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Flammofen Die Erfindung hat einen Schmelzofen zum Gegenstand, in dem
pulverförmige Stoffe sämtlichen Behandlungsverfahren des Calcinierens und Röstens
unterworfen werden können. Es sind derartige Öfen bekannt, die aus einem Schmelzherd
und einem darüber angeordneten Schacht bestehen, in dem die in einem Gase in Schwebe
gehaltenen pulverförmigen Stoffe verarbeitet werden. Während in dem Schacht das'
Behandlungsgut erhitzt wird, findet in dem darunterliegenden Herd ein Schmelzen
des Gutes statt. In den zylindrischen Schacht münden an geeigneten Stellen Einlässe
für Verbrennungsluft und gegebenenfalls auch .ein oder mehrere Brenner für Gas,
Schweröl, Brennstoffstaub o. dgl.; ebenso ist der Schmelzherd mit einem oder mehreren
Brennern ausgerüstet.
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Gemäß der Erfindung wird ein derartiger Ofen mit einer Beschickungsvorrichtung
versehen, in die das Gut tangential eingeführt wird, und ebenfalls werden gemäß
der Erfindung die in dem Schacht einmündenden Brenner und Lufteinlässe tangential
angeordnet.
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Die Beschickungsvorrichtung gemäß der Erfindung wird von einem zylindrischen
Aufsatz mit kleinerem Durchmesser als der Schacht gebildet. In diesem Aufsatz wird
ein an seiner Spitze offener, umgestülpter Trichter eingesetzt, und der Übergang-
in den Schacht zwischen Trichter und Aufsatz wird durch vorzugsweise gekrümmte Schaufeln
gebildet.
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Hierdurch wird die Leistung eines Schmelzofens wesentlich erhöht.
Bekanntlich sind sehr hohe Temperaturen, die bis 16oo° gehen können, bei diesen
Verfahren notwendig, um das Gut auf diese Temperatur zu bringen, und eine gewisse
Zeitspanne erforderlich, die in dem Ofen gemäß der Erfindung gegenüber bisher bekannten
Öfen ganz wesentlich herabgesetzt werden kann. Das ist darauf zurückzuführen, daß
durch die besondere Art der Einleitung des Gutes in den Ofen eine große Kontaktfläche
für den Wärmeübergang zwischezl dem Gut und dem Heizstrom geschaffen wird. In dem
Schacht wird das Behandlungsgut bereits so hoch erhitzt, daß dem Herd selbst ein
bereits flüssiges Erzeugnis zugeführt wird. Seine Aufgabe besteht dann nur noch
darin, die Verflüssigung des Gutes noch etwas zu steigern und eine Dekantierung
des Gutes herbeizuführen, falls der Schmelzvorgang von Reaktionen begleitet ist.
Dabei wird das Dekantieren oder das Weiterfließen der flüssigen Masse im Inneren
des Herdofens erleichtert.
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Bei dem bekannten Schmelzofen erfolgte der Schmelzvorgang erst in
dem Herd selbst. Das bedingt aber einen größeren Verbrauch an.Brennstoff, weiterhin
einen erheblich größeren Raumbedarf für den Ofen und damit höhere Anlagekosten sowie
infolge der längeren
Behandlungsdauer auch höhere Betriebskosten.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbei-, spiel der Erfindung dargestellt.
,# Der Ofen enthält einen zylindrischen: Schacht i, der in seinem oberen Teil mit
einem zylindrischen Aufsatz 2 in Verbindungsteht, in den tangential ein Rohr 3 einmündet.
Durch dieses Rohr erfolgt die Beschickung mit dem Behandlungsgut, das zuvor in den
pulverförmigen Zustand übergeführt worden und in irgendeinem geeigneten gasförmigen
Mittel in Suspension enthalten ist.
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Im Inneren des zylindrischen Aufsatzes 2 ist ein umgestülpter Trichter
4 angeordnet, dessen Spitze mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Saugventilator
in Verbindung steht und dessen weites Ende mit der Wandtalg des zylindrischen Aufsatzes
über vorzugsweise gekrümmte Schaufeln 5 verbunden ist, die auf den ganzen Umfang
gleichmäßig verteilt sind und zwischen denen der Stoff und das gasförmige Mittel
hindurchtreten müssen, um in den Ofenschacht i @zu gelangen.
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Verbrennungsluft kann unter Druck in einen Ringraum 6 eingeführt werden,
aus dem sie durch freie Öffnungen 7 in den zylindrischen Ofenschacht i gelangt,
gegebenenfalls in tangentialer Richtung.
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Ferner ist ein Brenner 8 für das Gas, Schweröl, pulverförmigen Brennstoff
o. dgl. vorgesehen, dessen Flamme tangential in den zylindrischen Ofenschacht i
eintritt und während des Betriebs des Ofens infolge des inneren Unterdrucks, den
der Saugventilator erzeugt, nach oben steigt, so daß sie in Berührung kommt mit
dem kreisend niedergehenden Strom des Behandlungsgutes.
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Der Durchmesser des Aufsatzes 2 ist wesentlich geringer als derjenige
des Schachtes i. In seinem unteren Teil mündet der zylindrische Schacht i in einen
Flammofen 9, der sehr kleine Abmessungen besitzen kann und der mit Abzugsöffnungen
io bzw. i i für das Schmelzbad und die oben schwimmenden Schlacken versehen ist.
In den Ofen 9 können ein oder mehrere Brenner 12 ähnlich dem Brenner 8 einmünden.
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Die Wirkungsweise des Ofens ist die folgende: Das pulverförmige Bebandlungsgut,
das sich in dem gasförmigen Mittel in Suspension befindet und, falls erforderlich,
mit gleichfalls pulverförmigen Schmelzmitteln oder anderen Stoffen gemischt ist,
wird tangential in den zwischen dem Trichter 4 und dem zylindrischen Aufsatz 2 befindlichen
Raum a eingeführt und bewegt sich in diesem Raum in spiralenförmiger Bewegung abwärts.
Bei dieser Abwärtsbewegung verteilt sich das Gut gleichmäßig um den Trichter 4,
so daß der Trichter am ganzen Umfang gleichmäßig bedeckt ist.
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Die allmähliche Beschleunigung des Ge-
misches aus Gas und Stoff
ergibt sich aus der fortschreitenden Querschnittsverengung des zwischen dem Trichter
4. und dem Mantel 2 befindlichen Raume. Die Geschwindigkeit des Gemisches wird also
bei dessen fortschreitender spiraliger Abwärtsbewegung immer größer und größer,
und sobald das Gemisch in dem sehr engen, ringförmigen Raum b anlangt, der von den
Schaufeln 5 eingenommen wird, wird es von selbst mitgerissen und zwischen den Schaufeln
hindurch in das Innere des Erhitzers i geleitet. Die Schaufeln .sind vorzugsweise
gekrümmt, damit die Windungen, die das Behandlungsgut bei seiner spiralförmigen
Abwärtsbewegung durch den Erhitzer ausführt, flacher werden. Demzufolge legt das
Behandlungsgut in dem Erhitzer einen längeren Weg zurück, so daß es eine längere
Zeit im Erhitzer verbleibt, wodurch eine .stärkere Erwärmung der behandelten Stoffteilchen
gewährleistet wird.
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Nach ihrem Eintritt in den Schacht i, der einen größeren Durchmesser
besitzt, zwischen den Schaufeln 5 hindurch setzen die Teilchen des Behandlungsgutes
ihre spiralenförmige Abwärtsbewegung im Inneren des Erhitzers fort, vorzugsweise
in flacheren Windungen. Während dieser Zeit erzeugt der an die Spitze des Trichters
4 angeschlossene Ventilator in der Achse der kreisförmigen Bahn des Gas-Stoff-Gemisches
eine Saugströmung von unten nach oben; unter Druck stehende Verbrennungsluft dringt
hierbei durch die Öffnungen 7 in den Ofenschacht i ein.
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Dank dieser Verbindung der schraubenförmigen Bewegung des Gemisches
aus Gas und feinkörnigen Stoffen mit einer aufsteigenden Saugströmung wird einerseits
eine wirksame Durchwirbelung der Gase und der Stoffteilchen bewirkt und andererseits
die Fallbewegung der Stoffteilchen gebremst, schließlich erfolgt eine horizontale
Trennung oder Klas.sierung der Stoffe, die die feine Verteilung derselben in dem
Gasstrom verbessert, ihre Berührung mit den Verbrennungsgasen erleichtert und das
Rösten oder das Calcinieren nochvollständigermacht.
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Im Innern des Erhitzers i wird der Gasstrom, der das Behandlungsgut
in Suspension enthält, durch bekannte Mittel entzündet, beispielsweise mit Hilfe
des Brenners B. Während ihrer spiralenförmigen Abwärtsbewegung im Innern des Ofens
haben die Stoffteilchen Zeit, sich zu erhitzen, z. B. auf Temperaturen über iooo°
C, und selbst ihre Mischung und ihre Reaktion mit den gleichzeitig eingeführten
Schmelzmitteln oder
anderen Stoffen einzuleiten, wobei die entstehenden
Gase durch den Ventilator abgesaugt werden, der an die Spitze des Trichters q. angeschlossen
ist.
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Nachdem die Stoffe in dem Flammofen g angekommen sind, der von dem
oder den Brennern 12 erhitzt wird, gehen sie in den geschmolzenen Zustand über;
Mineral beispielsweise und Schmelzmittel o. dgl. mischen sich hierbei innig und
bilden das Schmelzbad, welches sich abklärt.
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Im gewünschten Augenblick werden das Metall beispielsweise bei i o
und die Schlacken bei i i in an sich bekannter Weise entnommen.