DE3145872A1

DE3145872A1 - "vorrichtung zum raffinieren fluessiger metalle

Info

Publication number: DE3145872A1
Application number: DE19813145872
Authority: DE
Inventors: Elmer Eugene Phoenix Ariz. Britton; Kennith Lee Claypool Ariz. Britton; Kenneth Hugo Globe Ariz. Larson; Allan Frank Claypool Ariz. Tittes
Original assignee: Inspiration Consolidated Copper Co
Current assignee: Inspiration Consolidated Copper Co
Priority date: 1980-11-19
Filing date: 1981-11-19
Publication date: 1982-06-24
Also published as: NZ198983A; PH22529A; YU41284B; SU1531862A3; YU43733B; AU3769485A; AU554289B2; SE8704042L; BE891167A; FR2494302B1; GB8415500D0; PL233899A1; GB2089011A; JPS57116737A; FI73003B; AU7745581A; FI813662L; MX156110A; AU543217B2; FR2494302A1

Description

I)I PL.-l Nc. Gi-RHARI) I'ULS (1952-1971)

Inspiration Consolidated D-8000 MÜNCHEN 90

Copper Company, schweigerstrasse*

Phoenix, Arizona 85003, USA

telefon: (089) 66 20 ji TELEGRAMM: PROTECTPATENT TELEX: 524Ο7Ο

Beschreibung Vorrichtung zum Raffinieren flüssiger Metalle

Die Erfindung betrifft einen Konverter zum Raffinieren von im geschmolzenem Zustand befindlichen Metallen, insbesondere einen Konverter mit einem zylindrischen, um eine waagerechte Achse drehbaren Reaktionsbehälter, wie er vor allem zum Raffinieren von Kupferstein eingesetzt wird.

Beim Raffinieren zahlreicher geschmolzener Metalle ist es bis jetzt üblich, bestimmte Stoffe unter Einschluß eines Luft- oder SauerstoffStroms zuzuführen, um Reaktionen herbeizuführen, bei denen Reaktionsprodukte mit Elementen entstehen, die in dem raffinierten Metall nicht enthalten sein sollen. Solche Reaktionsprodukte trennen sich häufig physikalisch von dem gewünschten raffinierten geschmolzenen Metall, so daß es möglich ist, einerseits die Reaktionsprodukte und andererseits das Metall getrennt aus einem Behälter auszugießen, in dem sich die Raffinationsreaktionen abgespielt haben.

Beispielsweise haben A.K. Biswas und V.G. Davenport in "Extractive Metallurgy of Copper", 2. Aufl., 1980, Pergamon International Library, im einzelnen die Umwandlung von Kupferstein in Roh- oder Blasenkupfer mit einem Kupfergehalt

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von 98,5 bis 99,5% behandelt. Geschmolzener Kupferstein kann Kupfer in einer Konzentration bis herab zu 30% bis 35% enthalten. Ferner kann die Schmelze Eisen, Schwefel, bis zu 3% an gelöstem Sauerstoff sowie eine Reihe von kleineren Mengen metallischer Verunreinigungen enthalten, die in dem ursprünglichen Erzkonzentrat vorhanden waren, jedoch während des Schmelzvorgangs nicht beseitigt worden sind.

Dieser geschmolzene Kupferstein, mit dem der Konverter bei etwa 1100⁰C beschickt wird, wird mit Hilfe eines Luftstroms oxidiert, um die vorstehend genannten Verunreinigungen zu entfernen. Die Reaktionen, welche die Raffination begleiten, sind exothermisch, so daß sie zu einer Steigerung der Temperatur der Schmelze führen. Während eines ersten Schlackenbildungsstadiums wird FeS zu FeO, Fe₃O₄ und SO₂ in Gasform oxidiert. Man fügt ein Silica-Flußmittel bei, das sich mit dem FeO und einem Teil des Fe~0₄ verbindet, um eine flüssige Schlacke zu bilden, die auf der Kupfersteinschmelze schwimmt und während dieses ersten Stadiums mehrmals abgezogen wird. In bestimmten Zeitabständen wird dem Konverter weiterer Kupferstein zugeführt, woraufhin die Oxidation eines großen Teils des in der Charge enthaltenen FeS erfolgt; danach wird die Schlacke abgezogen. Sobald der Konverter eine ausreichende Kupfermenge in Form von Kupferstein enthält und der Gehalt des Kupfersteins an FeS weniger als 1% beträgt, wird eine letzte Schlackeschicht abgezogen, und das verbleibende verunreinigte Kupfer wird zu Blasenkupfer oxidiert.

Bis jetzt befinden sich zwei Bauarten von Konvertern in Gebrauch. Hierbei handelt es sich um die Bauart Peirce-Smith und die Bauart Hoboken. Zu jedem dieser Konverter gehört ein Reaktionsbehälter in Form eines liegend angeordneten Zylinders.

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Der Peirce-Smith-Konverter, der in dem erwähnten Buch auf S. 179 näher beschrieben ist, weist eine Öffnung zum Beschicken des Konverters, zum Abführen großer Mengen von S0₂-haltigen Gasen, die während des Frischens erzeugt und mit Hilfe einer locker aufsitzenden Haube über dem Behälter gesammelt werden, sowie zum Abziehen geschmolzenen Metalls aus dem Konverter auf. Um ein solches Ausgießen zu ermöglichen, ruht der Behälter auf Rollen, so daß er um seine Längsachse geschwenkt werden kann, bis die Öffnung tiefer liegt als die Oberfläche der Schmelze, damit das Material ausströmen kann.

Der auf S. 198 des genannten Buches dargestellte Hoboken-Konverter weist eine Öffnung zum Beschicken und Entleeren sowie eine gesonderte Öffnung am rechten Ende auf, die das Entweichen von Dämpfen ermöglicht. Diese Öffnung ist auf der Achse des Konverters angeordnet, und zwischen der Öffnung und dem geschmolzenen Metall ist ein Damm vorhanden, der in der Zeichnung auf S. 198 als Kniestück bezeichnet ist.

Bei dem Peirce-Smith-Konve.rter ist es schwierig, eine gute Abdichtung an der einzigen vorhandenen Öffnung zu erreichen, da das Metall beim Entleeren des Konverters aus dieser Öffnung austritt. Hierbei erzeugt das Metall Ablagerungen und Beschädigungen der Öffnung, so daß es schwierig ist, zu gewährleisten, daß die Haube zum Aufnehmen der entweichenden Gase eine einwandfreie Abdichtung der Öffnung bewirkt. Eine gute Abdichtung ist jedoch erforderlich, um zu verhindern, daß giftige Gase entweichen, und um eine Verdünnung der SOp-Komponente durch Luft unmöglich zu machen, denn eine solche Verdünnung ist unerwünscht, wenn das SO₂ in einem Hilfsprozeß zur Erzeugung von Schwefelsäure verwertet werden soll,

Das sich bei dem Peirce-Smith-Konverter ergebende Problem wird bei dem Hoboken-Konverter in einem gewissen Ausmaß

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vermieden. Das erwähnte Kniestück ist so angeordnet, daß nur Gase über den Damm hinveg zu der Austrittsöffnung strömen können. Hierbei handelt es sich jedoch um eine ziemlich komplizierte und kostspielige Konstruktion, und während der Konverter geschwenkt bzw. gedreht wird, kann flüssiges Metall zu der Austrittsöffnung gelangen und hier sowie bei zugehörigen Teilen zu Beschädigungen .führen. Außerdem führt das Vorhandensein des Damms zu einer Verringerung des Fassungsvermögens des Reaktionsbehälters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Konverter zu schaffen, dem die erwähnten Nachteile und Einschränkungen der bekannten Konverter nicht anhaften und der die an ihn gestellten Forderungen besonders gut erfüllt.

Ein diese Aufgabe lösender Konverter ist mit seinen Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Der erfindungsgemäße Konverter zum Raffinieren von geschmolzenem Metall ist, wie bekannt, ein allgemein zylindrischer, liegend angeordneter hohler Reaktionsbehälter, der um seine waagerechte Achse dreh- oder schwenkbar ist. Er hat zwei Öffnungen. Die erste Öffnung des Behälters dient zum Beschikken des Konverters mit geschmolzenem Material, das in dem Behälter raffiniert werden soll. Die zweite Öffnung dient zum Abführen heißer Gase, die während des Raffinationsvorgangs gewöhnlich unter der Wirkung eines Luftstroms erzeugt werden, welcher dem geschmolzenen Material zugeführt wird. Jedoch ist die zweite Öffnung gegenüber der ersten Öffnung in der Längsrichtung sowie in der Umfangsrichtung versetzt, wobei die Versetzung in der Umfangsrichtung ausreicht, um zu verhindern, daß flüssiges Metall über die zweite Öffnung entweicht, wenn der Behälter aus einer ersten Stellung zum Beschicken desselben mit Material über¹ die erste Öffnung in eine zweite Stellung gedreht wird, bei welcher der Inhalt

des Behälters über die erste Öffnung abgegeben wird. Eine Haube, die sich in der Umfangsrichtung sowie in der Längsrichtung in Berührung mit dem Behälterkörper erstreckt, überdeckt einen Teil der Umfangsflache des Behälters, der ausreicht, um zu ermöglichen, daß die heißen Abgase aufgefangen werden, wenn der Konverter aus der ersten Stellung in die zweite Stellung gedreht wird.

Ferner ist eine Einrichtung zum Kühlen der Außenseite des Konverterkörpers im Bereich der zweiten Öffnung vorhanden. In diesem Bereich umschließt ein sich in der Umfangsrichtung erstreckender luftgekühlter Mantel bzw. eine Abschirmung den Behälter des Konverters. Kalte Luft wird in ein sich in der Umfangsrichtung erstreckendes offenes Ende des Mantels eingeblasen und kann über das entgegengesetzte offene Ende entweichen. Ein Kanal bzw. eine Leitung, die in einem Abstand von der Umfangsflache des Behälters angeordnet ist und eine dem offenen Ende des Mantels zugewandte Öffnung hat, dient zum Zuführen der kalten Luft. Wird dieser Mantel benutzt, ragt eine radiale Verlängerung der zweiten Öffnung in den Mantel hinein, der eine Öffnung aufweist, über welche Abgase entweichen können. Die Haube muß sich an dem Mantel und nicht etwa am Körper des Konverterbehälters abstützen.

Die Haube ist mit einer Einrichtung zum Herbeiführen einer ausreichend festen Berührung mit dem Mantel versehen. Dort, wo die Haube in der Umfangs- bzw. Längsrichtung an dem Mantel anliegt, ist eine Dichtung angeordnet, die durch eine Metallplatte mit einem an dem Mantel anliegenden konvex gekrümmten Rand gebildet ist. Diese an einer drehbaren Stange befestigte Platte ist gegen den Mantel vorgespannt. Wenn sich Material auf dem Mantel abgelagert hat und sich der betreffende Teil des Mantels mit den Ablagerungen unterhalb der Linie dreht, längs welcher die Platte den Mantel berührt, wird die Platte kurzzeitig von dem Mantel abgehoben, bis sich das abgelagerte

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Material infolge der Drehbewegung von der Platte entfernt hat. Die sich in der Umfangsrichtung erstreckende Dichtung besteht aus einem geflochtenen hitzebeständigen Material mit rechteckigem Querschnitt, das in einem der Umfangsfläche des Mantels angepaßten Gehäuse angeordnet ist. Das Gehäuse hat eine Öffnung, durch welche das Dichtungsmaterial radial in Richtung auf den Mantel herabhängt. Ein in dem Gehäuse angeordnetes Halteband ist an der dem Mantel zugewandten Seite des Materials befestigt. Zwischen dem Halteband und einem gegenüber diesem radial nach außen versetzten Spannband sind mehrere Druckfedern angeordnet; alle diese Teile sind in dem Gehäuse untergebracht. Ferner ist eine Einrichtung vorhanden, mittels welcher das Spannband gespannt werden kann, damit die Druckfedern das Dichtungsmaterial an den Mantel anpressen.

Zum Kühlen der Haube dient ein auf den Außenflächen der Haube angeordnetes Rohrnetz, durch das Wasser hindurchgeleitet werden kann. Im Bereich der Haube wird gegenüber der Atmosphäre ein geringer Unterdruck aufrechterhalten, damit keine giftigen Gase über die erste Öffnung entweichen können. Dieser Unterdruck wird auf einen hinreichend niedrigen Wert eingestellt, um zu verhindern, daß Luft aus der Umgebung über die erste Öffnung von dem Konverter angesaugt wird und eine Verdünnung der Abgase bewirkt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen, mit einer Haube versehenen Konverterbehälters teilweise im Längsschnitt;

Fig. 2 den Schnitt 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 den Schnitt 3-3 in Fig. 1;

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Fig. 4 den in größerem Maßstab gezeichneten Schnitt 4-4 in Fig. 1;

Fig. 4A einen vergrößerten Teilschnitt der stirnseitigen Dichtungskonstruktion nach Fig. 4;

Fig. 5 in einem vergrößerten Teil einer Seitenansicht weitere Einzelheiten der Haube bei Betrachtung derselben aus einer der Blickrichtung nach Fig. 1 entgegengesetzten Blickrichtung;

Fig. 6 den vergrößerten Schnitt 6-6 in Fig. 4, der Einzelheiten der Haube und der sich in der ümfangsrichtung erstreckenden Dichtungskonstruktion erkennen läßt;

Fig. 7 den Schnitt 7-7 in Fig. 6; und Fig. 8 den Schnitt 8-8 in Fig. 7.

Zu der in Fig. 1 in einer Seitenansicht dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung gehört ein allgemein zylindrischer, liegend angeordneter Reaktionsbehälter 1 mit einem Mantel 2 aus Stahl, der mit feuerfesten Ziegeln 3 bekannter Art ausgefüttert ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform hat der Reaktionsbehälter eine Länge von etwa 13,8 m und einen Außendurchmesser von etwa 4,2 m, doch könnte man je nach der zu raffinierenden Materialmenge auch andere Abmessungen vorsehen.

Der Behälter 1 wird an einem Ende von einem Laufring 4 getragen, bei dem es sich im wesentlichen um ein Lager handelt, das geeignet ist, das Gewicht des Behälters 1 aufzunehmen und den auf der Außenseite des Stahlmantels 2 auftretenden hohen Betriebstemperaturen standzuhalten. Ferner muß es das Lager ermöglichen, daß sich das zugehörige Ende des Behälters 1 längs einer kurzen Strecke in der Längs-

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richtung bewegt, wenn eine thermische Ausdehnung bzw. Zusammenziehung des Behälters stattfindet, wie es geschieht, wenn sich seine Temperatur von der Umgebungstemperatur bis auf die Temperatur des geschmolzenen Metalls erhöht, bzw. wenn eine Abkühlung auf die Umgebungstemperatur erfolgt, hierbei tritt gewöhnlich eine Änderung der Länge um etwa 40 mm auf.

Das andere Ende des Behälters 1 ist auf ähnliche Weise gelagert, doch wird eine Wärmedehnung an diesem Ende nicht ausgeglichen. Diesem Ende ist eine Einrichtung zum Drehen des Behälters um seine Längsachse zugeordnet, zu der z.B. ein antreibbarer Zahnkranz 5 gehört. Ein nicht dargestelltes Zahnrad, das gewöhnlich einen kleinen Durchmesser hat und mittels eines entsprechenden Motors angetrieben wird, kämmt mit dem Zahnkranz 5. Solche Antriebseinrichtungen sind bekannt.

Der Behälter 1 wird über die Öffnung 6 mit flüssigem Metall oder den für die Raffination benötigten Materialien beschickt, Beispielsweise wird geschmolzener Kupferstein mit Hilfe entsprechender Pfannen aufgegeben. Eine zweckmäßig angeordnete Rutsche kann benutzt werden, um feste Stoffe, z.B. Flußmittel, zuzuführen. Die Öffnung 6 kann einen Flächeninhalt von

etwa 2,5 m haben. Die die Öffnung 6 umgebende Zone des Mantels 2 ist durch eine Metallplatte 7 verstärkt. Eine zusätzliche Metallkonstruktion bildet einen Ausguß 8, der das Abziehen von geschmolzenem Material, z.B. von Schlacke oder raffiniertem Metall, aus dem Behälter 1 erleichtert. Weitere Einzelheiten des Ausgusses 8 sind aus Fig. 2 ersichtlich.

Ferner ist eine Quelle für Blasgas, normalerweise Luft, jedoch gegebenenfalls auch Sauerstoff, zur Erleichterung der Raffination durch die Oxidation von Verunreinigungen vorhanden. Das Gas wird dem Behälter 1 durch eine Rohrleitung 9 zugeführt, die an eine radiale Verlängerung 10 einer

Verteilerleitung 1OA angeschlossen ist, und zwar mit Hilfe eines Kugelgelenks 12, das auf der Drehachse des Behälters angeordnet ist, so daß sich die Verlängerung 10 zusammen mit dem Behälter dreht. Die Verteilerleitung 1OA weist mehrere Blasrohre oder Düsen A, B usw. auf, mittels welcher dem Behälter 1 Luft unterhalb der Oberfläche des darin enthaltenen geschmolzenen Materials zugeführt werden kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden 55 Düsen mit einem Innendurchmesser von etwa 50 mm verwendet. Die Menge des benötigten Blasgases kann von jedem Fachmann leicht berechnet werden. Natürlich könnte man auch eine kleinere oder größere Anzahl von Düsen vorsehen. Jeder Düse ist eine mechanische Einrichtung 12A bzw. 12B usw. zugeordnet; zu jedem solchen Mechanismus gehört ein in die betreffende Düse einführbarer Stempel aus Metall. Die Einrichtung ermöglicht es, diese Stempel zu betätigen, damit festes Material, das sich in den Düsen angesammelt hat und die Zufuhr von Luft behindert, in den Behälter zurückgestoßen wird.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist eine Entlüftungsöffnung 13 vorhanden,

2 die eine Querschnittsfläche von etwa 3,35 m hat und dazu dient, die bei der Raffination entstehenden Gase entweichen zu lassen. Wie auch aus Fig. 3 ersichtlich, ist die öffnung

13 gegenüber der Öffnung 6 entlang der Längsachse des Behälters und in der Umfangsrichtung versetzt. Die Umfangsversetzung der Mittellinien der Öffnungen 6 und 13 ist so gewählt, daß sich bei jeder Betriebsstellung, in die sich der Behälter 1 drehen läßt, die Öffnung 13 unter einer Haube

14 befindet, die in der Umfangsrichtung sowie in der Längsrichtung in Berührung mit dem Behälter steht, und zwar innerhalb eines Bereichs, der genügt, um die Öffnung 13 zu überdecken, so daß über diese Öffnung abgegebene heiße und giftige, jedoch häufig zu industriellen Zwecken verwendbare Gase aufgefangen werden können. Ferner genügt die Versetzung in der Umfangsrichtung, um das Austreten von flüssigem Metall aus der Öffnung 13 zu verhindern, wenn der Behälter aus

einer ersten Stellung zum Beschicken mit Materialien über die Öffnung 6 in eine, zweite Stellung zum Abführen des Behälterinhalts über diese Öffnung gedreht wird. Fig. 2 und 3 zeigen diese Beßchickungsstellung. Der Behälter läßt sich entgegen dem Uhrzeigersinne um etwa 90° drehen, um Material über den Ausguß 8 abzugeben, der die Form eines halben Kegels hat, um das Austreten des Materials zu erleichtern. Bei dieser Stellung verbleibt die Öffnung 13 unter der Haube 14.

Zwar kann sich die Haube 14 bei bestimmten Ausführungsformen an dem Behälter 1 abstützen, doch ist bei der bevorzugten Konstruktion ein luftgekühlter Mantel 15 vorhanden, der an dem Behälter 1 befestigt ist und ihn umschließt; dieser Mantel dient dazu, die Temperatur zu verringern, der an der Haube 14 angebrachte Dichtungen ausgesetzt sind, und eine Beschädigung des Metallmantels in der Umgebung der Öffnung 13 bei langzeitiger Einwirkung hoher Temperaturen zu verhindern. Gemäß Fig. 3 erstreckt sich eine radiale Verlängerung 16 der Öffnung 13 zu dem Mantel 15. Der Mantel ist mit einer Öffnung versehen, die den gleichen Querschnitt hat wie der Innendurchmesser der Verlängerung 16, so daß Abgase in die Haube 14 entweichen können, die in der Umfangsrichtung in Berührung mit dem Mantel steht, wobei eine sich in der Umfangsrichtung erstreckende Dichtung 24 vorhanden ist und wobei der Mantel 15 in der Längsrichtung in Berührung mit nachstehend anhand von Fig. 4 beschriebenen Dichtungen steht.

Gemäß Fig. 1 führt die Rohrleitung 18 Kühlluft einer Rohrleitung 19 zu, die in einem kleinen Abstand von der Umfangsflache des Behälters 1 angeordnet ist, damit sich der Behälter drehen läßt. Die Rohrleitung 19, die einen allgemein rechteckigen Querschnitt hat und sich innerhalb eines Winkelbereichs von etwa 180° um den Behälter 1 herum erstreckt, jedoch gegebenenfalls auch die gesamte Umfangslänge einnehmen kann, weist nur in ihrer dem Mantel 15 benachbarten radialen

Wand eine Öffnung auf. Gemäß Fig. 3 ist der Mantel 15 in der Umfangsrichtung an beiden Enden offen, so daß über die Leitung 19 zugeführte Luft durch diese nicht dargestellte Öffnung der radialen Wand in den Bereich 20 zwischen dem Behälter 1 und dem Mantel einströmen kann. Somit strömt diese Luft einfach durch den Bereich 20, um dann über das Ende des Mantels zu entweichen, das von dem der Leitung 19 benachbarten Ende abgewandt ist. Streben 17, 17A und 17C halten den Mantel 15 in der Umfangsrichtung in seiner Lage gegenüber dem Behälter 1. Erforderlichenfalls könnte man auch eine größere Anzahl von Streben vorsehen.

In Fig. 2 ist die Standhöhe der Schmelze 21 in dem Konverter im Verhältnis zur Mittellinie 22 dargestellt. Zwar verläuft gemäß Fig. 2 die Linie 21 unterhalb der Mittellinie 22, doch kann man den Konverter bis zur Höhe der Mittellinie 22 beschicken, wenn die Öffnung 6 entsprechend angeordnet ist. Während des Blasvorgangs schwimmt die dabei entstehende Schlacke auf dem geschmolzenen Kupferstein, und die Schlacke kann bis zu einer Höhe von etwa 150 mm oberhalb der Mittellinie 22 ansteigen. Zwar läßt sich der Konverter auch bei etwas niedrigeren Standhöhen betreiben, doch läßt sich gewöhnlich bei einer maximalen Beschickungsmenge ein maximaler Wirkungsgrad erzielen. Der das Entleeren erleichternde Ausguß 8 hat vorzugsweise die Form eines schräg abgeschnittenen Zylinders. In Fig. 2 ist eine typische Düse Z dargestellt, die mit der Verteilerleitung 10A verbunden ist und nach Bedarf mit Hilfe einer zu der Einrichtung 12Z gehörenden Stahlstange von Ablagerungen freigemacht werden kann. Solche Einrichtungen sind bekannt.

Aus Fig. 4, 4A und 5 sind weitere Einzelheiten der Haube ersichtlich. Eine sich in der Umfangsrichtung erstreckende Dichtung 24, die in Verbindung mit einer weiteren solchen Dichtung dazu dient, die Haube 14 gegenüber dem Mantel 15

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abzudichten, wird nachstehend anhand von Fig. 6 beschrieben; Spanneinrichtungen 25 und 25A zum Vorspannen der Dichtungen gegen den Mantel 15 werden im folgenden anhand von Fig. 7 und 8 näher erläutert.

Gemäß Fig. 4,· 4A und 5 handelt es sich bei den Dichtungsplatten 26 und 26A um Metallplatten mit gekrümmten Enden und 27A. Die anderen Enden der Platten 26 und 26A sind mit hohlen Stangen 29 und 29A verbunden, die jedoch auch aus massivem Material bestehen können und in Buchsen drehbar gelagert sind, welche in die Wände von der Haube 14 zugeordneten Dichtungsabdeckungen 30 und 3OA eingebaut sind. Ferner sind geeignete Einrichtungen, z.B. Federn oder vorzugsweise Gegengewichte 90 und 9OA auf Verlängerungen 91 und 91A der Stangen 29 und 29A vorhanden, um die gekrümmten konvexen Abschnitte 28 und 28A der Platten 26 und 26A im Sinne einer Drehbewegung vorzuspannen und sie in Berührung mit dem Mantel 15 zu halten. Sekundäre Dichtungen 31 und 31A bewirken eine Abdichtung zwischen den Stangen 29, 29A und den Dichtungsunterstützungen 32, 32A der Dichtungsabdeckungen 30 und 3OA.

Wird der Behälter 1 gedreht, gleiten die stirnseitigen Dichtungsplatten 26 und 26A auf der Umfangsflache des Mantels 15. Wenn sich auf dem Mantel 15 irgendwelches Material ablagert und eine Erhöhung der Umfangsflache bildet, werden die Dichtungsplatten 26 und 26A gezwungen, sich an ihren Längskanten von dem Mantel 15 abzuheben, bis das Material die Bereiche 28 und 28A durchlaufen hat. Zwar wird hierdurch die Wirksamkeit der Abdichtung beeinträchtigt, da eine gewisse Luftmenge aus der Umgebung in die Haube einströmen kann, doch dauert dieser Vorgang gewöhnlich nur kurze Zeit.

Die Wände der Haube 14 werden mit Wasser gekühlt, das durch ein Rohrnetz zirkuliert, wie es durch auf der Außenfläche

der Haube angeordnete Rohrleitungen 45 repräsentiert wird. Zwar kann man das Kühlwasser jeder geeigneten Quelle entnehmen, doch sei bemerkt, daß man seine Temperatur so weit erhöhen kann, daß ein hoher Druck erforderlich ist, um es im flüssigen Zustand zu halten. Beispielsweise kann man Wasser verwenden, dessen Temperatur etwa 250 C bei einem Druck von etwa 70 bar beträgt. In diesem Fall müssen die Ktihlleitungen aus entsprechenden Werkstoffen unter Anwendung bekannter Verfahren hergestellt werden. Die Kühlleitungen sind mit der Kühlmittelquelle z.B. durch eine Speiseleitung 11 bzw. HA verbunden.

Teilchenförmiges Material wird durch als Abweiser wirkende Abschirmungen 35 und 35A umgelenkt, um ein Ansammeln solchen Materials hinter den Dichtungsplatten 26 und 26A und den zugehörigen Konstruktionsteilen zu verhindern.

Während des Raffinationsvorgangs wird die Haube 14 mit einem geringen Unterdruck betrieben, der gegenüber der Atmosphäre z.B, etwa 65 mm WS beträgt. Dieser geringe Unterdruck, der mittels eines Sauggebläses mit variabler Drehzahl bekannter Art erzeugt wird, verhindert, daß aus der Öffnung 6 heiße giftige Gase entweichen, wenn die Öffnung nicht verdeckt ist, wie es gewöhnlich erforderlich wird, wenn man das Fortschreiten der Raffination beobachten will bzw. wenn die bei wiederholten Beschickungs- und Raffinationsschritten erzeugte Schlacke abgezogen werden soll. Es ist allgemein unerwünscht, daß Luft über die Öffnung 6 angesaugt wird. Zu diesem Zweck wird in der beschriebenen Weise ein geringer Unterdruck aufgebracht. Hierdurch wird verhindert, daß die heißen Abgase verdünnt werden, die bei der Raffination von Kupfer einen hohen Prozentsatz an Schwefeldioxid enthalten und die daher zur Erzeugung von Schwefelsäure mittels einer Hilfsanlage verwendet werden können. Diese Hilfsanlage kann den geringen Unterdruck liefern, der erforderlich ist, um den Innendruck der Haube herabzusetzen.

BAD ORIGINAL

Die Haube 14 vird vorzugsweise durch eine geeignete Konstruktion in einem kleinen Abstand von der Oberseite des Behälters 1 unterstützt. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Wirksamkeit der sich in der Umfangsrichtung erstrekkenden Abdichtungen nicht durch thermische Ausdehnungs- und Zusammenziehungsbewegungen beeinträchtigt wird. Die heißen Abgase werden vorzugsweise mittels eines Wärmetauschers gekühlt. Die Abwärme kann zum Zweck einer anderweitigen Verwendung zurückgewonnen werden, und die Gase können auf eine zur Durchführung der weiteren chemischen Verarbeitung geeignete Temperatur abgekühlt werden.

In Fig. 6 ist ein Teil der Haube 14 einschließlich des Aufbaus einer der beiden sich in der Umfangsrichtung erstrekkenden Dichtungen 24 dargestellt. Bei dem Dichtungsmaterial 35 handelt es sich um ein flexibles geflochtenes Packungsmaterial von rechteckigem Querschnitt, das Asbest und Graphit enthält und an eine glatte vorspringende Fläche 36 mit einem allgemein rechteckigen Querschnitt angepreßt wird, welche sich über den Umfang des Mantels 15 erstreckt. Das Dichtungsmaterial 35 befindet sich in einem Gehäuse 37, das aus zwei Teilen 38 und 39 besteht, entsprechend dem Umfang des Mantels 15 gekrümmt ist und in gleichmäßigen Abständen mit einem Flansch 40 verbunden ist, der an einer gekrümmten Verlängerung 41 der Haube 14 angebracht ist. Mit Muttern 43 versehene Kopfschrauben 42, von denen gemäß Fig. 7 jeweils mehrere vorhanden sind, dienen dazu, die Teile 38 und 39 des Gehäuses an dem Flansch 40 zu befestigen. Zwischen dem Gehäuseteil 39 und dem Flansch 40 ist eine Dichtung 44 angeordnet, die aus einem hitzebeständigen Material besteht, das dem Material der Dichtung 35 ähneln kann. Wie erwähnt, dient die Rohrleitung 45, in der Wasser zirkuliert, zum Kühlen der Wand 41 und ihres in der Umfangsrichtung verlaufenden Ansatzes.

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In dem Gehäuse 37 befindet sich ein Halteband 46, an dem das Dichtungsmaterial 35 auf seiner von dem Ring 36 abgewandten Seite befestigt ist. Ferner ist in dem Gehäuse 37 in einem radialen Abstand von der Außenfläche des Haltebandes 46 eine Anordnung mit mehreren federnden Klammern vorhanden, von denen in Fig. 6 eine bei 48 dargestellt ist. Das Spannband 47 kann gemäß Fig. 4 mit Hilfe einer Spanneinrichtung 25, die nachstehend anhand von Fig. 7 beschrieben ist, angezogen werden, um das Dichtungsmaterial 35 an den Ring 36 anzupressen.

In Fig. 7, die den Schnitt 7-7 in Fig. 6 zeigt, sind die V-förmigen federnden Klammern dargestellt, von denen Fig. nur eine zeigt. Zwar könnte man auch die verschiedensten anderen Druckfederanordnungen zwischen den Bändern 46 und 47 vorsehen, doch er\^eisen sich die federnden Klammern als besonders zweckmäßig. Jede Klammer ist mit ihrem Scheitel 50 an das Spannband so angeschweißt, daß die gekrümmten freien Enden 5OA und 5OB ungehindert Bewegungen gegenüber dem Band 46 ausführen können, wenn das Band 47 gemäß Fig. mit Hilfe der Spanneinrichtungen 25 gespannt wird.

Jedes Ende des Bandes 47 ist fest in einen Schlitz eines langgestreckten Bauteils 51 eingebaut, das äort, wo es mit engem Sitz durch eine Öffnung der Stirnwand 52 ragt, eine unrunde und vorzugsweise quadratische Querschnittsform hat, wie in Fig. 8 gezeigt. Auf das Bauteil 51 ist zwischen Federtellern 54 und 55 eine Feder 53 aufgeschoben. Ein Abschnitt des Bauteils 51, welcher dasjenige Ende 56 des Bauteils bildet, das nicht mit dem Band 47 verbunden ist, hat einen runden Querschnitt und ist mit Gewinde versehen. Mit diesem Gewinde arbeitet eine Mutter 57 zusammen, die sich an dem Federteller 55 abstützt, wenn sie so gedreht wird, daß sie sich der Stirnplatte 52 nähert, wobei das Band 47 durch Zusammendrücken der Feder 53 gespannt wird; durch Aufbringen einer Kraft von z.B. etwa 230 kg kann die Feder um etwa

12,5 mm zusammengedrückt werden. Gemäß Fig. 4 sind zwei Spanneinrichtungen vorhanden, die den beiden Enden der sich in der Umfangsrichtung erstreckenden Dichtungskonstruktion 24 zugeordnet sind. In der Praxis kann man die Muttern 57 der Spanneinrichtungen so anziehen, daß die Federn gleich großen Druckkräften ausgesetzt werden.

Die Kopfschraube 59 und die Mutter 60 nach Fig. 7 gehören zu drei Befestigungseinrichtungen, deren Kopfschrauben 59, 62 und 63 in Fig. 8 dargestellt sind und die dazu dienen, die Stirnplatte 52 an einem mit den Gehäuseteilen 38 und verbundenen Flansch 61 zu befestigen. Ferner zeigt Fig. 8 eine in Berührung mit dem Mantel 15 stehende stirnseitige Abdichtungsplatte 26A.

Das Dichtungsmaterial 35 ist allgemein flexibel, so daß es sich verformt, wenn sich auf dem Ring 36 des Mantels 15 Materialablagerungen bilden, während sich der Mantel gegenüber der Dichtungskonstruktion der Haube 14 dreht. Somit ist es im Gegensatz zu den stirnseitigen Dichtungsplatten möglich, eine ausreichende Abdichtung auch' dann aufrechtzuerhalten, wenn sich in begrenztem Ausmaß Materialablagerungen zwischen dem Dichtungsmaterial 35 und dem Ring 36 festsetzen. Jedoch sind auch nur kleine Ablagerungen kaum zu erwarten, da das Dichtungsmaterial 35 die Arbeitsfläche des Ringes 36 verdeckt, die den heißen Abgasen ausgesetzt werden könnte, welche Materialteilchen enthalten, die dazu neigen, sich auf freiliegenden Flächen abzulagern.

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Claims

Phoenix Ansprüche:

1. Konverter zum Raffinieren flüssiger Metalle mit einem allgemein zylindrischen, liegend angeordneten hohlen Behälter (1), der um seine waagerechte Achse drehbar gelagert ist, der eine erste Öffnung (6) zum Füllen und Entleeren und eine zweite Öffnung (13) zum Abzug von Reaktionsgasen sowie eine den Behälter überfangende Abzughaube (14) aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

daß die zweite Öffnung (16) gegenüber der ersten Öffnung (6) in der Längsrichtung und in der Umfangsrichtung um einen in der Umfangsrichtung gemessenen Betrag versetzt ist, der ausreicht, um zu verhindern, daß flüssiges Metall aus der zweiten Öffnung austritt, wenn der Behälter aus einer ersten Stellung zum Einbringen von Materialien über die erste Öffnung in eine zweite Stellung zum Ausgießen des Behälterinhalts über die erste Öffnung gedreht wird, und daß die Haube (14) mit.dem Behälter in der Umfangsrichtung sowie in der Längsrichtung innerhalb eines Bereichs in Berührung steht, der ausreicht, um die zweite Öffnung zu verdecken, während der Behälter aus der ersten Stellung in die zweite Stellung gedreht wird.

2. Konverter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (12) zum Zuführen eines Gases zu dem Material in dem Behälter zur Erleichterung der Raffination.

3. Konverter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Kühlen der Haube (14) derart, daß die Haube gegen die bei der Raffination entstehenden heißen Gase geschützt wird.

4. Konverter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Einrichtung zum Kühlen der Haube (14) ein Netz von Rohrleitungen (11, HA) gehört, durch die Wasser hindurchgeleitet werden kann, und daß die Rohrleitungen auf Außenwänden der Haube angeordnet sind.

5. Konverter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Kühlen eines die zweite Öffnung (13) umgebenden Teils der Außenfläche des Behälters (1).

6. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

an dem Behälter (1) ein Mantel (15) befestigt ist, der sich innerhalb eines mit der zweiten Öffnung (13) versehenen Teils des Behälters gegenüber diesem in der Umfangsrichtung sowie in der Längsrichtung erstreckt, daß sich eine Verlängerung (16) der zweiten Öffnung von dem Behälter aus in radialer Richtung zu dem Mantel erstreckt,

daß der Mantel eine Öffnung zum Hindurchleiten der genannten Gase durch den Mantel aufweist, daß der Mantel mit offenen Enden versehen ist, die den Behälter in der Umfangsrichtung umschließen, daß eine Einrichtung zum Zuführen eines Kühlgases zu dem Bereich (20) zwischen dem Behälter und dem Mantel vorhanden ist und

daß die Haube den Mantel in der Umfangsrichtung sowie in der Längsrichtung innerhalb eines Bereichs berührt, der solche Ausmaße hat, daß sie die Öffnung im Mantel des Behälters überdeckt, wenn der Behälter aus seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung gedreht wird.

7. Konverter nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (12) zum Zuführen eines Gases zu dem Material in dem Behälter zur Erleichterung der Raffination.

8. Konverter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Einrichtung zum Zuführen des Kühlgases zu dem genannten Bereich (20) eine Rohrleitung (18, 19) gehört, die sich in der Umfangsrichtung in einem Abstand von dem Behälter (1) erstreckt und eine dem benachbarten offenen Ende des Mantels (15) zugewandte Öffnung aufweist, so daß sich der Behälter zusammen mit dem Mantel gegenüber der Rohrleitung drehen läßt.

9. Konverter nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Einrichtung zum Zuführen von Gas mehrere Blasrohre (12Z) gehören.

10. Konverter nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 und 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Herabsetzen des Gasdrucks in der Haube (14) gegenüber dem Druck der Atmosphäre derart, daß das Entweichen von Gasen aus der ersten Öffnung (6) verhindert wird.

11. Konverter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Haube (14) nur in einem solchen Ausmaß verringert wird, daß ein Ansaugen atmosphärischer Gase über die erste Öffnung (6) verhindert wird.

12. Haube zum Sammeln heißer Gase, die aus einer Öffnung eines sich um seine Längsachse drehenden zylindrischen Behälters austreten, wobei der Behälter insbesondere zu einem Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 11 gehört, gekennzeichnet durch

eine Dichtungseinrichtung (24), die sich in der Umfangsrichtung längs der Ränder der Haube (14) erstreckt und in Reibungsberührung mit dem Behälter (1) steht, eine Dichtungseinrichtung (25), die sich über die Längskanten der Haube erstreckt und in der Längsrichtung in Berührung mit dem Behälter steht, sowie

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eine Einrichtung zum Schwenken der sich in der Längsrichtung erstreckenden Dichtungseinrichtung (25) derart, daß sie außer Berührung mit dem Behälter gebracht wird, wenn sich eine auf dem Behälter vorhandene Ablagerung von Material unter dieser Dichtungseinrichtung hindurchbewegt, so daß die Drehung des Behälters um seine Längsachse nicht behindert wird.

13. Haube nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung.

14. Haube nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Kühleinrichtung ein Netz (11) von Rohrleitungen gehört, durch die Wasser hindurchgeleitet werden kann, und daß die Rohrleitungen auf Außenwänden der Haube (14) angeordnet sind.

15. Haube nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zu der sich in der Umfangsrichtung erstreckenden Dichtungseinrichtung (24) ein flexibles, hitzebeständiges Material (35) gehört und daß eine Einrichtung zum Anpressen dieses Materials an die Umfangsflache des Behälters (1) vorhanden ist.

16. Haube nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß zu der sich in der Längsrichtung erstreckenden Dichtungseinrichtung (25) mindestens eine scnwenkbar gelagerte Metallplatte (26, 26A) gehört, die einen konvex gekrümmten Rand (27, 27A) aufweist, der sich parallel zur Längsachse des zylindrischen Behälters (1) erstreckt und in Berührung mit dem Behälter steht, mindestens eine drehbare Stange (29, 29A), die sich längs der Haube (14) parallel zur Längsachse des zylindrischen Behälters erstreckt, wobei die betreffende Metallplatte an der zugehörigen Stange befestigt ist, sowie eine Einrichtung,

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die dazu dient, de>n konvex gekrümmten Rand der betreffenden Metallplatte im Sinne einer Drehbewegung gegen den Behälter vorzuspannen.

17. Haube nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, mittels welcher der konvex gekrümmte Rand der betreffenden Metallplatte im Sinne einer Drehbewegung gegen den Behälter vorgespannt wird, ein Gegengewicht (90, 90A) aufweist, das an einem durch eine Seitenwand der Haube (14) ragenden Ansatz (91, 91A) der Stange befestigt ist.

18. Haube nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine zwischen jeder Stange (29, 29A) und der Haube (14) angeordnete Gasdichtung (31, 31A).

19. Dichtungsvorrichtung zum Bewirken einer Abdichtung zwischen einem zylindrischen Körper und einer Haube, insbesondere nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei die Abdichtung in der Umfangsrichtung erfolgt, um heiße Gase aufzufangen, die aus einer Öffnung des zylindrischen Körpers austreten, wenn letzterer gedreht wird, gekennzeichnet durch

ein flexibles Band ,(35) aus hitzebeständigera Material und

eine Anpreßvorrichtung zum Vorspannen des Materials gegenüber der Umfangsflache des Körpers derart, daß das Material den Körper (1) reibungsschlüssig umschließt.

20. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Anpreßvorrichtung die folgenden Teile gehören:

ein sich längs des betreffenden ,Randes der Haube (14) erstreckendes, das genannte Material (35) enthaltendes Gehäuse,

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eine Gehäuseöffnung, durch die das Material in radialer Richtung auf den Behälter (1) zu nach innen ragt, ein in dem Gehäuse angeordnetes, an einer von dem Behälter abgewandten Fläche befestigtes Halteband (46), ein Spannband (47), das in dem Gehäuse angeordnet ist und sich in der Umfangsrichtung in einem Abstand von der Umfangsflache des Behälters erstreckt, mehrere zwischen dem Halteband und dem Spannband angeordnete Druckfedern sowie

eine Einrichtung zum Aufbringen einer Zugspannung auf das Spannband derart, daß die Druckfedern das Material gegen den Behälter vorspannen.

21. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Einrichtung zum Aufbringen einer Zugspannung auf das Spannband (47) die folgenden Teile gehören: ,

ein langgestrecktes Bauteil (51), an dem das Spannband befestigt ist,

eine ortsfeste Platte (52) mit einer Öffnung, durch die das langgestreckte Bauteil hindurchragt, eine auf das langgestreckte Bauteil aufgeschobene Schraubenfeder (53), deren eines Ende in Berührung mit der Platte steht,

eine Halteeinrichtung (55) auf dem von der Platte abgewandten Ende der Schraubenfeder, ein mit Gewinde versehener, einen runden Querschnitt aufweisender Abschnitt (56) des langgestreckten Bauteils, der sich innerhalb der Schraubenfeder erstreckt,sowie eine auf dem mit Gewinde versehenen Abschnitt drehbare Mutter (57), die sich an der Halteeinrichtung abstützt und es ermöglicht, die Schraubenfeder zusammenzudrücken, um auf das Spannband eine Zugspannung aufzubringen.

22. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der Platte (52) einen unrunden Querschnitt hat und das langgestreckte Bauteil (51), das dort, wo es sich durch die Platte erstreckt, eine der Form der Öffnung allgemein entsprechende Querschnittsform hat, eng umschließt, so daß sich das langgestreckte Bauteil beim Drehen der Mutter (57) nicht dreht.

23. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Druckfedern als allgemein V-förmige federnde Klammern ausgebildet sind, deren Scheitelabschnitte (50) in Berührung mit dem Spannband (47) stehen, während ihre Enden (5OA, 50B) an dem Halteband (46) anliegen.