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Beschreibung
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Drehrohrofen mit den
Ofeninnenraum aufteilenden Einbauten.
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Es ist bekannt und üblich, daß Drehrohröfen in Inneren des eigentlichen
Drehrohrs verfahrensbedingte Einbauten aufweisen, beispielsweise Einrichtungen zur
Umwälzung und Fortbewegung des zu behandelnden Reaktionsguts oder auch Einrichtungen
zur Aufteilung des Ofeninnenraums.
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So beschreibt die DE-AS 11 03 836 einen Drehrohrofen, welcher über
einen Teil seiner Länge durch radiale Trennwände aus hitzefestem keramischem Materiali
in Längsabteile unterteilt ist, wobei in diesem Fall die Trennwände mittels in radialer
Richtung federnder Teile mit dem Ofenmantel verbunden sind. Auch die DE-AS 23 32
626 beschreibt einen solchen Drehrohrofen mit Einbauten, beispielsweise Sterneinbauten,
die mit stabförmigen, nach außen gerichteten Halteelementen gleichtend in Ausnehmungen
der ausgemauerten Drehrohrofenwand sitzen. Diese in Längsrichtung des Drehtohrs
verlaufenden Trenneinbauten dienen dazu, das zu behandelnde Reaktionsgut und die
Reaktionsgase in einzelne kleinere Ströme zu unterteilen.
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Drehrohröfen werden insbesondere in der Zementindustrie und für metallurgische
Verfahren angewandt und ermöglichen die kontinuierliche Herstellung der gewünschten
Produkte durch Feststoffreaktionen in einer gezielten Gasatmosphäre, die in der
Regel im Gegenstrom zu dem zu behandelnden Reaktionsgut geführt wird. Beispielsweise
erzeugt man pulverförmiges Wolfram oder Molybdän durch Calcinieren von Ammoniumparawolframat
bzw. Ammoniummolybdat, wobei Wolframoxid (WO3) bzw. Molybdänoxid (MO3)
anfallen,
welche Oxide dann mit Wasserstoff zu den entsprechenden pulverförmigen Metallen
reduziert werden.
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Dabei ist es möglich, die Calcinierung der Ammoniumverbindung unter
Bildung der entsprechenden Oxide und deren anschließende Reduktion mit Wasserstoff
in einem Drehrohrofen zu bewirken, wozu dieser in Reaktionszonen aufgeteilt ist,
in denen unterschiedliche Verfahrensbedingungen angewandt werden. Hierbei besteht
nun ein Bedürfnis dafür, die in dem Drehrohr und insbesondere den darin vorliegenden
einzelnen Reaktionszonen vorherrschenden Reaktionsbedingungen gezielt und in einfacher
Weise variieren zu können, um in dieser Weise eine Optimierung des Herstellungsprozesses
zu erreichen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen
Drehrohrofen der eingangs angegebenen Gattung dahingehend zu verbessern, daß eine
einfache und gezielte Variation der Reaktionsbedingungen in dem Drehrohr bzw. in
unterschiedlichen Bereichen des Drehrohrs, erreicht werden kann.
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Diese Aufgabe wird nun gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des
Drehrohrofens gemäß Hauptanspruch. Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte
Ausführungsformen dieses Erfindungsgegenstandes.
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Die Erfindung betrifft somit einen Drehrohrofen mit den Ofeninnenraum
aufteilenden Einbauten, der dadurch gekennzeichnet ist, daß als Einbau mindestens
eine quer zur Drehrohrachse verlaufende, das Ofenlumen auf einen Ringspalt verringernde
Stauscheibe vorgesehen ist. Mit Hilfe dieser Stauscheiben wird ohne Beeinträchtigung
der Beweglichkeit des über die Innenseite des Drehrohrs geförderten Reaktionsguts
der Querschnitt des Drehrohrs bzw. das Ofenlumen vermindert, wodurch die Strömungsge-
schwindigkeit
des durch das Drehrohr strömenden Reaktionsgases entsprechend gesteigert wird. Hierdurch
lassen sich günstigere Reaktionsbedingungen einstellen, so daß letztlich eine kürzere
Reaktiönsdauer möglich wird.
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Weiterhin kann man durch das Afibringen dieser Stauscheiben eine Taupunktsteuerung
in dem Drehrohr bewirken und damit die Eigenschaften des ahfallenden pulverförmigen
Produkts gezielt beeinflussen.
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Die Stauscheiben des erfindungsgemäßen Drehrohrofens liegen vorzugsweise
in Form von Platten vor, deren Dicke gering ist im Vergleich zu den Abmessungen
in der Querrichtung zur Drehrohrachse. Es ist jedoch auch möglich, Stauscheiben
in Form von Körpern vOrzusehen, die nicht nur den freien Querschnitt des Drehrohrs
verringern, sondern sich auch in der Längsrichtung des Drehrohrs erstrecken und
daher größere Wegstrecken ergeben, in denen die Reaktionsgase mit erhöhter Geschwindigkeit
bewegt werden. Vorzugsweise sind die Stauscheiben in Form von kreisförmigen Platten
oder rotationssymmetrischen Rorperh vorgesehen. Allerrings ist es auch möglich,
den Stauscheiben in bezug auf die Form des Drehrohrs unterschiedlich auszubilden.
So müssen die plattenförmigen Stauscheiben nicht unbedingt kreisförmig ausgebildet
sein, sondern können auch halbmondförmig, polygonal oder dergleichen ausgebildet
sein.
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Gleiches trifft auch auf die in Form von Körpern vorliegenden Stauscheiben
zu, welche Von der Kreisform abweichende Querschnitte besitzen und auch in der Längsrichtung
des Drehrohrs unters¢hiedliche Abmessungen aufweisen können und statt beispielsweise
in Zylinderform in Form von Rotationselipsoiden und dergleichen vorliegen können.
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Erfindungsgemäß ist es weiterhin bevorzugt, daß die Stauscheiben jeweils
in bei unterschiedlichen Bedingungen be-
triebenen Reaktionszonen
des Drehrohrs angeordnet sind, wobei die in den unterschiedlichen Reaktionszonen
vorliegenden Stauscheiben in Abhängigkeit von den dort anzuwendenden Verfahrensbedingungen
in bezug auf die Innenform des Drehrohrs unterschiedlich geformt sein und beispielsweise
andersartige Querschnittsflächen und/ oder Längsdimensionen aufweisen können.
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Einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß sind
die Stauscheiben lösbar an der Innenwand des Drehrohrs befestigt, so daß ein Austausch
der Stauscheiben nicht nur zu ihrer Wartung möglich ist, sondern auch dazu, die
Reaktionsbedingungen innerhalb der betreffenden Reaktionszone gezielt zu verändern.
So kann durch Einführen einer das Ofenlumen stärker verringernden Stauscheibe oder
eines entsprechenden Staukörpers die Strömungsgeschwindigkeit der Reaktionsgase
gezielt verändert werden, so daß die in dieser Reaktionszone ablaufenden Umsetzungen
entsprechend beeinflußt werden.
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Die Stauscheiben-und die dafür notwendigen Befestigungseinrichtungen
bestehen vorzugsweise aus einem hitzebeständigen und gegenüber den in dem Drehrohrofen
zu behandelnden Reaktionsteilnehmern inerten Material, beispielsweise aus einem
Keramikmaterial, einem hitzebeständigen inerten Metall oder eine entsprechende Metalllegierung
oder dergleichen.
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Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung
durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehrohrofens und
Fig.
2 eine Schnittansicht des in der Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Drehrohrofens
längs der Linie A-A.
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Der in der Fig. 1 dargestellte Drehrohrofen 1 umfaßt ein durchlaufendes
Drehrohr 2, welches mit Ofenwicklungen 3, 4 und 5 versehen ist, welche die Ausbildung
von Reaktionszonen ermöglichen, die bei unterschiedlichen Bedingungen, insbesondere
Temperaturbedingüflqen, betrieben werden können.
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Die Ofenwicklungen 3, 4 und 5 sind von einer Isolationshülle 6 umgeben.
Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, sind im Inneren der Drehrohrs 2 innerhalb der
Reaktionszonen 3, 4 und 5 Stauscheiben 7 vorgesehen, welche in Form von kreisförmigen
Platten vorliegen, die das Ofenlumen auf einen Ringspalt 8 verringern, ein Sachverhalt,
der aus der Querschnittsdarstellung der Fig. 2 ohne weiteres zu erkennen ist. Diese
Stauscheiben 7 sind, wie es ebenfalls aus der Fig. 2 entnommen werden kann, mit
Hilfe der Befestigungseinrichtungen 9 an dem Drehrohr 2 befestigt, und zwar vorzugsweise
mit Hilfe einer Lösdren Einrichtung, die das Austauschen oder Auswechseln der Stauscheiben
7 ermöglicht.
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Der Drehrohrofen 1 ist sonst in üblicher Weise ausgebildet und umfaßt
die notwendigen Auflager 10, eine Kühleinrichtung 11 und Einrichtungen 12 und 13
zur Zufuhr von Reaktionsgasen und die Schleuse 14 ur Abfuhr des erhaltenen Produkts.
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Beim Betrieb des Drehrohrofens wird auf der einen Seite des Drehrohrs
2 das zu behandelnde Ausgangsmaterial über den Aufgabetrichter 15, der mit einer
Förderschnecke 16 ausgerüstet ist, eingeführt, während auf der anderen Seite des
Drehrohrs die notwendigen Reaktionsgase, beispielsweise über die Leitung 12 feuchter
Wasserstoff und über die Leitung 13 eine trockene Mischung aus Wasserstoff und Stickstoff
zugeführt und das gebildete Produkt über die Schleuse 14 abgeführt werden. Die bei
der Reaktion gebildeten Gase werden im vorderen Bereich des Drehrohrs 2 über die
Leitung 17 abgeführt.
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Es ist ersichtlich, daß es ohne weiteres möglich ist, durch Beeinflussung
der Form, der Lage, der Anzahl und der Größe der Stauscheiben optimale Bedingungen
für den ablaufenden Prozeß einzustellen und damit die in dem Drehrohrofen ablaufenden
Prozesse zu optimieren.
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Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.
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Beispiel Man bewirkt die Herstellung von pulverförmigem Wolfram aus
Ammoniumparawolframat in einem Drehrohrofen mit einem Drehrohr mit einer beheizten
Länge von 4500 mm und einem Drehrohrdurchmesser von 440 mm. Das Drehrohr ist um
19 zur Waagerechten geneigt, wird mit einer Drehzahl von 1,4 min betrieben und besitzt
vier Regelzonen, in denen Temperaturen von 850, 950, 1000 und 10500C aufrechterhalten
werden. Der Wasserstoffdurchsatz beträgt 130 m3/h, wobei der Taupunkt -600C beträgt.
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Bei der Durchführung der Calcinierung und der Reduktion von Ammoniumparawolframat
unter Anwendung dieser Bedingungen erzielt man eine Durchsatzleistung von 25 kg
Wolframpulver pro Stunde mit einer Korngröße von 2 ßm.
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Durch die erfindungsgemäße Anbringung von drei Stauscheiben in der
zweiten, dritten und vierten Zone ergibt sich eine Steigerung der Leistung der Anlage
bei gleichen Verfahrensbedingungen auf 30 kg Wolframpulver pro Stunde, welches ebenfalls
eine Korngröße von 2 ßm aufweist. Dies bedeutet, daß beim Betrieb der Anlage mit
gleicher Leistung ein höherer Reduktionsgrad erzielt wird, was wiederum zur Folge
hat, daß ein Produkt mit einem niedrigeren Restsauerstoffgehalt erhalten werden
kann.
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Daraus ist ersichtlich, daß der erfindungsgemäße Drehrohrofen eine
erhebliche Verbesserüng gegenüber den herkömmlichen Drehrohröfen dieser Art darstellt,
wobei ersichtlich ist, daß dieser Drehrohrofen nicht nur für metallurgische Prozesse,
sondern auch für andersartige Reaktionen angewandt werden kann, die kontinuierlich
in einem Drehrohrofen durchgeführt werden können.
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