DE580214C - Verfahren zur Erzeugung einer Oberflaechenverbrennung fuer chemische, metallurgische und andere Schmelzprozesse - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung einer Oberflaechenverbrennung fuer chemische, metallurgische und andere Schmelzprozesse

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DE580214C
DE580214C DE1930580214D DE580214DD DE580214C DE 580214 C DE580214 C DE 580214C DE 1930580214 D DE1930580214 D DE 1930580214D DE 580214D D DE580214D D DE 580214DD DE 580214 C DE580214 C DE 580214C
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gas
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J10/00Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor
    • B01J10/005Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor carried out at high temperatures in the presence of a molten material

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Description

  • Verfahren zur Erzeugung einer Oherflächenverbrennung für chemische, metallurgische und andere Schmelzprozesse Die sogenannte Ob erflächenverorennung kann nach der bisher vertretenen Anschauung mit Erfolg nur so ausgeführt werden, daß man solche Oxyde als Kontaktkörper verwendet, deren Schmelz- bzw. Verdampfungspunkt über der durch die Flamme hervorgerufenen Temperatur liegt.
  • Es wurde nun die Beobachtung gemacht, daß die Oberflächenverbrennung sich auch im flüssigen Medium zur Übertragung sehr hoher Temperaturen venvenden läßt.
  • Die Erfindung besteht darin, daß man ein zur Oberflächenverbrennung geeignetes Gasgemisch oder die zu mischenden Gase unmittelbar in einen Schmelzfluß einführt, wobei man erstens so hohe Drücke amvendet, daß der Gegendruck der Schmelze. mit Sicherheit überwunden wird, zweitens eine solche Verteilung der in die Schmelze eintretenden Gase vornimmt, daß eine einer Schaumbildung entsprechende Vermischung von Gas und Schmelze sich einstellt, und drittens die Gase in die Schmelze in tangentialer Richtung einführt, so daß Teile der Schmelze in einem durch die Strömungsrichtung der Gase bestimmten Sinne umgexvälzt werden.
  • Der offen kann aus einem Metallgefäß bestehen, das innen mit Schamotte ausgefüttert ist. Zur getrennten Einführung von Luft und Heizgas dienen z. B. zwei tangential angeordnete Düsen.
  • Es ist aber empfehlenswerter, die Einführung der Gase bzw. des Gasgemisches an mehreren Stellen vorzunehmen, indem man z. B. die Düsen kranzförmig in einer Ebene anordnet. Luft und Gas können getrennt eingeführt werden, da sie sich bei der tangential gerichteten Bewegung der Schmelzestetsrichtig mischen.
  • Die tangentiale Anordnung von Einblasedüsen an Öfen ist bereits bekannt, jedoch diente sie bisher einem ganz anderen Zweck; entweder handelte es sich dort um tangential gerichtete Heizflammen, die nicht in die Schmelze eindringen, sondern ihre Oberfläche nur bestreichen, oder um den besonderen Zweck, die Zufuhr von T;Vind und Wasser in Kupol- und Hochöfen einem ständigen\Vechsel zu untenverfen. Dagegen werden bei dem vorliegenden Verfahren Heizgase und Luft in bestimmtem Verhältnis unter entsprechendem Überdruck in eine Schmelze eingepreßt, wobei die tangentiale Anordnung der Düsen dazu dient, die für die Oberflächenverbrennung im flüssigen hIediumnotxvendigecharakteristische Verteilung der Gase in der Schmelze und die Bewegung und Umwälzung derselben in der Einströmungsrichtung hervorzurufen.
  • Bei der Durchführung eines Schmelzprozesses wird der Ofen zunächst mit kleinen Briketts, bestehend aus den Bestandteilen des venvendeten Reaktionsgemisches, gefüllt und nun Heizgas und vorgeheizte Luft eingepreßt und gezündet. Zunächst findet eine gewöhnliche Oberflächenverbrennung statt. Nach kurzer Zeit schmelzen die Briketts, und die Gase treten nunmehr in eine Schmelze oder in eine Suspension von geschmolzenen und ungeschmolzenen Teilen ein, indem sie das Gemisch in der Richtung ihrer eigenen tangentialen Bewegung mitnehmen. Nach dem Austritt aus der Schmelze werden die Gase zur Vorwärmung von neuer Substanz (Reaktionsgemisch und Gas) benutzt.
  • Die Gase werden, um die Bildung von Gassäcken zu vermeiden und um eine schaumartige Verteilung zu erzielen, durch feine Düsen oder Spalten unter einem entsprechenden Überdruck in die Schmelze eingeführt.
  • Der Überdruck ist natürlich von Fall zu Fall stark von dem hydraulischen Gegendruck der Schmelze und der Feinheit der Einblasedüsen abhängig. Im allgemeinen wird ein Überdruck von 0,6 bis o, 8 atü genügen. Von besonderer Bedeutung ist der Überdruck bei Schmelzprozessen, bei denen sich leicht Sinterzonen herausbilden, die der gleichmäßigen Durchdringung mit dem Gasstrom einen erheblichen Widerstand entgegenstellen. Zu dessen Überwindung und zur Herbeiftihrung einer endgültigen Schmelzung ist in diesem Falle die Anwendung enger Düsen und eines hohen Gasdruckes notwendig.
  • In gegebenen Fällen kann man auch KoMe (Kohlestaub, Teeröle usw.) mit den Gasen in die Schmelze injizieren und somit. die Kohle zur Erzeugung der Verbrennungswärme heranziehen, auch kann man die Injektion von Bestandteilen des Reaktionsgemisches damit verbinden.
  • Man kann auch das Verfahren, z. B. um Kalk und Bauxitkohlebriketts in Reaktion zu bringen, in der Weise durchführen, daß man die Ausgangsprodukte nicht mischt, sondern in verschiedenen Schichten übereinander lagert.
  • Für diesen Fall werden mehrere Düsenebenen übereinander vorgesehen. Die Oberflächenverbrennung erhitzt dann zunächst die einzelnen Lagen sehr hoch, und die Schmelzung beginnt gegebenenfalls nach dem Herabsinken des reduzierten Eisens an der Berührungsebene der Schichten aus heterogenen Materialien. Nunmehr läuft der verfliissigte Anteil sehr rasch nach unten, und schließlich treten die Gase in die mehr oder weniger homogene Schmelze ein. Bei dem Verfahren zur Herstellung von Tonerdezement aus Bauxit und Kalk wird oxidierend geblasen.
  • Manchmal ist der Zusatz von die Schmelzung beeinflussenden Substanzen zweckmäßig, die gegebenenfalls bei Eintritt höherer Temperatur wieder verdampfen können; man kann so z. B. Kochsalz mit der Luft direkt in die Schmelze geblasen und auf diesem Wege Alkalien usw. auf Reaktionsgemische einwirken lassen.
  • Beispiel l Kirschgroße Briketts aus einem Gemenge von 4 kg Naturphosphat (mit etwa 35 % P2O5 und 2,5 % Al2O3 + Fe2O3) mit 2 kg Kieselsäure oder reinem Quarzsand werden in den Ofen eingeführt und zunächst als feste Körper im Feuer einer gewöhnlichen Oberflächenverbrennung erhitzt. Ein Leuchtgas-Luft-Gemisch mit stöchiometrischerZusammensetzung wird, jedes Gas getrennt, stark vorgeheizt und mit 0,7 atü (530 mm Hg) in den Ofen eingeführt. Bei ungefähr I6500 schmelzen die eingegebenen Briketts zu einem Calciumphosphat-Kieselsäure-Gemengezusammen.
  • Die Verbrennung des Gasgemisches geht nun nach Art der Oberflächenverbrennung im flüssigen;lledium vor sich. Aus der Schmelze entweichen zuerst kleine mengen, später um I7000 herum der größte Teil des Phosphors in Form von P2O5. Der Ofen wird so lange betrieben, bis keine Phosphorsäure mehr entweicht, darauf zum Teil entleert; nunmehr wird wieder Phosphat und Kieselsäure eingetragen und weiter geblasen. Statt Rieselsäure kann man auch Ton verwenden.
  • Beispiel 2 6 kg schwefelarmer Kupferstein (50 % Cu, 3,5 % FeS) werden zuerst in einem gewöhnlichen Schmelzofen eingeschmolzen und im flüssigen Zustande in den vorgeheizten Oberflächenverbrennungsofen eingegossen, während die Düsen bereits Preßgasflammen (Gasdruck etwa I atü) erzeugen. In der bewegten Schmelze verbrennen dann die durch die Düsen eingeblasenen Gase in feiner, schaumblasenartiger Verteilung. Es wird zunächst mit einem Überschuß an Gas gearbeitet, bis der Schwefel größtenteils verbrannt ist, und sodann wird ein Leuchtgas-Luft-Gemisch (I :5) eingestellt, wobei der Rest des Schwefels verbrennt. Das noch in der Schmelze enthaltene Eisenoxydul wird durch Zusatz von etwa 210 g SiO, verschlackt. Das oxydulhaltige Kupfer wird zuletzt durch Einblasen von Gasüberschuß gepolt. Der Prozeß verläuft bei einer Temperatur von etwa 1300° C, zuletzt bei höherer Temperatur. Die Luft oder das Leuchtgas brauchen daher nicht stark vorgeheizt zu werden. So kann man vor allem auch kupferanne Schlacken verarbeiten.
  • Beispiel 3 6 kg basische tonerdereiche Hochofenschlacke (34 % SiO2, 18 % Al2O3, 40 % CaO, Rest MgO + MnO) werden in flüssigem Zustande in den vorgeheizten Ofen eingegossen. Schon während des Eingießens der flüssigen Schlacke werden durch Einführen eines stöchiometrischen Leuchtgas-L uft-G email sches durch die Düsen Preßgasflammen erzeugt. Bei einem Druck von 0,6 atü werden sodann die Gase getrennt durch zwei Düsenebenen in feiner, schaumblasenartiger Verteilung in die Schmelze eingeführt, verbrennen dort nach Art der Oberflächenverbrennung und heizen die Schmelze weiter. Durch das tangentiale Einblasen der Gase wird die Schmelze selbst umgewälzt und gut durcheinandergemischt. Man erhält eine für den Guß voll Pflastersteinen geeignete Schmelze, die nach beendigter Schmelzung, wie üblich, in Formen vergossen wird.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Erzeugung einer Oberflächenverbrennung für chemische, metallurgische und andere Schmelzprozesse, dadurch gekennzeichnet, daß man die die Verbrennung und Schmelzung unterhalteni den Gase durch mehrere Düsen unter Überdruck; und in tangentialer Richtung in schaumartiger Verteilung in die Schmelze einpreßt, wodurch Teile der Schmelze in einem durch die Strömungsrichtung der Gase bestimmten Sinne umgewälzt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase durch in mehreren Ebenen übereinander angeordnete Düsen in die Schmelze eingeführt werden.
DE1930580214D 1930-06-26 1930-06-26 Verfahren zur Erzeugung einer Oberflaechenverbrennung fuer chemische, metallurgische und andere Schmelzprozesse Expired DE580214C (de)

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DE (1) DE580214C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE749053C (de) * 1940-04-23 1944-11-15 Verfahren zur Durchfuehrung von bei hohen Temperaturen verlaufenden chemischen, metallurgischen oder anderen Schmelzprozessen, z.B. zur Gewinnung von Calciumcarbid, Ferrolegierungen, Schmelzzement

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE749053C (de) * 1940-04-23 1944-11-15 Verfahren zur Durchfuehrung von bei hohen Temperaturen verlaufenden chemischen, metallurgischen oder anderen Schmelzprozessen, z.B. zur Gewinnung von Calciumcarbid, Ferrolegierungen, Schmelzzement

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