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Hugo Reinhard in Oberhausen, Rhld.
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Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Apparat, der
die Mischung mehrerer fester, schüttbarer Stoffe, beispielsweise von Graupen- oder
Sandform, und ihre Behandlung mit Gasen zu erleichtern und zu verbessern gegestattet
Der Apparat besteht aus einer rotierenden, geneigten Trommel, die durch achsenparallele
Wände in Einzelzellen zerlegt ist, und zwar derart, daß diese Unterteilung der Trommel,
bei der Einlauföffnung beginnend, in ihrer weiteren Erstreckung stufenartig vergrößert
wird, so daß sich mit der Entfernung von der Einlaufseite die Anzahl der Einzelzellen
vermehrt.
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An sich ist für die Behandlung von schüttbaren Stoffen mit Gasen
die Verwendung rotierender Trommeln bekannt. Sie haben sich indes auf manchen Gebieten
wenig bewährt, da insbesondere, zum Beispiel bei der Blenderöstung, die Wechselwirkung
zwischen den Röstgasen und dem Mineral unter ungünstigsten Verhältnissen vor sich
geht (vgI. Metallurgie, Zeitschrift für die gesamte Hüttenkunde I9I2, Band 9, Heft
9, Seite 290). Der Mangel hat darin seinen Grund, daß das Verhältnis seines Gasraumes
zum Erzvolumen ein zu ungünstiges ist. Die lichte Weite der rotierenden Muffel ist
im Vergleich zu der zu behandeInden Erzmenge etwa 20 mal zu groß. Daraus ergeben
sich als ungünstige Faktoren schlechte Ausnutzung der Röstluft, schlechte Ausnutzung
der strahlenden Wärme der Muffelwandungen, geringe Leistungsfähigkeit und hoher
Kraftverbrauch.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen, bei Zementrotierern mehrere Teilmuffeln
zu einem einzigen rotierenden Ganzen zu vereinigen, so daß der Rotierer aus entsprechend
geformten Einzelmuffen, z. B. prismatischen Querschnitts, besteht.
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Ebenso ist es für Troclrenzwecke bekannt, das Material durch Bündel
von Trockenkanälen u. dgl. hindurchzuschicken. Demgegenüber unterscheidet sich der
Erffndungsgegenstand einerseits dadurch, daß der Gesamtofenraum durch dünne achsenparallele
Wände in Einzelkanäle zerlegt ist, und daß das Maß dieser Zerlegung von der Einlaufstelle
an stufenartig sich steigert, und evtl. - in der weiteren Erstreckung des Rotierers
z. B. gegen die Auslaufstelle hin wieder verringert oder abwechselnd erhöht und
verringert wird. Diese Einrichtung hat insbesondere für das Abrösten von Schwefelerzen
wie Zinkblende mit erhitzter Röstluft große Bedeutung. Man kann sagen, daß dadurch
die Frage des Röstens sulfidischer Erze durch unmittelbare Einwirkung der Röstluft
mit Umgehung der Außenbeheizung der Rösträume (Muffeln) überhaupt erst gelöst werden
kann.
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Man glaubte bisher dieses Verfahren, welches in der Theorie vorgeschlagen
worden, aber bisher
erfolgreich in die Praxis noch nicht umgesetzt
werden kannte, nur so durchführen zu können, daß man die Röstluft außerordentlich
hoch, z. B. auf rooo , erhitzte. Diese Notwendigkeit war infolge der schlechten
Wärmeleitung des zu röstenden Materials gegeben. Die Verwendung eines in Kanäle
unterteilten Rotierers im Sinne der Erfindung dagegen gestattet die gewonnene Temperatur
bei der Röstung derart auszunutzen, daß die Röstluft mit wesentlich geringeren Temperaturen
zugeführt werden kann, was natürlich von weittragender wirtschaftlicher Bedeutung
ist.
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Ein Apparat nach der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung
dargestellt. In Abb. r ist A eine derartige, mit feuerfestem Material ausgekleidete,
geneigte Trommel, welche auf Rollen a ruhende Leitkränze b und den Zahnkranz c besitzt,
an welchem der Antrieb erfolgt.
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Die innere Einrichtung der TrommelA ist außerdem schematisch in den
Abb. z bis 6 dargestellt. Das Innere der Trommel zerfällt in der Längsrichtung in
verschiedene Stufen.
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Stufe w besteht aus einem Raum, Stufe x aus vier durch Vierteilung
des Raumes w entstandenen Räumen, Stufe y aus I6 durch Vi erteilung jedes Raumes
der Stufe x entstandenen Räumen, z aus 64 durch Vierteilung jedes Raumes der Stufe
y entstandenen Räumen oder Kanälen.
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Stufe yl besitzt wiederum I6 durch Vereinigung von je vier Kanälen
der Stufe z zu einem Raum entstandene Räume und Stufe xt vier durch Vereinigung
von je vier Räumen der Stufe yl zu einem Raum entstandene Räume.
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Die Trennungswände der Räume x1 sind zweckmäßig bis in den Entleerungsrumpf
A1 der Trommel verlängert. Sämtliche Räume oder Kanäle sind in der Längsrichtung
der Trommel gegeneinander offen, so daß je vier Räume oder Kanäle einer Stufe in
je einem Raum der anschließenden Stufe münden. Der Raum w wird durch die Stirnwand
und die vier Räume xl werden durch die Rückwand der Trommel A zum größten Teile
abgeschlossen. Die Trennung der Räume oder Kanäle voneinander in der radialen Richtung
der Trommel wird durch so dünne feuerfeste Platten bewirkt, als es die Rücksicht
auf die Haltbarkeit der Konstruktion zuläßt.
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Die Räume werden alle in quadratischem Querschnitt, am besten mit
abgerundeten Ecken, dargestellt. Es kann aber auch jede andere passende Querschnittsform
gewählt werden; auch kann die Anzahl der Stufen eine größere sein, als dargestellt,
ebenso kann die Teilungsquote für die Räume von Stufe zu Stufe eine andere als die
Zahl 4 sein, sofern alle diese Einrichtungen den weiter unten beschriebenen Zweck
erfüllen.
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B ist ein feststehender Abzug für die Röstgase; er geht zentral durch
die Stirnwand der Trommel A und den Dichtungsring f hindurch und mündet im Raum
w.
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C ist die Lademaschine für das Röstgut, bestehend aus Bunker g, Laderohr
i undSchneckeAt mit Antrieb h.
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D ist ein feststehender Kanal zur Zuführung von Röstluft bzw. von
Feuergasen, in welchen das verjüngte Ende (Entleerungsrumpf A1) der Trommel A hineinragt.
Beide Teile werden durch Dichtungsring e gegeneinander abgedichtet. Von Kanal D
zweigt das SammelrohrE ab, welches zur Aufnahme der fertig gerösteten Charge dient.
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Der Betrieb ist folgender: Nachdem das Innere der Trommeln durch
eine geeignete Hitzequelle bei der ersten Inbetriebsetzung vorgeheizt worden ist,
wird sowohl die Trommel A als auch die Lademaschine C in Bewegung gesetzt. Die Schnecke
lt führt Röstgut in kontinuierlichem Strom in den Raum w.
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Durch die rotierende Bewegung der Trommel wird die Charge kontinuierlich
weiterbefördert, so daß alles Erz nacheinander alle Stufen w-x-yz-yl-xl durchlaufen
muß.
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Die eigenartige Anordnung und Einteilung der Stufen bewirkt nun die
gleichmäßige Verteilung der ankommendGn Charge auf die einzelnen Räume oder Kanäle
jeder Stufe. Das sich an der Peripherie des Raumes w in der Richtung nach x bewegende
Erz muß sich zu annähernd gleichen Mengen in die vier Räume der Stufe x und aus
diesen zu annähernd gleichen Mengen in die I6 Räume der Stufe y und endlich von
hier aus in derselben Weise in die 64 Kanäle der Stufe z verteilen, da immer vier
Räume oder Kanäle einer Stufe in einen Raum der vorhergehenden Stufe münden, an
dessen Peripherie sich eine Erzmenge gleichmäßig vorwärts bewegt.
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Analog findet die gleichmäßige Vereinigung der in den Kanälen z verteilten
Charge in den Stufen yl und xt statt.
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Von beispielsweise 6400 kg in den Raum w geladenen Röstgutes durchlaufen
also je r 6oo kg die vier Räume der Stufe x, je 400 kg die I6 Räume der Stufe y
und je Ioo kg die 64 Räume oder Kanäle der Stufe z und wiederum je 400 kg die I6
Räume der Stufe yl und je I600 kg die vier Räume der Stufe xl. Das ganze Quantum
von 6400 kg wird endlich durch 41 in den Raum E abgeführt.
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Die Konstruktion der Stufen w-x-y, welche die Verteilungsvorrichtung,
und der Stufen yl-xl, welche die Austragsvorrichtung für das Röstgut bilden, gestattet
die Anwendung kleiner Querschnitte an den Verbindungsstellen zwischen der rotierenden
Trommel und den unbeweglichen Teilen des Apparates, wodurch eine leichte Abdichtbarkeit
erzielt wird.
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Durch den Grad der Neigung der Trommel A, durch die regulierbare
Zahl der Umdrehungen
dersetben sowie durch die Anpassung der Erzzufuhrmengen
hat man es in der Hand, das Erz beliebig schnell und in beliebig dicken Lagen durch
die Ofenräume zu führen.
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Durch den Kanal D wird Luft, welche erforderlichenfalls vorher erwärmt
wird, in regulierbarer Menge und unter regulierbarem Druck in die Trommel eingeführt.
Die Gase durchströmen gleichmäßig die einzelnen Räume oder Kanäle der Trommel, bewirken
die Abröstung der Charge und werden mit schwefliger Säure beladen durch den Abzugskanal
B zur weiteren Verwendung aus dem Ofen abgeführt.
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Die technischen Vorteile der Erfindung gehen aus folgendem hervor:
Die Kanäle z, deren lichter Querschnitt ein Quadrat von I50 mm Seitenlänge sei,
ergeben bei 20 m Länge der Kanäle eine gesamte Wandungsfläche von je 12 qm, 64 Kanäle
z bieten mithin zusammen eine Gesamtwandungsfläche von 768 qm dar. Bei einer Stärke
der Trennungswände zwischen den Kanälen z von etwa 20 bis 30 mm läßt sich die Flächenmenge
in einem Raum von 1 500 X r 500 X 20 000 mm = 45 cbm unterbringen, so daß also pro
I cbm Ofeninhalt zwischen den Umfassungswänden etwa I7 qm Fläche zur Verfügung stehen.
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Im Vergleich hiermit ergeben die bisher bekannten rotierenden Trommeln,
welche nur einen Raum zur Aufnahme des Röstgutes besitzen, ebenfalls auf die Größe
von 45 cbm Inhalt berechnet, eine Gesamtwandungsfläche von etwa IIo qm oder pro
I cbm Ofeninhalt 2,45 qm; dies ergibt etwa den siebenten Teil der Flächen der vorliegenden
Konstruktion.
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Je größer der Querschnitt der Ofentrommel und je kleiner der Querschnitt
der Kanäle - gewählt wird, desto mehr verschiebt sich das Verhältnis der Flächen
zum Ofeninhalt zugunsten der beschriebenen Konstruktion.
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Auf der Entwicklung größtmöglichster Flächenmengen, welche durch
sehr dünne Wandungen bzw. durch sehr niedrige und schmale lichte Räume voneinander
getrennt sind,. beruht das Wesen der Erfindung.
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Bei der Behandlung in den beschriebenen Röstöfen bietet die gleiche
Menge Röstgut pro 1 cbm Ofeninhalt den Röstgasen eine etwa siebenmal so große Angriffsfläche
dar wie bei den Großraumtrommeln. Die nicht von Röstgut bedeckten Ofenflächen wirken
durch Ausstrahlung der Hitze auf das Röstgut; auch hierbei ist das Verhältnis der
Flächen wie 7 : I zugunsten der beschriebenen Erfindung. Dabei ist die Wirkung der
Ausstrahlung eine viel intensivere infolge der kleinen lichten Querschnitte und
die Wärmeleitung von einem Kanal zum anderen eine sehr gute infolge der sehr dünnen
Trennwände. Die Umwälzung und Durchmischung des Röstgutes durch die rotierende Bewegung
der Trommel ist bei der dünnen Lage der Charge in den Kanälen eine äußerst kräftige,
so daß die einzelnen Teilchen des Erzes sehr häufig mit den aktiven Röstgasen in
Berührung kommen.
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Alle diese Momente bewirken, worauf es namentlich bei der Erfindung
ankommt, eine weitgehende Ausnutzung der durch das Verbrennen des Schwefels des
Röstgutes erzeugten Eigenhitze, da für die Wechselwirkung der Wärmeentwicklung,
der Wärmestrahlung, der Wärmeleitung und der Wärmeströmung die günstigsten Bedingungen
geschaffen sind.
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Das vorstehend an dem Beispiel der Abröstung von Blenden Erläuterte
gilt ganz allgemein für die Behandlung fester schüttbarer Körper mit Gasen. Ebenso
ist, ganz abgesehen von der Behandlung mit Gasen, der Apparat zur Herstellung von
Mischungen fester Körper vorzüglich geeignet, da die nach dem Durchlaufen des Apparates
erzielten Gemische außerordentlich homogen sind. Für die Benutzung des Apparates
als Mischapparat empfiehlt es sich, die stufenartige Steigerung und Verringerung
der Unterteilung im Verlaufe der Trommellänge mehrfach abzuwechseln.
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PATENT-ANSPRÜCHE : I. Apparat zum Mischen fester schüttbarer Stoffe
oder zum Behandeln solcher mit Gasen in Form einer rotierenden, durch Zwischenwände
längsgeteilten Trommel, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilung von der Beschickungsstelle
beginnend, durch Einbau weiterer Längswände in der weiteren Erstreckung der Trommel
stufenartig gesteigert ist.