt zu einer Temperatursteigerung dieser Stufe. Gekühltes Blei kann auch stromab von der Trenneinrichtung 5 oder sogar direkt von der Endstufe zur ersten Stufe des Kühlers . gepumpt werden. -..·-. .-.·. ; .

Obwohl die beiden beschriebenen Ausführungsformen . . ■· mögliche praktische Ausführungsformen darstellen, wird en bevorzugt, die" Soge lung der Temperatur ,des .-Blei«--....-mit Hilfe _x der in Fig. 2 bis f> gezeigten. Anordnung: zu bewirken. : : . '",. -:\ ■:■ „ . ·..-..

Bei der in Fig. 2 bis 5 gezeigten Anordnung ist dar. .-.·■ vertikale Leitblech 7, das sich zwischen dem Dach 12 und dem Boden 1J den Kühlers erstreckt, mit einer¹ ivöer ilitJte angeordneten öffnung 14 versehen.. Zwei nach abwärts gerichtete Kanäle 1$ sdncl an cej- L<^jj tbleohwand bffesti gt,. und 7.war auf der Seite, die zur ersten Stufe des Kühlers.zeigt. Am untersten Ende jedes Kanals 15 ist eine Rinne 16 vorgesehen, um die Führung des geschmolzenen Bleis durch die Öffnung 14 zu erleichtern. Um das vom untersten Ende der Kanäle zu den Rinnen 16 laufende Blei zu führen, sind gewölbte Platten vorgesehen, damit ein gleichmäßiger Fluß des Bleis von den Kanälen durch die Öffnung in der Leitblechwand 7 erzielt wird. Am obersten Ende der Kanäle ist ein vertikales Endieitblech 17 vorgesehen, um den Fluß des Bleis in die Kanäle zu richten. Geschmolzenes Blei, das durch die in der ersten Stufe angeordneten Flügelräder gegen die Leitblechwand ge- . schleudert wird, wird in den Kanälen "15 gesammelt und durch die Öffnung 14 in der Leitblechwand zur Zwischenstufe des Kühlers geführt. Die Kanäle I5 können beispiels-

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weise eine Tiefe von 15,2 cm aufweisen und die vertikalen Endleitbieche 17 können ähnliche Abmessung haben. ·"■■·.-

Bei der in Mg. 2 bis 5 gezeigten Anordnung wird die Temperatureinstellung durch direkte Überführung des heißen Bleis von der ersten Kühlerstufe zur ■ kühleren Zwischenstufe erzielt. Die optimale Temperatur in der Zwischenstufe beträgt 51O°G, d. h- etwa ^5 aberhalb der Temperatur, die in einem üblichen Bleispritzkühler erreicht werden kanu. Es wurde gefunden, daß es möglich ist, die optimale Temperatur in der Zwischenstufe des Kühlers zu erreichen, indem etwa I5OO bis 2000 Tonnen je Stunde,, und insbesondere etwa 1800 Tonnen je Stunde, geschmolzenes Blei von der' ersten Stufe zur Zwischenstufe geführt werden.

Es ist möglich,-in der Zwischenstufe des Kühlers zusätzlich zu heizen, z. B. indem unterhaiö der Zwischenstufe ein Brenner angeordnet wird. Ferner kann die ^: Zwischenstufe ummantelt werden,- um die Wärme darin zu

halten.' ; - -■"-- - '''■ ■ ■■- '

Zum Kondensieren des Zinks aus einem Blasofen mit ' ■ einer Schachtfläche' von 55,5 πι (185 feet )kann ent- · weder ein einziger Kühler angewandt werden_T oder es können zwei Kühler zur Kondensation des Zinks bei einem geteilten Gasstrom angewandt werden. Die übliche Bieizirkulationrate bei einem einzigen Kühler liegt im Bereich von 5000 Tonnen je Stunde für den* angegebenen Schacht.' 'Wird alternativ ein Kühlerpaar angewandt_r liegt die Zirkülaticnsrate im Bereich von T500- Tonnen je Stunde geschmolzenes Blei.

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Λ ft-'-

Die normale Verteilung der Bleitemperaturen ist, wobei auf Fig. 1 Bezug genommen wird, folgende (ohne Rückfuhr zwischen den Stufen):

Flügelrad A etwa 600⁰G
Flügelrad B etwa 520⁰G
Flügelrad C etwa 465°C
Flügelrad D etwa 450⁰C
Pumpensumpf etwa 460⁰C

Im Falle eines großen Kühlers mit einer Zirkulation von 3000 Tonnen geschmolzenem Blei je Stunde führt eine Rückführung von 1800 Tonnen je Stunde zwischen der ersten Stufe und der Zwischenstufe zu einer Erhöhung der Bleitemperatur in der Zwischenstufe auf etwa 495 bis 500⁰C.

Die Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf einen Bleispritzkühler beschrieben, der eine Anzahl von sich drehenden Flügelrädern aufweist. Die Erfindung ist jedoch in gleicher Weise auf solche Sprühkühler anwendbar, wie sie in der Britischen Patentschrift Λ. 359 677 beschrieben sind, bei denen Düsenpaare längs des Kühlerdaches im Abstand angeordnet sind, wobei die gegenseitig auftreffenden Ströme aus geschmolzenem Blei einen Sprühnebel bilden.

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Claims

Patentansprueh e

1. Verfahren zum Kondensieren von Zinkdampf, bei dem man Zinkdampf enthalterde, heiße Gase in einem Mehrstufenkühler mit einem oprühnebel aus Tropfchen aus geschmolzenem Blei in Kontakt bringt und das geschmolzene Blei zurückführt, dadurch gekenn zeichnet , daß die Temperatur* des Bleis in einer Zwischenstufe des Mehrstufenkühiers auf etwa 475 bis 515⁰C eingestellt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η 11 ze i c h η e t , daß die Temperatur des Bieis in der Zwischenstufe auf etwa 480 bis JpIO⁰G eingestellt wird.

3>. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Zwischenstufe ^ene otufe ist. die unmittelbar auf die erste otufe folgt, in der die heißen Gase, die den Zinkdampf enthalten, zuerst mit dem geschmolzenen Blei in Berührung kommen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur des Bleis in der Zwischenstufe durch Zufuhr von heißem Blei aus der ersten Stufe in die Zwischenstufe über einen Kanal C>4, 15, 16), der durch die Leitblechwand (7) führt, die die erste Stufe und die Zwischenstufe trennt, geregelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur des Bleie in der Zwischenstufe durch Zufahr von verhältnismäßig heißem Blei in die Zwischenstufe des Kühlers geregelt wird.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis *?■> dadurch gekennzeichnet , daß das verhältnismäßig heiße Blei ein Teil dessen ist, das die erste Stufe des Kühlers verläßt*.

7- Verfahren· nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kenn zeichnet , daß das heiße Blei, das die erste Stufe verläßt, über einen Pumpensumpf Q) zur Zwischenstufe zurückgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis ™, dadurch gekennzeichnet , daß die Bleitemperatur in der Zwischenstufe durch überführung einef. Teils des kühleren Bleis, das zur Zufuhr in die letzte Stufe des Kühlers bereits gekühlt wurde oder sich bereits in der letzten Stufe des Kühlers befindet, zu einer früheren Kühlerstufe geregelt wird, wobei die Temperatur des Bleis in der Zwischenstufe durch Verringerung des Flußes an kühiereiii Blei erhöht wird.

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das überführte kühxere'Blei jenes ist, das die Kühlrinne (4) verläßt, nachdem es aus der ersten Stufe des Kühlers zurückgeführt wurde.

10.Vorrichtung zum Kondensieren von Zinkdampf, bestehend aus einem Mehrstufenkühier, der eine in mehrere Stufen unterteilte Kühlkammer, Einrichtungen zur Bildung eines Sprühnebels aus Tröpfchen-aus geschmolzenem Bxei in jeder der Stufen der Kühikamner und einRück-

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fuhrsystem zur Führung des Bleis aus der Kühlkammer durch eine Kühleinrichtung und zurück zu einem anderen Teil der Kühlkammer umfaßt, dadurch gekennzeichnet , daß ein zusätzlicher B±eiüberführungskanal (14-, 15? 16; 9) zur Führung von verhältnismäßig heißem, geschmolzenem Blei zu einer Zwischenstufe der Kühlkammer vorgesehen ist, um die Temperatur des Bleis in der Zwischenstufe auf etwa 4-75 bis 515⁰G zu erhöhen.

11.Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstufe jene isb, die unmittelbar auf die erste Stufe folgt, in der die heißen, den Zinkdampf enthaltenden Gase zuerst mit dem geschmolzenen Blei in Berührung gebracht werden.

12.Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß der zusätzliche Bleiüberführungsicanai (14-, 15, 16) durch eine Leitblechwand (7) führt, die die erste otufe und die Zwischenstufe der Kühlerkammer voneinander trennt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 1>:", dadurch gekennzeichnet , daß eine mit einer Öffnung versehene Leitblechwand (7) die erste Stufe und die Zwischenstufe der Kühlerkammer voneinander trennt und der zusätzliche Bieiüberführungskanal (15i 16) an der Seite der Leitblechwand vorgesehen ist, die zur ersten ütufe der Kühlerkammer zeigt, der Kanal so angeordnet ist, daß in der ersten ^ gebildeter und gegen die Leitbiechwand geschleuderter Sprühnebei aus geschmolzenen. Blei in dem Kanal gesammelt wird und das gesammelte geschmolzene Blei durch die

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Öffnung (14) in der Leitblechwand zur Zwischenstufe des Kühlers geführt wird.

14.Verrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß in dem zusätzlichen Bleiüberführungskanai (9) das heiße Blei aus der ersten otufe gesammelt wird und zur Zwischenstufe geführt wird.

15.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß der zusätzliche BleiÜberführungskanal von einem Pumpensumpf (j>) zur- Aufnahme der; Bleis aus der ersten otufe zur Zwischenstufe führt.

16.-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis I5. dadurch gekennzeichnet , daß Ln der Zwischenstufe eine Hilfsheizeinrichtung vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenstufe -zur Verringerung des Wärmeverlustes ummantelt ist.

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