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Verfahren zur Kondensation von Zink Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zur Gewinnung von Zink in flüssiger Form durch Kondensation aus einer
Mischung von Zinkdampf mit Kohlenoxyd und anderen Gasen. Das Verfahren nach der
Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf die Behandlung der Gasmischungen, die
aus Zinkoxyden durch Reduktion unter Änwendung von kohlenstoffhaltigen Zusätzen
in außenbeheizten Retorten, Elektroöfen oder Schachtöfen gewonnen werden. Ein wesentliches
Ziel der Erfindung ist darauf gerichtet, einen Kondenser zu schaffen, in welchem
der größte Teil des Zinkgehaltes der Gase zu flüssigem Metall kondensiert wird.
Hierbei soll insbesondere verhindert werden, daß ein wesentlicher Betrag der Zinkdämpfe
von der Kondensation nicht erfaßt wird. Die Anwendung der Erfindung verhindert schließlich
auch die Bildung irgendeiner nennenswerten Menge von Zinkstaub und Schlacke mit
einem Gehalt an metallischem Zink und mehr oder weniger Zinkoxyd, ein Produkt, welches
allgemein als sogenannter Traß bekannt ist.
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Bei der thermischen Gewinnung von Zink in Retorten verläuft die Reaktion
von Zinkoxyd durch Kohlenstoff mit dem Ergebnis gleicher Anteile von Zinkdampf und
C O im allgemeinen nach der Gleichung Zn 0 -f.- C = Zn -E-. CO.
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(i) Die Konzentration von Zinkdampf in den Gasen beträgt infolgedessen
ungefähr 500/,. Als ein kennzeichnendes Mittel für den Retortenprozeß sei
auf
das Verfahren hingewiesen, bei dem in einer vertikalen Retorte
Briketts von Zinkoxyderzen und kohlenstoffhaltigem Material erhitzt werden. In diesem
Verfahren, in einer vertikalen Retorte, ist es üblich, einen bestimmten Luftzusatz
oder ein anderes Gas oder Dampf, beispielsweise Wasserdampf, am Boden der Retorte
zuzuführen, so daß die schließlich erhaltenen-Gase nur 3o bis 40 °/o Zinkdampf erhalten
und der Rest in der Hauptsache aus C O mit etwas Stickstoff, Wasserstoff und einem
geringen Anteil von C 02 besteht. Aus solchen Gasen kann mit den bisher gebräuchlichen
Kondensern der größere Teil des Zinkes in Form flüssigen Metalls erhalten werden,
jedoch fällt auch eine beträchtliche Fraktion in den Größenordnungen von zo bis
15 °/o als Zinkstaub an. Wenn oxydische Zinkverbindungen durch einen Schmelzprozeß
im elektrischen Lichtbogenofen reduziert werden, tritt die gleiche Reaktion wie
beim Retortenverfahren ein; nämlich die Reduktion von Zinkoxyd durch Kohlenstoff
gemäß der oben angeführten Gleichung (z). Die Schwierigkeit, ein flüssiges Zink
durch Kondensation zu erhalten, ist jedoch größer. Diesel Unterschied kann auf den
Umstand zurückgeführt werden, daß aus einem Lichtbogenofen mehr Staub und Rauch
und auch etwas mehr Kohlendioxyd erhalten wird, als aus einer vertikalen Retorte.
In den üblichen Kondensern, Refraktoren mit Stauwänden, wird 30 % und mehr Zink
in Form von Zinkstaub erhalten.
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Die Schwierigkeiten, die bei der Vermeidung einer Bildung von Zinkstaub
auftreten und die Art und Weise, in der diese Schwierigkeiten durch die vorliegende
Erfindung vermieden werden, sollen nachstehend dadurch besser verständlich gemacht
werden, daß zunächst einige theoretische Überlegungen über die Bildung von Zinkstaub
erläutert werden.
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Eine kennzeichnende Eigenschaft des Zinkstaubes besteht darin, daß
er aus kleinen Partikeln besteht. Die Umstände, welche bewirken, daß Zinkdampf in
Form kleiner Tröpfchen oder Partikeln leichter kondensiert wird als in Form zusammenhängenden
flüssigen Metalls, sollen als physikalische Ursachen der Bildung von Zinkstaub bezeichnet
werden. Der Zinkstaub enthält im allgemeinen außer metallischem Zink noch etwas
Zinkoxyd. Die Umstände, welche die Oxydation von Zink bei der Kondensation hervorrufen,
seien als chemische Ursachen der Bildung von Zinkstaub bezeichnet. .
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Die physikalischen Ursachen der Bildung von Zinkstaub treten unabhängig
von der chemischen Zusammensetzung der permanenten Gase auf, mit denen der Zinkdampf
gemischt ist. Beispielsweise ist oft Abkühlung geeignet, die Bildung von Zinkstaub
zu fördern. Tatsächlich wendet man in den Fällen, in denen man vorzugsweise Zinkstaub
an Stelle von flüssigem Zink erhalten will, häufig eine Arbeitsweise an, bei' der
man die Gase durch einen Kondensator führt, dessen Metallwände mit großer Oberfläche
einen schnellen Wärmeverlust begünstigen. Um die Bildung von physikalischem Zinkstaub
möglichst gering zu halten, könnte man die Temperatur im Kondensator möglichst hoch
halten, müßte aber dabei die Bedingung berücksichtigen, daß sie niedrig genug sein
muß, um die Kondensation von Zink zu ermöglichen. Je geringer die Zinkkonzentration
im Gas ist, um so größer ist die Tendenz zur Bildung von physikalischem Zinkstaub.
Im folgenden sei eine mögliche Erklärung der Umstände gegeben, welche die Bildung
von physikalischem Zinkstaub bewirken.
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In den gebräuchlichen Typen von Kondensatoren wird die gesamte gebundene
Kondensationswärme durch die Wandungen abgeführt, -deren Innenflächen eine Temperatur
unterhalb des Taupunktes des Gases besitzen. In der Nachbarschaft der Wandungsfläche
ist eine Gasatmosphäre vorhanden, innerhalb der ein steiler Temperaturabfall auftritt,
so daß an dem von den Wandungen entfernten Ende dieser Grenzschicht und im Hauptteil
der Gase die Temperatur höher ist als an den Wandungen. Eine Kondensation von Zink
kann dann nur durch eine Diffusion von Zinkdampf durch die Grenzschicht zur Wandung
eintreten, wo es kondensiert und in flüssiger Form in das Metallbad am Boden des
Kondensators herabfließt. Wenn der Hauptteil der Gase sich oberhalb des Taupunktes
befindet, ist dies die einzige Möglichkeit, mit der Zink kondensieren kann. Wenn
die Wandung mehr gekühlt wird und der Hauptteil des Gases eine Temperatur im oder
unterhalb des Taupunktes erhält, wird die Kondensation in dem gesamten Kondensator
unter Bildung von Tröpfchen von metallischem Zink eintreten. Irgendwelche Partikel
von Staub oder Rauch können als Kerne für die Bildung derartiger Tröpfchen wirken.
Wenn diese Tröpfchen unter ihrem Schmelzpunkt abgekühlt werden, bevor sie zusammenwachsen,
tritt eine Bildung von Zinkstaub auf.
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Abgesehen von der Bildung von Zinkstaub im Kondensator selbst ist
die Frage zu beachten, daß Zinkdampf den Kondensator verläßt, der im allgemeinen
anderswo als Zinkstaub anfällt. Um diesen Verlust herabzusetzen, müssen die Gase
so stark wie möglich während ihres Durchganges durch den Kondenser gekühlt werden.
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Die vorstehend beschriebene physikalische Ursache der Bildung von
Zinkstaub ist unabhängig von der chemischen Zusammensetzung der permanenten Gase,
mit denen der Zinkdampf gemischt ist. Wenn die Gase einen beträchtlichen Bestandteil
von C02 oder anderen oxydierenden Gasen enthalten, wird die Bildung von Zinkstaub
eingeleitet und gefördert durch eine Oxydation unmittelbar aus der Dampfphase. Diese
chemische Ursache der Bildung von Zinkstaub wird bedeutsam, wenn die Zinkkonzentration
in den Gasen gering ist. Die vorliegende Erfindung ist auf die Kondensation von
Zink aus zinkreichen Gasen eines reduzierenden Charakters gerichtet, wie derartige
Gase beim Retortenprozeß oder aus den elektrischen Lichtbogenöfen erhalten werden,
bei denen der Anteil von C 02 oder anderen oxydierenden Gasen im Vergleich zu dem
Bestandteil von CO gering ist. Infolgedessen ist für die Zwecke der Erfindung die
chemische Ursache der Bildung von- Zinkstaub von sehr viel geringerer Bedeutung.
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Alus der vorhergehenden Überlegung ist klar, daß die letzten Stufen
des bisher üblichen Kondensationsprozesses für die Bildung von physikalischem Zinkstaub
besonders kritisch sind, und das vornehmliche
Ziel der Erfindung
ist darauf gerichtet, gerade in dieser besonderen Beziehung die Nachteile der bisher
üblichen Verfahren zu beseitigen.
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Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die Zinkdämpfe
von dem Erzeuger zunächst unmittelbar in einen stationären Kondenser geleitet, in
welchem die Kondensation an Wänden, Stauwänden oder anderen insgesamt festen Oberflächen
erfolgt und dann in eine zweite Kondensereinheit, in der sie mit einer Versprühung
oder einem Schauer von schmelzflüssigem Zink in Berührung gebracht werden, welcher
durch mechanische Mittel erzeugt wird.
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In dieser Weise besteht das Verfahren nach der Erfindung im wesentlichen
aus zwei Stufen, nämlich der ersten Stufe einer üblichen Oberflächenkondensation
und einer zweiten Stufe mit einer Kondensation mit Hilfe eines Schauers von schmelzflüssigem
Zink.
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Aus den bereits erwähnten Gründen müssen die Kondensationsoberflächen
in der ersten Stufe eine verhältnismäßig hohe Temperatur besitzen. Diese Temperatur
ist in der Tat um so günstiger, je höher sie ist, wenn man dabei berücksichtigt,
daß sie nicht zu hoch wird, um eine Kondensation überhaupt eintreten zu lassen.
Die Temperatur in der zweiten Stufe muß in dem hier angewendeten Schauer schmelzflüssigen
Metalls verhältnismäßig gering sein und vorzugsweise unter Berücksichtigung der
Tatsache, daß der flüssige Zustand des Metalls und seine Abstichfähigkeit aufrechterhalten
wird; so gering wie nur irgend möglich sein.
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In einer Anlage für die Verwirklichung des Verfahrens nach der vorliegenden
Erfindung kann der Oberflächenkondensator der. ersten Stufe die übliche Ausbildung
besitzen, beispielsweise die Form einer Niederschlagskammer mit Stauwänden. Vorzugsweise
wird er derart ausgebildet und angeordnet, daß das in ihm anfallende Kondensat in
ein Bad von geschmolzenem Zink fließt, das sich in dem Kondenser der zweiten Stufe
bildet; -der zweite Kondenser kann nach Art der Rotarytype ausgebildet sein, jedoch
vorzugsweise aus einer stationären Kammer bestehen, in der ein Bad von geschmolzenem
Zink mit Hilfe einer oder mehrerer mechanischer Mittel zu einem Sprühregen oder
Schauer von geschmolzenem Zink aufgewirbelt wird. Der Gaseinlaß von der ersten Kondensationsstufe
und der Gasauslaß zum Kamin werden hierbei derart angeordnet, daß die Zinkdämpfe
während ihres Durchganges durch die Kammer mit dem Zinkschauer in innige Berührung
gebracht werden.
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Der Zinkschauer, den die Gase durchtreten müssen, kann durch verschiedenartigste
Vorrichtungen erzeugt werden. Beispielsweise kann ein drehbares Schaufelrad Anwendung
finden, welches in einen Sumpf von flüssigem Zink eintaucht; alle Teile des Schaufelrades
und seine `Welle innerhalb des Kondensators werden aus einem Material hergestellt
oder von einem Material umhüllt, das wie Graphit oder Siliciumkarbid durch schmelzflüssiges
Zink oder Dampf bei der Arbeitstemperatur des Kondensators nicht angegriffen wird.
Das Schaufelrad wird von einem Gehäuse umgeben, das an einem Ende einen Zutritt
für den Zinkdampf und die anderen Gase und an- dem anderen Ende einen Auslaß für
die entzinkten Gase aufweist. Das Gehäuse besteht aus einer Stahlkammer, deren Decke
beweglich ist und durch einen Steinbelag oder eine Auskleidung ausgefüttert ist,
die durch flüssiges Zink nicht angegriffen werden.
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In der ersten Kondensationsstufe, der Niederschlagskammer mit Stauwänden,
wird keine wesentliche Menge von Zinkoxyd gebildet. Der größte Teil des kondensierten
Zinks fließt in Form eines Stromes von flüssigem Metall in die zweite Kondensationsstufe.
In der- ersten Kondensationsstufe werden jedoch Zinktröpfchen gebildet, und es ist
hierbei immer genügend C 02 anwesend, um mit diesen Tröpfchen in Reaktion zu treten
und sie mit einem Film von Zinkoxyd nach der Reaktion Zn +COz=Zn+CO (a) zu überziehen.
Dieser Oberflächenoxydfilm verhindert ein Zusammenwachsen der Tröpfchen: Wenn diese
Tröpfchen in die zweite Kondensationsstufe gelangen, so wird infolge der intensiven
Skrubberarbeit, der die Gase durch die Bewegung des Schaufelrades und dem erzeugten
Schauer unterworfen werden, ein Aufreißen des Oxydfihnes erreicht, so daß die Tröpfchen
zu einer Zinkschmelze zusammenwachsen.
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Die in die zweite Stufe eintretenden Gase enthalten noch etwas Zinkdampf.
Sie werden sehr schnell mit einer großen Oberfläche von Zink in Form des Zinkschauers
in Berührung gebracht. Infolgedessen wird die Temperatur des Gases dicht an die
Temperatur des geschmolzenen Zinks herabgedrückt. Durch Variation des Isolierungseffektes
kann die Temperatur der Zinkschmelze in dem Kondensator so geregelt werden, daß
sie sich nur gerade noch so weit über dem Schmelzpunkt befindet, daß sie gerade
noch so viel fühlbare Wärme besitzt, um einen Abstich und ein Abgießen in Ingots
ohne vorzeitige Erstarrung zu ermöglichen. Dadurch, daß die Gastemperatur immer
auf die Temperatur der Schmelze herabgesetzt wird, wird praktisch eine vollständige
Kondensation des Zinkdampfes .erreicht. Da der Zinkdampf ferner durch Kühlung -durch
und in Berührung mit Zinkschmelze kondensiert wird, schlägt sich wahrscheinlich
der größte Teil des Zinkdampfes unmittelbar unter Vergrößerung der bereits bestehenden
Zinktröpfchen nieder. Irgendein übergangsweise gebildeter Zinkstaub wird hierbei
durch die heftige mechanische Durcharbeitung, welcher er unterworfen ist, zum zusammenhängenden
flüssigen Zink umgewandelt.
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Es sei hervorgegehoben, daß, obgleich die Anwendung der Erfindung
die Bildung irgendeines nennenswerten Betrages von Zinkstaub vermeidet, doch keine
Garantie dafür gegeben werden kann, daß keine Schlacke oder Ansätze im Laufe der
Zeit im Kondenser entstehen. Obgleich beispielsweise nur geringe Mengen von
CO, anwesend sind, ist es doch im Gas fein verteilt, und es wird etwas Zink
in dem abwärts geneigten Teil des Kondensers gebildet.
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Ein Teil dieses Zinkoxyds wird bis zu dem mechanischen Kondenser mitgerissen,
in dem etwa angelagerte Zinktröpfchen größtenteils entfernt werden, das Zinkoxyd
als solches bleibt indessen zurück und bildet
etwas Schlacke oder
Anwachsungen. Infolgedessen muß Vorsorge für eine in Zeitabständen vorzunehmende
Reinigung getroffen werden. Für diesen Zweck ist die Decke des mechanisch arbeitenden
Kondensers beweglich ausgebildet, so daß Rechen oder Kratzwerkzeuge zur Entfernung
der Ansätze angewandt werden können.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß bei ihrer
Anwendung mit kontinuierlich arbeitenden vertikalen Retorten der mechanische Kondenser
den Kondensersumpf ersetzen kann, der bisher normalerweise bei vertikalen Retorten
vorhanden ist. Der abwärts geneigte Teil des Kondensers kann dann unverändert bleiben,
wie er nach der Erfindung angeordnet ist. In dieser Weise kann der Kondenser nach
der vorliegenden Erfindung an bestehenden vertikalen Retorten angebaut werden, mit
dem jetzt vorgesehenen Bodenabstand zu -dem üblichen Kondenser, ohne daß das Fundament
oder der Aufbau verändert zu werden braucht.
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Wie bereits erwähnt, ist das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung
nur in den Fällen zur Anwendung vorgesehen, in denen der Zinkanteil der Gase hoch
und der C02 Anteil niedrig ist. Bei der Anwesenheit von nur geringen Mengen von
CO,
besteht keine Notwendigkeit für besondere Maßnahmen, um eine Oxydation
während der ersten Kondensationsstufe zu vermeiden. Der Verlust in Form von wirklichem
Zinkoxyd ist gering und der mechanische Kondenser, den die Gase anschließend durchströmen,
sorgt dafür, daß etwaige Zinktröpfchen, die von Zinl=oxydpartikeln umgeben sind,
in einen zusammenhängenden Schmelzfluß umgewandelt werden und nicht als Zinkstaub
anfallen.
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Um eine möglichst vollkommene Kondensation zu erreichen, ist es wünschenswert,
das Gas unter eine Temperatur zu kühlen, bei der eine Zinkschmelze gewöhnlich noch
für das Abgießen in Ingots abgestochen werden kann. Nach einem Vorschlag der Erfindung
kann dies dadurch erreicht werden, daß die zweite Kondensationsstufe bzw. der mechanische
Kondenser mit zwei Kammern mit. je einem drehbaren Schaufelrad oler anderer- Sprüheinrichtung
ausgestattet wird, in die die Gase nacheinander eintreten. Das Stichloch ist in
der Kammer angeordnet, in die die Gase zunächst eintreten. Die Wärmeisolation um
diese Kammer wird dabei so kontrolliert bzw. bemessen, daß das Metall das Stichloch
mit der notwendigeri Temperatur verläßt. Es ist unpraktisch, Metall gerade bei einer
Temperatur oberhalb seines Schmelzpunktes zum Abstich zu bringen, und im allgemeinen
vorteilhaft, daß das Zink den Kondenser oberhalb 500° C verläßt. In der zweiten
Kammer dieser Kondensationsstufe, in der der Kamin für die Absaugung der Gase angeordnet
ist, wird die Wärmeisolation so bemessen, daß die Temperatur nur etwas über dem
Schmelzpunkt von Zink liegt. Da Zink in dieser Kammer kondensiert wird, bildet es
hier einen Sumpf und fließt dann über ein Wehr in die erste Kammer.
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Mit Hilfe des mechanischen Kondensers kann die Temperatur der Gase
sehr nahe an diejenige des flüssigen Metalls gebracht werden. Der Dampfdruck des
Zinks ist derart, daß das Gas beim Eintritt in den mechanischen Kondenser nur ungefähr
5 Zink enthält und die den Kondenser verlassenden Gase mit Zink etwa oberhalb Soo°
C gesättigt sind; sein nennenswerter Anteil von Zink ist Verlust. Bei der Anwendung
von zwei Kondenserkammern, in denen Schmelze und Gas im Gegenstrom aufeinander einwirken,
kann der Zinkdampf kondensiert werden, bis das austretende Gas seinen Sättigungspunkt
nicht wesentlich oberhalb einer Temperatur von qao° C besitzt, während die Schmelze
noch bei einer Temperatur oberhalb' 5oo° C abgestochen wird.
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Zwei Ausführungsbeispiele von Zinkkondensationsanlagen nach der Erfindung
sind in den -nachstehend beschriebenen Zeichnungen veranschaulicht, aus denen auch
kennzeichnende Merkmale für die Ausbildung der Schaufelräder und sonstige Sprüheinrichtungen
zu ersehen sind. Es zeigt Fig. z einen schematischen Schnitt durch eine Kondensationsanlage
mit Oberflächenkondensation und anschließender Kondensation durch eine Zinkschmelze,
Fig. 2 eine ähnliche Anlage mit zweistufiger Ausbildung der Schmelzkondensation,
Fig. 3 ein Beispiel für das Schaufelrad im Querschnitt, Fig. q. und 5 zwei weitere
Beispiele des Schaufelrades im Querschnitt bzw. Umriß, Fig. 6 eine zentrifugenartige
Sprüheinrichtung mit vertikaler Achse, Fig. 7 einen Schnitt gemäß der Linie 7-7
der Fig. 6 und 8, Fig. 8 eine Draufsicht des Zentrifugenkörpers. Bei der Anlage
nach Fig. z besteht die erste Kondensationsstufe aus einer geneigten Kammer x von
quadratischem Querschnitt aus Siliciumkarbidsteinen, in die die aus dem Schmelzofen
kommenden Zinkdämpfe am oberen Ende bei 2 eintreten. An den von den Deckensteinen
q. herabhängenden Stauwänden 3 kondensiert ein Teil des Zinkdampfes, und das kondensierte
flüssige Metall fließt auf dem geneigten Boden der Kammer zu ihrem unteren Ende,
das in die zweite Kondensationsstufe übergeht.
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Die letztere wird von einer rechteckigen Kammer 5 gebildet, die aus
feuerfestem Material besteht oder damit ausgekleidet ist und ein Schaufelrad 6 aufweist,
das mechanisch in der Pfeilrichtung angetrieben wird und am Boden der Kammer 5 in
ein Bad 7 aus flüssigem Zink eintaucht. Das vom Oberflächenkondensator z kommende
Gas umströmt eine Stauwand 8a durch eine Öffnung 8, durchquert die Kammer 5 und
verläßt sie durch eine Öffnung g unter einer Stauwand ga in einen Kamin 12. Das
Schaufelrad 6 wirbelt aus dem Bad 7 einen Schauer oder Sprühregen von flüssigem
Zink auf, der sich, da das Schaufelrad die gesamte Kammerbreite mit Ausnahme eines
kleinen Zwischenraumes an seinen Enden einnimmt, quer durch die Kammer, senkrecht
zur Zeichenebene, erstreckt und den das Gas entsprechend der Lage der Öffnungen
8 und g unter den Stauwänden 8a und ga zu durchtreten gezwungen ist. Der Boden der
Kammer 5 erstreckt sich über die Endwandung xo hinaus, die nicht ganz auf den Kammerboden
herabreicht
und den Hauptteil des Metallbades von einem äußeren
Sumpf ii trennt, aus dem das flüssige Metall nach Bedarf entnommen werden kann.
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Bei der Anlage nach Fig. 2 besitzt der Kondensator 13 den gleichen
Aufbau wie der Kondensator i in Fig. i. Er steht ebenfalls mit einem zweiten Kondensator
in Verbindung, der bei diesem Ausführungsbeispiel aus zwei hintereinanderliegenden
Kammern 14 und 15 besteht, die je ein Schaufelrad 16 bzw. 17 für die Versprühung
von flüssigem Zink enthalten, wobei die Drehrichtungen durch Pfeile angegeben sind.
Das aus der Kammer 13 kommende zinkdampfhaltige Gasgemisch umströmt nacheinander
die Stauwände 23, 26 und 28 durch die Öffnungen 25, 27 und 2,9 zum Kamin 2o hin.
Beim Durchqueren der Kammern 14 und 15 kommt es zwangsweise mit dem von den Schaufelrädern
16 und 17 versprühten flüssigen Zink in Berührung, ähnlich wie dies bei der Anlage
nach Fig. i in der Kammer 5 der Fall war.
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Die Zinkbäder 24 und 21 in den Kammern 14 und 15 sind durch den unteren
Teil 22 der Zwischenwand 26 getrennt. Das in der Kammer 15 kondensierte Metall vermehrt
die Metallmenge im Bad 21, die daher über die als Wehr wirkende Wand 22 in das Bad
24 abfließt. Das letztere nimmt außer diesem Zufluß und außer der in der Kammer
14 kondensierten Metallmenge auch das aus dem Oberflächenkondensator 13 abfließende
Metall auf. Das Bad 24 erstreckt sich unterhalb der Abschlußwand 18 hindurch und
bildet einen äußeren Sumpf ig, aus dem das kondensierte Metall nach Bedarf abgezogen
werden kann. Da die Wand 18 in das flüssige Metall eintaucht, ist die Kammer gegen
Gasverlust abgeschlossen.
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Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß das flüssige Metall in den Bädern
21 und 24 im Gegenstrom zu den Gasen durch die Kammern 14 und 15 fließt. Die Temperatur
in der Kammer 15 wird so niedrig wie möglich gehalten, nur muß sie oberhalb des
Schmelzpunktes von Zink (420'C) bleiben. Die Temperatur in der Kammer 14 wird auf
einem höheren Wert, vorzugsweise zwischen 5oo und 55o°Cgehalten,um einen Abstich
von Metall zu Gießzwecken zu ermöglichen. Die Temperatur in den beiden Kammern kann
durch die Anzahl oder Dicke der die Kammern umgebenden Wärmeisolationen genau genug
geregelt werden.
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Einige kennzeichnende Beispiele für Sprüheinrichtungen, die bei der
Erfindung zur Anwendung gelangen können, werden nachfolgend kurz beschrieben, und
zwar zeigen Fig. 3 bis 5 Schaufelräder, die um eine waagerechte Achse in Drehung
versetzt werden, während die Schleudervorrichtung nach Fig. 6 bis 8 eine senkrechte
Drehachse besitzt.
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Gemäß Fig. 3 ist ein Rotor46 finit sägeartigem Profil 47, beispielsweise
aus Graphit, auf einerwassergekühlten Metallwelle 48 angebracht, die die Seitenwände
des Kondensators durchdringt. Um die Hohlwelle 48 nicht mit dem Graphit in Berührung
kommen zu lassen, ist eine Buchse 49 aus Zement vorgesehen, in die mehrere Rippen
50 der Welle 48 eingebettet sind. Entsprechend sind Aussparungen 51 im Graphit
zwecks -gegenseitiger Verankerung mit Zement gefüllt. In Fig. 4 besitzt der Rotor
56 aus Graphit ebenfalls Längsnuten von im wesentlichen dreieckigem Profil, deren
rückwärtige Flanken jedoch halbkreisförmig hinterschnitten sind, so daß Rinnen für
die Aufnahme von flüssigem Metall gebildet werden.
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Bei dem Rotor 52 nach Fig. 5 sind eine größere Anzahl von Nuten 53
von viereckigem Profil vorgesehen; das Ganze ist von Stirnflanschen 55 eingefaßt,
die, wie der Rotor selbst, aus Graphit bestehen.
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Die Sprüheinrichtung nach Fig. 6 bis 8 weist einen im wesentlichen
zylindrischen Rotor 58 auf, der auf einer senkrechten Hohlwelle 59 aus Metall
sitzt, die die Decke 6o der Kondensationskammer durchdringt. Der Rotor 58 kann aus
Graphit oder einem anderen geeigneten Werkstoff bestehen und wird durch eine isolierende
Zementhülse 61 von der direkten Berührung mit der Welle 59 abgeschlossen.
Aus einem Stück mit dem Rotor besteht ein aufwärts gerichteter Hohlzylinder 62 aus
Graphit, der die Welle mit einer Zwischenlage von isolierendem Zement bis hinauf
zur Decke 6o der Kondensationskammer umgibt. An ihrem unteren Ende ist die Welle
59 mit Vorsprüngen 63 versehen, um den isolierenden Zement zu verankern.
An derselben Stelle besitzt der Rotor Aussparungen 64, die mit Zement ausgefüllt
sind, so daß Welle, Hülse und Rotor wirksam miteinander verbunden sind. Die Welle
59 ist mit Wasser oder einem anderen Kühlmittel gekühlt, das durch eine Leitung
65, die über dem Boden des Hohlraums der Welle 59
endet, eingeführt wird und
nach Austritt aus dem offenen Rohrende 66 durch den Ringraum 67 zwischen dem Rohr
65 und der Welle 59 aufwärts fließt.
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Am äußeren Umfang des Rotors sind zwei gleiche Nuten zwischen den
Punkten 68 und 7o bzw. 69 und 71 diametral gegenüber ausgebildet. In der
ebenen Abwicklung betrachtet, verlaufen die Nuten zunächst senkrecht von 68 bis
72, dann nahezu kreisförmig in einem Viertelkreis von 72 bis 73 und schließlich
waagerecht von 73 bis 70. Die Nuten sind mit einem spitzen Winkel in die Oberfläche
des Rotors eingeschnitten.
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In waagerechter Richtung verjüngen sich die Nuten von einer größten
Tiefe bei 68 bzw. 69 über eine mittlere Tiefe bei 74 bzw. 75 bis auf Null
bei 7o bzw. 71. Die Drehrichtung ist durch einen Pfeil in Fig. 7 angedeutet.
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Die Unterseite des Rotors liegt unterhalb des Flüssigkeitsspiegels
im Zinkbad, und das obere Ende des Rotors befindet sich außerhalb des flüssigen
Zinks. Der Badspiegel liegt zweckmäßig etwa in der Höhe der Linie 76-77 in
Fig. 6 und B. Die rotierende Hülse 62 sitzt mit geringem Spiel in einer festen Hülse
78, die sich von der Decke 6o des Kondensators bis zu einer kreisförmigen Vertiefung
79 an der Oberseite des Rotors abwärts erstreckt. In dieser Vertiefung befindet
sich flüssiges Zink, das eine wirksame Abdichtung ergibt. Das obere Ende der festen
Hülse 78 ist dadurch gasdicht abgeschlossen, daß es in ein Gehäuse 8o mündet, das
die Welle 59
mit einer Buchse 82 umgibt. Seitlich im Gehäuse 8o befindet sich
eine Öffnung 83, durch die ein langsamer Gasstrom gedrückt wird. Ein für diesen
Zweck geeignetes Gas besteht hauptsächlich aus Kohlenmonoxyd,
wie
es den Kondensator verläßt, nachdem ihm das Zink entzogen wurde. Dieses Gas strömt
durch den Ringraum zwischen der festen Hülse 78 und der drehbaren Hülse 62, wird
hierbei erhitzt und sprudelt dann durch die in der ringförmigen Vertiefung
79 enthaltene Sperrflüssigkeit aus flüssigem Metall.