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Drehrohrofen zur Durchführung exothermer Reaktionen Beim Rösten von
Kies z. B. zeigt sich, daß etwa 5 % der im Drehrohrofen entwickelten Wärme
mit den Abbrand den Ofen verlassen, daß weitere 6o °1o der Wärme mit den Röstgasen
abziehen und daß der Rest von 35 °% durch die Ofenwandungen abgegeben wird. Diese
Werte gelten natürlich nur für einen Ofen von bestimmten Abmessungen und für die
Abröstung eines bestimmten Gutes. Will man nun'die Leistung eines derartigen Ofens
steigern, so ist dies nicht ohne weiteres durch Zuführung entsprechend größerer
Mengen von Röstgut und von Röstluft möglich, weil dann im Ofen eine so hohe Wärmeentwicklung
und so hohe Arbeitstemperaturen auftreten müßten, daß das Röstgut anfangen würde
zu sintern bzw. zu schmelzen. Da man sehr oft beim Rösten von Schwefelkies zwecks
Erreichung der höchsten Ofenleistung die Temperatur an der obersten Grenze hält,
so besteht bei einer derartigen Ofenführung ohnedies -schon die dauernde Gefahr
einer Störung des Betriebes durch auftretende Sinterung.
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Es ist also zwecks Sicherung des Betriebes bzw. zwecks Steigerung
der Ofenleistung unbedingt erforderlich, daß die zu hohe Wärmeentwicklung im Ofen
unschädlich gemacht wird.
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In dieser Richtung liegende Vorschläge sind bereits bekannt. Z. B.
ist die Zugabe von Abbrand zum frischen Röstgut und die Rückführung von Röstgasen
in den Drehrohrofen vorgeschlagen worden. Diese Vorschläge bedingen indessen, falls
sie wirksam sein sollen, eine wesentliche Erhöhung der Geschwindigkeit des Gutes
bzw. der Röstgase im Ofen, die mit Rücksicht auf allerlei Unzuträglichkeiten, z.
B. größere Staubentwicklung, besser zu vermeiden wäre.
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Ferner ist bekannt, das Röstgut in der Zone stärkster Hitzeentwicklung
zu kühlen. Durch eine ummittelbare Kühlung des Röstgutes wird aber der Röstvorgang
stark verzögert und die Durchsatzleistung des Röstofens entsprechend vermindert.
Dieser Übelstand tritt auch ein, wenn nach einem anderen bekannten Verfahren für
die Röstung von Pyrit zwei Drehrohröfen benutzt werden, von denen der erste den
Pyrit bis auf einen der Formel FeS entsprechenden Schwefelgehalt abröstet, während
die völlige Abröstung in dem zweiten Drehrohrofen vor sich geht: denn bei diesem
Verfahren war der erste Ofen mit in Richtung der Drehachse verlaufenden ' luftgekühlten
Schaufeln versehen, durch die ebenfalls Wärme aus dem Röstgut unmittelbar abgeführt
wurde.
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Erhebliche Nachteile haben auch andere Verfahren, nach denen man große
Mengen überschüssiger Luft durch zu heiß gehende Ofenzonen führt _ oder Wasser oder
andere Flüssigkeiten auf das in diesen Zonen befindliche
Gut aufspritzt.
Werden Flüssigkeiten in einen heilten Drehrohrofen eingespritzt, so leidet das Mauerwerk
des Ofens stark. Außerdem entstehen vielfach unerwünschte Nebenreaktionen, durch
die die Erzeugnisse des Röstverfahrens geschädigt werden können. Beim Einblasen
überschüssiger Luft kann es leicht vorkommen, daß die Röstung nicht gedämpft, sondern
im Gegenteil noch beschleunigt und die Temperaturen im Ofen weiter erhöht werden.
Auch die gleichfalls bekannte mittelbare Kühlung der heißen Zonen eines Drehrohrofens
durch ein Kühlrohr, das in der Achse des Ofens angeordnet ist, hat noch erliebliche
Nachteile. Die Stellen der höchsten Temperaturen im Drehrohrofen liegen näiniich
an der Innenoberfläche des Ofenmauer-Nverks und an der Oberfläche des Erzbettes,
an der die Reaktion des im Gut enthaltenen Schwefels mit dem Sauerstoff der Ofengase
am lebhaftesten verläuft. Der Weg der Wärmestrahlung; von diesen Stellen des Ofens
zu dem in der Ofenachse angeordneten Kühlrohr ist also verhältnismäßig groß und
die Kühlwirkung entsprechend gering.
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Dieser Nachteil wird durch die Erfindung beseitigt. Erfindungsgemäß
bestehen die Kühlein richtungen im Innern des zur Durchführung exothermer Reaktionen,
z. B. zum Abrösten von Kiesen und anderen Sulfiden, dienenden Drehrohrofens aus.
einem System von mehreren z. B. parallelen Rohren. Diese sind in einer oder mehreren
heißen Zonen des Drehrohrofens freiliegend in der Nähe der Ofenwand angeordnet und
stehen an ihren Enden mit Zu- und Abführungen für ein Kühlmittel in Verbindung,
die den Ofenmantel durchbrechen und in außen am Ofenmantel angeordnete Leitungen
o. dgl. münden.
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Der Wärmeaustausc:i wird mittels dieser Einrichtung sehr vollkommen.
Trotzdem ist nicht zu befürchten, daß der Baustoff der Kühleinrichtung infolge zu
starker Erhitzung vorzeitig zerstört wird, da man es in der Hand hat, den Querschnitt
des Kühlsystems entsprechend klein und die Menge des pro Einheit Querschnittsfläche
durch die Kühlrohre geschickten Kühlmittels entsprechend groß zu halten. Dadurch,
.daß erfindungsgemäß die Kühlflächen in unmittelbarer Nähe der Stellen des Ofens
liegen, an denen die höchsten Temperaturen sich entwickeln, kann die Wärmeabführung
nicht nur sehr intensiv, sondern auch ungewöhnlich gut regelbar gestaltet werden.
Trotzdem wird erfindungsgemäß die überschüssige Wärme nicht dem Röstgut unmittelbar,
sondern der Gasatmosphäre des Ofens entnommen, da ja das Kühlsystem im Ofen freiliegend
angeordnet ist. Demgemäß kann, obwohl die Kühlung äußerst intensiv gestaltet werden
kann, eine Verzögerung der exotherinen .Reaktion durch unmittelbaren Wärmeentzug
nicht eintreten. Man. hat es dabei durch geeignete Abmessung des Kühlrohrsystems
und durch die Menge des Kühlmittels, die aufgewendet wird, in der Hand, eine beliebige
Wärmemenge aus dem Ofen abzuführen.
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Als Träger für diese Wärme kann z. B. Luft benutzt werden, die unter
Anwendung natürlichen oder künstlichen Zuges oder Druckes, z. B. mittels eines Ventilators,
gefördertwird. In manchen Fällen ist es auch vorteilhaft, z. B. zwecks Verringerung
der absoluten Gasmenge, die durch das Kühlsystem zu führen ist, Gase mit hoher spezifischer
Wärme z. B. Kohlensäure, gaüch- oder Röstgase, als Kühlmittel zu verwenden. Derartige
Gase werden, da sie einen gewissen Wert darstellen, zweckmäßig im Kreislauf verwendet,
z. B. in der Weise, daß sie nach Austritt aus dem Kühlsystem außerhalb des Ofens
gekühlt und wieder in das Kühlsystem zurückgeführt werden. Die Wärme des Kühlmittels
kann in allen Fällen außerhalb des Ofens noch irgendwie nutzbar gemacht werden.
So kann man z. B. mit dem Kühlmittel das zu behandelnde Gut völlig oder teilweise
trocknen.
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Durch die Erfindung ist es nicht nur möglich, die @ Temperaturen im
Drehrohrofen besser zu regeln, man kann auch mit demselben Ofen wesentlich größere
Leistungen erzielen. Bei manchen Verfahren beobachtet man, daß im Drehrohrofen mehrere
Zonen mit hoher Temperatur auftreten. In diesen Fällen ist es natürlich ohne weiteres
möglich, ein besonderes Rohrsystem für jede dieser Zonen vorzusehen. Das Kühlmittel
kann dabei auf die einzelnen Rohrsysteme aus einer gemeinsamen .Hauptzuführungsleitung
verteilt werden. Natürlich sind auch andere Führungen des Kühlmittels möglich, und
es kann auch ein einziges Kühlsystem für mehrere heiße nebeneinanderliegende Zonen
desselben Ofens vorgesehen werden, in der Weise, daß dieses Kühlsystem durch sämtliche
Zonen hindurchreicht. Jedes Rohr des Kühlsystems kann durch besondere Zu- und Abführungen
durch den Ofenmantel hindurch mit der Zu- und Ableitung des Kühlmittels verbunden
sein, oder es können die Rohre des Systems oder einzelne Rohrgruppen innerhalb des
Ofens an ihren Enden miteinander, z. B. durch Ringleitungen, verbunden werden, von
denen aus dann die Zu- und Abführung des, Kühlmittels erfolgt.
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Sind nur geringe Kühlmittelmengen erforderlich, so kann die -Kühlung
oft schon mit natürlichem Zug bewirkt werden, der z. B. dadurch erzeugt wird, daß
über den Öffnungen im Ofenmantel, durch die das Kühlmittel abströmt, eine -Haube
mit Abzugsschlot angeordnet
wird. Werden größere Kühlmittelmengen
erforderlich oder müssen größere Gasgeschwindigkeiten im Kühlsystem aufrechterhalten
werden, so empfiehlt es sich, das Kühlmittel durch Gebläse, Ventilatoren, Strahlapparate
u. dgl. zu fördern.
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Die Kühleinrichtung kann, sofern billigere Baustoffe nicht genügen,
aus hitzebeständigen, korrosionsfesten Baustoffen hoher Wärmeleitfähigkeit, wie
Edelstahl-, Chrom-Niekel-, Chrom-Nickel-Kobalt-, chrom- oder nickelhaltige Legierungen
oder anderen den jeweiligen Temperatur- und Gasverhältnissen angepaßten Legierungen,
gefertigt -werden. Im allgemeinen können für die Kühleinrichtung glatte Rohre verwendet
werden. Zur Verbesserung der Wärmeübertragung können die Rohre aber auch außen oder
innen oder gleichzeitig außen und innen mit Rippen oder ähnlichen die Wärmeleitfähigkeit
verbessernden Ansätzen versehen werden.
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Die Zeichnung diene zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
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In Abb. i ist die Erfindung beispielsweise im Längsschnitt dargestellt.
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Abb. 2 ist ein Schnitt nach A-B in Abb. i. Eine andere Ausführungsform
der Erfindung, ebenfalls im Längsschnitt, zeigt Abb. 3.
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Abb. 4 ist ein Schnitt nach C-D in Abb. 3. Der Drehrohrofen i ist
allseitig geschlossen. Die Materialaufgabe erfolgt durch das Zuführungsrohr 2 und
die Rutsche 2a, der Austrag des abgerösteten Kieses durch eine Austragseinrichtung
3. - Die für die Reaktion, z. B. Röstung, erforderliche Luft wird durch regelbare
Öffnungen q. in den Ofen eingeführt, die im Mantel des Ofens und gegebenenfalls
in der unteren Stirnseite in geeigneter Anzahl und Verteilung vorgesehen sind. Im
Ofen, und zwar an der Stelle, an der erfahrungsgemäß die höchste Temperatur herrscht,
ist ein Rohrsystem 5 angebracht. Dieses besteht beispielsweise nach Abb. i und 2
aus einer Reihe von parallel zur Ofenachse liegenden. Rohren 6, die an ihren Enden
in je eine Ringleitung 7 und 8 enden. Die Kühlluft wird aus einer Anschlußleitung
g über den Zuführungs- und Verteilerkopf io und eine sich mit dem Ofen drehende
Rohrleitung i i in die Ringleitung 7 eingeführt, von wo sie durch die parallelen
Rohre 6 des Kühlsystems in die obere Ringleitung 8 strömt. Von dieser wird sie durch
die Rückführleitungen 12 zum Verteilerkopf io und in die Rohrleitungen 13 weitergeleitet.
Durch Regelung der zugeführten Luftmengen mittels der Ventile 1¢ hat man es .in
der Hand, eine beliebige Wärmemenge aus dem Ofen abzuführen. Die Zu- und AbführleitLmgen
sind zweckmäßig doppelt auszuführen, um eine gleichmäßige Beaufschlagung des Rohrsystems
zu erzielen.
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Abb. 3 zeigt eine andere Ausführungsform. Es sind hier verschiedene
Kühlrohrsysteme 18 in verschiedenen Ofenzonen vorgesehen. Die Kühlluft wird etwa
in der gleichen 'Weise wie bei der Einrichtung nach Abb. i aus den Zuführungsleitungen
i i, vom (nichtgezeichneten) Verteilerkopf. io (in Abb. i) kommend, in die Kühlsysteme
eingeleitet.- Die Menge der Kühlluft für jedes einzelne Kühlsystem ist durch Ventile
i9 einstellbar, so daß man aus den verschiedenen Kühlsystemen und den dazugehörigen
verschiedenen Ofenzonen verschieden große Wärmemengen abführen kann. Die heiße Luft
tritt durch die Sammelleitungen 2o in einen aus zwei Teilen 15 und 16 bestehenden
Ringsammelkanal. Der Teil 15 ist auf dem Ofenmantel befestigt und dreht sich mit
diesem, während der Teil 1(i feststeht und einen Schlot 17 trägt, durch den die
heißen Gase in die Atmosphäre geleitet werden.
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Bei der Gasführung gemäß Abb. i kann das heiße Gas -von der Leitung
13 aus in einen Kühler oder Wärmeaustauscher geleitet werden, hier gekühlt und dann
wieder durch die Leitung 9 zum Kühlsystem in den Ofen zurückgeführt werden.