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Verfahren zum Begasen von Schmelzen mit Reaktionsmitteln
Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Schmelzen mit Reaktionsmitteln,
insbesondere mit Chlor. Es ist bekannt, Schmelzen mit festen, flüssigen oder gasförmigen
Reaktionsmitteln zu behandeln, um unerwünschte Bestandteile aus der Schmelze zu
entfernen.
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So hat man z. B. gasförmiges Chlor eingeleitet, das bewußt vor dem
Einleiten aus flüssigem Chlor durch Verdampfen desselben hergestellt wurde.
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Die Zuleitung des gasförmigen Chlors erfordert eine bestimmte Anordnung
der Zuführung sowie eine bestimmte Form und Konstruktion der Ofeneinrichtung. Wird
ein Drehofen z. B. als Chlorkonverter umgestellt, so wird außerhalb des Ofenkörpers
ein Düsensatz angeordnet, und es ist dann nicht mehr die hlöglichkeit gegeben, diesen
Drehofen beim Nurschmelzen um 3So° zu drehen, was wichtig ist zur Hebung des Nilisch-
und Schmelzeffektes. Ein derartiger Drehofen ist daher seiner universellen Verwendbarkeit
entzogen, und es kann in demselben nur noch oszillierend geschmolzen werden, was
von wirtschaftlichem Nachteil ist. Daraus geht hervor, daß man bei Verwendung von
gasförmigem Chlor, das außerhalb der für die Chlorbehandlung vorgesehenen Einrichtung
erzeugt wird, gewisse Verwenduagseinschränkungen der so umgestellten Dreh- oder
sonstigen t)fen in Kauf nehmen muß. Außerdem ist es bei größerem Chlorbedarf erforderlich,
daß ein Chlorvergaser erstellt wird oder aber daß zur Erhöhung der Vergasungsleistung
dem Chlorfaß in irgendeiner Weise Wärme zugeführt wird.
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Die Praxis verlangt nach einer universellen Einrichtung, die ohne
Einschränkung der bisherigen Verwendbarkeit der vorhandenen Ofensysteme, seien es
nun Herd-, Dreh- oder Schachtöfen, anwendbar ist; indem lediglich eine Offnung,
wie sie an allen Ofen sich befindet, freigelegt wird, so daß
durch
diese Öffnung der Chlorungsvorgang vor sich gehen kann. Das beanspruchte Verfahren
läßt diese Möglichkeit zu.
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Anstatt das Chlor außerhalb des Ofenraumes zu vergasen, wird das
flüssige Chlor innerhalb des Ofens vergast. Als Anwendungsbeispiel wird das Chloren
einer Aluminiumschmelze angezogen. Es ist auch vorgeschlagen worden, zwecks Behandlung
einer Schmelze, z. B. mittels Chlor, ein isoliertes Metallrohr in die Schmelze einzuführen
und durch dieses Rohr gasförmiges Chlor zu leiten. Dies ist aber technisch nicht
durchführbar und wird nachfolgend näher erläutert.
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Würde man ein Begasungsrohr, z. B. aus Metall, in die Schmelze einführen
und durch dieses Rohr gasförmiges Chlor einführen, so würde sich das Rohr in kürzester
Zeit auf Badtemperatur, d. h. im Falle zu behandelnder Aluminiumschmelzen auf z.
B. 8600 aufheizen und durch den Angriff der Schmelze einerseits und durch den Angriff
des Chlorgases andererseits in kürzester Zeit zerstört werden. Das gilt auch noch
dann, wenn das Begasungsrohr mit irgendeinem keramischen Schutz-bzw. Isoliermantel
versehen wird, da das strömende Chlorgas infolge der zugeordneten, für diese Zwecke
zu niedrigen Wärmeübergangszahl keine ausreichende Kühlwirkung ergibt. Es würde
in diesem Falle das innenliegende Metallrohr zerstört und der Isoliermantel somit
seiner Stütze beraubt. Die Folge wäre die Auflösung des Metallrohres im Bad. Neben
einer Unterbrechung des Begasungsprozesses würde die Auflösung des Metallrohres
durch das Bad unvermeidlich, so daß schädliche Verunreinigungen der behandelten
Schmelze, z. B. bei Verwendung eines Eisenrohres in einer Aluminiumschmelze, die
Folge wäre. Alle Verfahren demnach, die darauf fußen, daß man isolierte und nichtisolierte
metallische Begasungsmittel, welche gasförmiges Chlor leiten, in die Ofenräume bzw.
Schmelze bringt. entbehren der physikalischen Grundlage und damit der praktischen
Verwendbarkeit.
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Beim Einleiten gasförmigen Chlors ist zur Erzielung des angestrebten
Effektes die gleiche Chlormenge erforderlich wie bei der Einleitung flüssigen Chlors.
Die ,spezifische Wärme von Chlorgas beträgt jedoch nur einen geringen Bruchteil
der Verdampfungswärme des flüssigen Chlors.
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So erklärt sich I. die unzulässige hohe Erwärmung des Chlorgases
und 2. infolge zu geringer Kühlwirkung eine sehr hohe Temperatur des innenliegenden
Metallrohres im Falle der Verwendung eines isolierten Begasungsrohres.
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Beide Einflüsse zerstören das Metallrohr in kürzester Zeit, wodurch
die Durchführung des Prozesses unwirtschaftlich bzw. unmöglich wird.
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Zur Erhärtung der Behauptung, daß die Chlorvergasung innerhalb des
Zuführungsmittels stattfinden muß, um betriebssicher zu arbeiten, dienen folgende
Erklärungen: Chlorgas bildet mit allen Eisen- und Nichteisenmetallen Chloride. Diese
Chloridbildung ist um so stärker, je höher die Temperatur der Zuführungsmittel,
d. h. z. B. eines Begasungsrohres und des Chlorgases liegt. Soll die Zerstörung
des metallischen Zuführungsmittels entweder ganz oder stark eingeschränkt werden,
muß innerhalb desselben eine Kühlwirkung erzeugt werden, welche eine Temperatur
gewährleistet, die eine Zerstörung ausschließt.
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Der erforderliche Wärmeaufwand zur Verdampfung flüssigen Chlors in
Verbindung mit der für diese Verhältnisse gültigen hohen Wärmeübergangszahl ergibt
die notwendige Kühlwirkung.
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Gemäß dem Verfahren wird dies auf folgende Weise erzielt: Der Behälter
mit flüssigem Chlor steht unmittelbar mit dem Zuführungsmittel in Verbindung.
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Der Chlordosierungsbehälter ist lediglich durch ein starres oder
bewegliches Verbindungsrohr mit dem Zuführungsmittel, das im Ofen innerhalb oder
außerhalb der Schmelze liegt, verbunden und von diesem durch ein Regulier- bzw.
Absperrorgan getrennt. Nach Öffnen des erwähnten Absperrorgans bildet das Zuführungsmittel
eine Erweiterung des flüssiges Chlor enthaltenden Behälters, so daß das Zuführungsmittel
mit flüssigem Chlor gefüllt wird.
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Das Chlor verdampft unter dem Einfluß der Ofenwärme bzw. wenn es in
die Schmelze eingeführt wurde unter dem Einfluß der Badwärme. Das entstehende Chlorgas
strömt durch eine Vielzahl von Öffnungen aus, so daß sich der gleiche Effekt wie
bei der Verwendung gasförmigen Chlors erzielen läßt.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß das Chlor mittels
eines Zuführungsmittels bei entsprechender Dosierung flüssig der zu behandelnden
Schmelze zugeführt werden kann.
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Ein Anwendungsbeispiel zeigt die Figur. Hier ist ein Drehofen I dargestellt,
in dem sich die zu behandelnde Schmelze 2 befindet. Das Zufuhrungsrohr 3 ist in
seiner tiefsten Stellung, bei der die Behandlung durchgeführt wird, dargestellt.
4 ist die in diesem Falle bewegliche Rohrverbindung, durch das Absperrorgan 5 von
dem flüssiges Chlor enthaltenden Dosierungsbehälter 6 getrennt. Das Zuführungsrohr
wird durch eine abdichtbare Öffnung in einer Stirnseite des Ofens, solange sich
diese außerhalb des Bades befindet, in das Ofeninnere eingeführt und bei gleichzeitigem
Öffnen des Absperrorgans, unter Ausnutzung der Drehbewegung des Drehofens, unter
das Bad geführt.