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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Mennige Zur Herstellung
von Mennige wurde bereits früher vorgeschlagen, in einem durch elektrischen Strom
von hoher Konzentration geheizten Ofen kontinuierlich zugeführtes Blei zu verdampfen.
Die Bleidämpfe wurden dann in Mennige übergeführt, indem sie in einem großen, als
Kondensationskammer bekannten Gefäß mit einem Überschuß von Sauerstoff verbrannt
wurden. Die sich dabei niederschlagende Mennige wurde aus dem genannten Gefäß auf
kontinuierliche Weise entnommen und der Sauerstoffüberschuß wieder in den Prozeß
zurückgeführt. Dieses Verfahren erlaubte die Herstellung von Mennige mit einem hohen
Pb304-Gehalt in feinverteilter Beschaffenheit, das ein Farbpigment von außerordentlich
guter Qualität darstellte.
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Unglücklicherweise konnten die Apparaturen, worin dieses Verfahren
durchgeführt wurde, nicht kontinuierlich arbeiten: bald war die Ausgangsöffnung
des Verdampfungsofens vollständig durch eine Mischung von Blei, Bleiglätte und Mennige
verstopft, und man war gezwungen, die Fabrikation zu unterbrechen, bald erreichte
nach einigen Stunden Laufzeit die Temperatur in der Kondensationskammer unmittelbar
an der Ausgangsöffnung des Verdampfungsofens für das Blei so hoheWerte,
daß
eine Zersetzung der Mennige eintrat. Durch diese zahlreichen Unterbrechungen erhöhten
sich die Kosten des Produkts wesentlich, und die tatsächliche Ausbringung der Apparatur
wurde herabgedrückt.
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Die Erfindung hat ein Verfahren zum Gegenstand, das die vorerwähnten
Nachteile völlig vermeidet und unter Erzielung einer maximalen Ausbringung einen
im wesentlichen kontinuierlichen Arbeitsprozeß gestattet. Eines der hauptsächlichen
Kennzeichen des neuen Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß der Strom
des aus dem Bleidampf mit Sauerstoff, Luft oder mit durch Sauerstoff angereicherter
Luft gebildeten Gemisches in einer gegen die Vertikale geneigten Richtung durch
eine Reaktionszone geführt wird; dies ist vorgesehen, damit die Bewegung des flüchtigen
Reaktionsgemisches derjenigen der herabsinkenden festen Mennigeteile, die durch
die Reaktion gebildet werden, nicht diametral entgegengesetzt ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführuhgsform der Erfindung bewegt sich das
genannte flüchtige Gemisch während der Reaktion in einer gegen die Vertikale stark
geneigten, d. h. der Horizontalen weitgehend angenäherten Richtung.
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.'andererseits lassen sich auch sehr befriedigende Ergebnisse erzielen,
wenn die erwähnte Richtung im wesentlichen horizontal ist.
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Das Verfahren kann in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt
werden, die Reaktionskammern, gewöhnlich als Kondensationskammern bezeichnet, aufweist,
die nicht mehr wie in den bekannten Anlagen vertikal, sondern in einem gewissen
Winkel, heispielsweise im Winkel von etwa 9o°, zur Vertikalen angeordnet sind.
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Vorzugsweise befindet sich die horizontale oder nahezu horizontale
Achse der Kammer in relativ geringer Höhe über dem horizontalen Herd des Ofens,
in welchem der Bleidampf erzeugt wird. Hierbei können mehrere Ofentypen verwendet
werden, die jedoch in jedem Fall mit der Innenseite der Kondensationskammer in Verbindung
stehen, und zwar an einem der beiden Enden der letzteren, das als Zuführungsteil
zu bezeichnen ist. Zu berücksichtigen ist, daß zweckmäßig die Temperatur des Zuführungsteils
der genannten Kondensationskammer innerhalb des für die Herstellung einer besonders
hochgradigen Mennige günstigsten Bereichs, d. h. zwischen q8o und 51o° zu halten
ist, was erreicht werden kann durch Regulierung der Umdrehungszahl des Ventilators,
der die Zirkulation der Dämpfe in der genannten Kondensationskammer aufrechterhält,
durch Kühlen des in den Kreislauf zurückgeführten Sauerstoffs und wenn nötig durch
äußere Kühlung.
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Die Zeichnungen, bei denen sich Fig. i b an Fig. i a anschließt, zeigen
zusammen ein Beispiel für eine Anlage nach der Erfindung im Längsschnitt entlang
der senkrechten Achse. Der Verdampfungsofen .d, der - in dem dargestellten Beispiel
mit symmetrisch senkrechter Achse vorgesehen ist, weist einen Herd und drei Graphitelektroden
I3 auf, die in einem jeweiligen gegenseitigen Winkel von iao° angeordnet sind. Ein
Bleidraht wird bei C so zugeführt, daß sein Ende zwischen die unteren Enden der
Elektroden und den Grund des Herdes. genau an die Stelle, wo die Lichtbogen entstehen,
hereinreicht. Die die Elektroden und den Bleidraht umg,bcnden Hüllen sind gegen
die Luft abgedichtet. Ein schwacher Stickstoffstrom wird hindurchgeleitet, um jeglichen
Luftzutritt zu verhindern.
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Der Ofen wird von einem nicht allzu hohen Abzug (Höhe i m bis 1,50
m) überragt, der in einen zur waagerechten Achse leicht geneigten Kanal E verläuft,
durch den die Dämpfe in die Kondensationskammer F geleitet werden, die als Zylinder
von großem Durchmesser und großer Länge ausgebildet ist, dessen Achse ziemlich waagerecht
liegt. Der aus dem Kreislauf stammende Sauerstoff wird unter Zufügung frischen Sauerstoffs
bei G der Kondensationskammer zugeführt; durch eine in dem unteren Teil des Kondensators
angebrachte Schraube H wird die Mennige gesammelt und nach I geführt, wo sie abgefüllt
wird. Im Innern der Kammer und der zur Rückführung des Sauerstoffs dienenden Rücklaufleitung
K wird die Zirkulation des flüchtigen Gemisches durch einen Ventilator T aufrechterhalten,
der im hinteren Teil der Kondensationskammer angebracht ist und durch einen Motor
mit veränderlicher Geschwindigkeit h angetrieben wird. Die Außenfläche der Kondensationskammer
F ist bei L wärmeisoliert; elektrische Heizwiderstände M sind längsseitig zwischen
der Wärmeisolation L und der Außenfläche der Kammer F in einem leeren Raum angebracht,
wo die Luft mittels des Ventilators N in Zirkulation gehalten werden kann. Der Sauerstoffüberschuß
wird aus der Kondensationskammer an deren Hinterwand durch die einstellbare Auslaßöffnung
O abgezogen und durch ein Röhrensystem P weitergeführt, das mehrere Richtungsänderungen
aufweist und mit Staubschabern P, versehen ist, um bei P2 die Rückgewinnung des
gegebenenfalls mitgeführten Bleioxyds zu erlauben: die letzten Staubteile werden
durch Besprühen bei Q entfernt und in R wiedergewonnen.
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Die Rückführungsleitung für den in den Kreislauf zurückzuführenden
Sauerstoff ist mit einer Luftkühlung S umgeben, worin der Strom der Kühlluft durch
einen entsprechend leistungsfähigen Ventilator T in einem dem des umlaufenden Sauerstoffs
entgegengesetzten Sinn in Zirkulation gehalten wird.
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Diese Rückführungsleitung K für den in den Kreislauf zurückzuführenden
Sauerstoff ist mit einer Schraube V versehen, die die Rückgewinnung des mitgeführten
Staubes ermöglicht. Der frische Sauerstoff kann ganz oder teilweise bei X am hinteren
Ende der Rückführungsleitung K eingeführt werden, oder er kann über eine horizontale
wassergekühlte Düse dem Prozeß zugeführt werden, die am Einlaß des Kondensators
in seinem unteren Teil unterhalb der Eintrittsöffnung für die Bleidämpfe gelegen
ist. Frischer Sauerstoff wird
außerdem bei Y am Ende der
Schraube H über der Abfüllstelle I zugeführt, um den Zutritt von Luft zu
verhindern.
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Das folgende Beispiel, das nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen
ist, ermöglicht ein besseres Verständnis für das Arbeiten der Anlage. Beispiel Die
Kondensationskammer F, deren Durchmesser 3 m und deren Länge 18 m beträgt, wird
zunächst durch die Widerstände lI ungefähr 12 Stunden lang unter einem mittleren
Gesamtstromaufwand von 380 k W aufgeheizt. Die Elektroden B werden 1/z Stunde
lang mit Stickstoff durchspült. Der Ofen .d steht unter einer Spannung von 4,5 V
zwischen den Phasen, so daß er Zoo bis 25o kW aufnimmt. Das Heizen des Ofens ohne
Bleizuführung wird 2 bis 21/z Stunden lang fortgesetzt. Nach Ablauf dieser Zeit
wird bei C das Blei in Form eines Drahtes und in einer Menge von 2,3 kg je Minute
kontinuierlich zugeführt; der Stromaufwand im Ofen wird auf i8o bis Zoo kW einreguliert,
und die Spannung wird zwischen 39 und 41 V gehalten. Sobald die Bleizufuhr einsetzt,
wird der Strom in den Heizwiderständen 111 in der Kondensationskammer abgeschaltet;
der Ventilator J wird mit einer Umlaufzahl von 4oo je Minute in Gang gesetzt, wodurch
die Durchmischung der flüchtigen Bestandteile und der Temperaturausgleich über die
ganze Ausdehnung der Kondensationskammer F aufrechterhalten werden. Bei wird frischer
Sauerstoff eingeführt.
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Zur Erzielung einer hochgradigen Mennige muß die Temperatur in der
Einführungszone der Kammer F, in der Nähe der Sauerstoffzuführung, zwischen 480
und gio° und die Temperatur in der Abzugszone, in der Nähe des Ventilators 1, zwischen
46o und 48o° gehalten werden.
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Die Zuführungsgeschwindigkeit für den Bleidraht wird langsam gesteigert,
so daß sie nach etwa ii Stunden 5 kg je Minute erreicht. Die Steigerung der Bleizufuhr
neigt dazu, eine Temperaturerhöhung in der Einführungszone des Kondensators mit
sich zu bringen; um eine Überschreitung der Temperatur von 51o° zu vermeiden, wird
die Tourenzahl ides Ventilators J progressiv von 4oo auf 6oo Umdrehungen je Minute,
dann auf 8oo und endlich auf 94o Umdrehungen je Minute gesteigert; die Ventilatorleistung
ist dann auf 7,8 m3/Sek. angestiegen. Die Zufuhr an frischem Sauerstoff beträgt
gleichzeitig etwa 40o bis 5oo 1/Min.
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Auf Grund der durch den Ventilator T hervorgerufenen Kühlung wird
die Mischung aus frischem und rückgeführtem Sauerstoff in G bei einer Temperatur
von ungefähr 16o bis i8o° der Kondensationskammer zugeführt. Diese Temperatur kann
nötigenfalls durch Steigerung der Geschwindigkeit des Ventilators T noch erniedrigt
werden. An der Vorderwand der Kondensationskammer kann mittels des Ventilators A',
der unmittelbar die Außenluft zuführt, zusätzliche Luft eingeblasen. werden, wenn
eine bei Z befindliche Klappe geöffnet wird.
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Auf diese Weise lassen sich je Stunde 325 kg hochqualifizierte Mennige
von schöner Orangefärbung gewinnen, die einen Pb304 Gehalt von 97 bis 98 % und eine
Massendichte unter i g/cm3 oder sogar unter o,65 aufweisen, und diese Arbeitsweise
kann auf jede gewünschte Zeitdauer aufrechterhalten werden.