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Verfahren und Vorrichtung zur physikalischen oder/und chemischen Umwandlung
von schwer vergasbaren Metallen, deren Oxyden oder ähnlichen Stoffen
Die Erfindung
betrifft ein Verfahren, bei dem Metalle, ihre Oxyde oder ähnliche Stoffe schlagartig
in den atomaren Gaszustand versetzt und aus diesem durch physikalische oder/und
chemische Weiterbehandlung wieder in einem festen Zustand zurückgeführt werden,
wodurch sie technisch erheblich wertvoller werden.
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Es ist bereits bekannt, Magnesium, Zink oder andere leicht verdampfbare
Metalle durch Reduktion ihrer Verbindungen mit Hilfe von Kohle dadurch zu gewinnen,
daß man in einen leeren, elektrisch hocherhitzten Reduktionsraum regelmäßig aufeinanderfolgende
Mengen der Ausgangsstoffe so zugibt, daß die sich bildenden Metalldämpfe und die
gasförmigen Umsetzungsstoffe aus jeder Teilgabe fast augenblicklich entbunden werden.
Die Energiezufuhr wird dabei so geregelt, daß sich die Ofentemperatur praktisch
nicht ändert. Aus dem Ofen entweicht dann ein Gemisch aus Reaktionsgasen (wie Kohlenoxyd)
und Metalldämpfen in Verbindung mit mehr oder weniger nur vorerhitztem Staubteilchen,
mithin nicht ein ausschließlich den Gasgesetzen unterliegendes reines Gasgemisch.
Die Energiekonzentration in einem derartigen elektrothermischen Ofen liegt in der
Größenordnung von etwa I kW je Liter Reaktionsraum.
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Die Erkenntnis, daß bei einem derartigen Verfahren die Verluste durch
Wärmeableitung so groß sind, daß die aufgewandte Wärmeleistung in
völligem
Mißverhältnis zur Verdampfungsleistung steht, hat zu dem Vorschlag einer Erhöhung
der Energiekonzentration geführt, um eine möglichst schnelle atomare Vergasung zu
erzielen. Man hat dabei im höchsten Falle die Energiekonzentration bis zu 20 kW
je Liter Reaktionsraum erhöht. Verfahrensmäßig geht man dabei so vor. daß man zunächst
einen geschlossenen, mit Kohlenstoff ausgekleideten Reaktionsraum elektrisch möglichst
hoch erhitzt. Dann läßt man auf die von allen Seiten her mit Wärme bestrahlte Bodenplatte
jeweils geringe Mengen des zu vergasenden Stoffes auffließen, die sich auf ihr un
regelmäßig verteilen, indem sie nach Art des Leidenfrostschen Phänomens verspratzen.
Man will auf diese Weise eine an immer wieder anderen Stellen des Ofens entstehende,
verhältnismäßig große Metalloberfläche außerordentlich stark der strahlenden Hitze
zugänglich machen, die teils von den Ofenwandungen, teils von dem bereits erzeugten
gasförmigen Stoff ausgeht.
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Die auf diese Weise in Dampfform gebrachten Stoffe sollen dann durch
zusätzliche Hitzebehandlung, z. B. in einem elektrischen Lichtbogen innerhalb des
Ofens, in stark überhitzteGase übergeführt werden, deren Wärmeinhalt durch Strahlung
auf den I litzeherd im Vergasungsraum zurückwirkt.
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Die Erfindung geht von vollkommen neuen Erkenntnissen aus. Es wurde
nämlich erkannt, daß man in der sogenannten Gasmetallurgie oder der Chemie der höchstmöglichen
Temperaturen mit Energiedichten und primären Temperaturen arbeiten muß, die außergewöhnlich
hoch über den bisher angewandten liegen, als solche definiert und während des Prozesses
im Reaktionsraum der primären Vergasung auch laufend direkt auf ihre Wirkung übern-acht
werden. Mit den bisherigen Vorschlägen können diese Bedingungen nicht erfüllt werden.
Infolgedessen bekommt man nur Ullregelmäßige Teilresultate, und zwar hauptsächlich
bei der atomaren Vergasung von Metallen, wie Blei, deren Verdampfungstemperatur
erheblich unterhalb derjenigen, z. B. des Kohlenstoffes, liegt (17300 gegenüber
etwa 36000). Die Verfahrensvorschrift, durch Verspratzen des Arbeitsgutes relativ
große wärmeaufnehmende Oberflächen zu schaffen und den durch die unregelmäßige Verteilung
des Stoffes hervorgerufenen verschiedenen Abkühlungseffekt der Bodenplatte durch
allseitige Einstrahlung von den Wänden her sofort auszugleichen, führt notwendigerweise
zu konstruktiv großen Vergasungsräumen mit dadurch bedingter, relativ geringer Energiekonzentration.
Andererseits kann man den Effekt zu niedriger primärer Vergasungstemperatur nicht
ausgleichen, da die Oberfläche nur mit der zweiten, der Temperatureffekt dagegen
mit der vierten Potenz in die Wärmeübertragung durch Strahlung eingeht.
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In Auswertung der neuen Erkenntnis wird nach der Erfindung zwischen
zwei in vertikaler Achse aufeinander zu bewegten Kohle- bzw. Graphitelektroden ein
primärer Vergasungsraum geschaffen, der durch den Lichtbogenzylinder zwischen den
Peripherien der einander gegenüberliegenden Elektroden gebildet und mit einer Energiedichte
von mindestens tookW jeLiter beladen wird. Diese Energiekonzentration ist nach oben
unbeschränkt; es wurden bei Versuchen Größen von einigen Tausend Kilowatt je Liter
erreicht. Da die obere, nach Redarf auch die untere Elektrode hohl ist, wird die
Tendenz des Lichtbogens, auf der Peripherie anzusetzen und sich als ausgeprägte
Lichtbogenzone zwischen den Kohlenstoffringflächen auf der Peripherie der Elektrodenoberfläche
auszubilden, verstärkt und stabilisiert. Durch diese erfindungsgemäße Energiekonzentration
im Lichtbogenzylinder treten im Lichtbogen sowohl wie am Brennfleck der Elektroden
Temperaturen auf, die erheblich höher sind als die Verdampfungstemperatur des Kohlenstoffes.
Man kann dabei mit primären Temperaturen im Lichtbogen von dur di schnittlich 50000
und darüber rechnen. Bei solchen Arbeitstemperaturen würde der Kohlenstoff der Elektroden
sehr schnell verdampfen, wie am Hochstromkohlebogen z. B. nach Finkelnburg, wenn
nicht durch die Art der Zufuhr des zu vergasenden Arbeitsgutes und durch dessen
endothermen Wärmebedarf laufend und genau geregelt eine ständige Kühlung der Elektrodenperipherie
stattfände. Diese Stoffzufuhr erfolgt nach der Erfindung in der vertikalen Achse
der oberen Hohlelektrode in Gestalt eines zur umgrenzenden sehr heißen Hülle der
Hohlelektrode symmetrisch abwärts fließenden Fadens von großer Oberfläche, z. B.
aus feinkörnigem Arbeitsgut. Der Stoff übernimmt bereits innerhalb der Hohlelektrode
aus dieser so viel Wärmeenergie durch Strahlung, daß erfahrungsgemäß ein frei herabrieselnder
Faden aus z. B. feinkörniger Kieselsäure auf kurzer Fallstrecke verflüssigt wird
und schon als Tropfen in die Achse der eigentlichen Lichtbogen-Zylinder-Zone eintritt.
Aus der Intensität dieser durch die hohe primäre Temperatur an der Hohlelektrode
bedingten Wärmeübertragung durch Strahlung erhellt rückwirkend dieKühlwirkung des
in der Symmetrieachse herabrieselnden Arbeitsgutes auf die Elektrode und damit die
Gewährleistung ihrer betrieblich ausreichenden Haltbarkeit. Das Arbeitsgut fällt
also praktisch schon vorgeschmolzen auf die Mitte der Oberfläche der unteren Gegenelektrode,
ohne deren Peripherie und die sidl auf ihr verschiebenden Breanfiecke der Lichtbogen-Zylinder-Zone
zu berühren. Daraus ergibt sich eine außerordentliche Intensität der peripher von
allen Seiten auf den zentralen Tropfen des Arbeitsgutes einstrahlenden Wärmeübertragung
und eine schlagartige Vergasung desselben aus der in der Regel flüssigen Tropfenunterlage
heraus. Erfahrungsgemäß wird hierbei das früher als besonders nützlich und zur unregelmäßigen
Verspratzung führende Leidenfrostsche Phänomen unterbunden. Der Vorgang wird vielmehr
so gestaltet, daß auf der Mitte der unteren Elektrode ein Muttertropfen dicht aufliegend
erhalten bleibt.
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Die schlagartige Vergasung tritt an der Oberfläche des Tropfens in
der Weise ein, daß entsprechend
dem vergasenden Anteil von oben
her ständig neue Tropfen in den Meniskus einströmen. Da sich dieser Vorgang auf
sehr kleinem Raume und bei sehr hohen Temperaturen abspielt (im Falle der SiO2-Vergasung
beispielsweise bei etwa 29000 an der Oberfläche des Meniskus und sehr viel höheren
Temperaturen an den ihn umgebenden und darüberliegenden Ringflächen der Elektrodenbrennzonen),
läßt er sich optisch bequem nach außen auf einen Bildschirm, zweckmäßig erheblich
vergrößert, übertragen. Auf diese Weise kann der ganze Vorgang ständig überwacht
und genauestens durch Veränderung der Energie- und Stoffzufuhr geregelt werden.
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Das von der Oberfläche des Meniskus abziehende, sehr heiße Gas steht
naturgemäß unter relativ hohem Partial- bzw. Austrittsdruck. Das entstehende Gas
zwängt sich durch die Zwischenräume zwischen den Lichtbogensäulen der gegenüberliegenden
Brennflecke hindurch und bewirkt dabei eine Verschiebung der Lichtbogensäulen auf
immer neue Brennflecke. Außerdem wird es überhitzt und kühlt dabei die soeben verlassenen
Brennfleckzonen.
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Daraus erklärt sich die Temperaturbeständigkeit der Elektrodenanordnung
trotz an sich erheblich über der Verdampfungstemperatur des Kohlenstoffes liegender
primärer Arbeitstemperatur des Lichtbogens. Das durch die Zwischenräume der Lichtbogensäulen
hindurchtretende Gas dringt also nicht in erster Linie in diese ionisierten Lichtbogenzonen
ein und wird in Gestalt des sogenannten Flammenbogens nicht in erster Linie zum
Träger des elektrischen Entladungsstromes, wie es bisher für notwendig gehalten
wurde. Auf eine derartige Weise wird nämlich der Flammbogen zu stark gekühlt, entionisiert,
instabil. Nach der Erfindung vollzieht sich der Wärmeübergang zwischen Lichtbogensäulen
und vorbeistreichendem erzeugten Gas in erster Linie in der Weise, daß durch die
Kühlung die eigentliche Lichtbogensäule kontrahiert wird und sich stärker in sich
zusammenzieht. Dabei erhöht sich aber die Stromdichte und damit die Temperatur innerhalb
der Lichtbogensäule, und der Wärmeübergang steigert sich in außergewöhnlich intensiver
Weise, um so mehr, je höher der Wärmeentzug durch das erzeugte Gas die Lichtbogensäulen
von außen kühlt. Diese Arbeitsweise nach der Erfindung stabilisiert geradezu die
Wärmequelle innerhalb der Lichtbogensäule, steigert die Intensität ihrer Wirkung
und bildet damit die notwendige Grundlage eines außerordentlich energieintensiven,
aber dennoch geregelten Arbeitsverfahrens.
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Der primäre Vergasungsraum bildet das symmetrisch angeordnete Kernstück
eines umhüllenden Ofenraums. In letzterem müssen so hohe Temperaturen herrschen,
daß die Produktionsgase nicht kondensieren. Im Gegensatz zu anderen Verfahren sollen
die Wandflächen des Ofenraums auf das Produktionsgas keine Wärme übertragen. Es
ist vielmehr von der Symmetrieachse des ganzen Systems peripher nach außen in dem
abziehenden Produktionsgas ein fallender symmetrisch in isothermen Ringen sich andeutender
Temperaturgradient vorhanden, wodurch sich Wärmeschutzstoffe der Ofenwand, z. B.
Kohlenstoff, besser ausnutzen lassen.
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Man hat ein derartiges schlagartiges Versorgen einer chemischen Reaktion
mit Reaktionsenergie schon mit »Aufschreckung« bezeichnet. Gemäß der Erfindung kann
nun an eine derartige thermische »Aufschreckung« unmittelbar eine »Abschreckung«,
eine Abkühlung, angeschlossen werden, um auf diese Weise Gleichgewichte zu stabilisieren.
So kann an den vom überhitzten Produktionsgas erfüllten Ofenraum unmittelbar an
dessen Innenwand ansetzend sich ein beispielsweise in einer Spirale verlaufender,
mit der Hohlelektrode gleichachsiger Kühlkanal anschließen, in dem der primäre Gasüberdruck
im Ofenraum in Geschwindigkeit umgesetzt wird. Innerhalb des Kühlkanals, dessen
Wandungen mit einem Kühlmittel besonders gekühlt werden können, entstehen dann zentrifugale
Kräfte, die neben der durch die Kühlwirkung hervorgerufenen stufenweisen Kondensation
der Stoffkomponenten zusätzlich eine weitere Trennwirkung durch deren Schwereunterschiede
verursachen, so daß z. B. sich kondensierende metallische Flüssigkeiten an die Außenwand
der Kühlspirale nach unten abdrängen und, hier fraktioniert, je nach Kondensationstemperatur
und Schwere, abgezogen werden können, während die leichteren Gase, z. B.
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CO, an den Innenwandungen nach oben abgeführt werden. Man kann also
erfindungsgemäß den Abschreckungsvorgang sich unmittelbar an die primäre Vergasungskernzone
der »Aufschreckung« anschließen lassen und seine Wirkung automatisch von dem in
letzterer geregelt erzeugten Gasdruck abhängig machen. Dieser erzeugt bei richtiger
konstruktiver Bemessung der Kühlspirale gewissermaßen von vornherein die für die
Kühlwirkung maßgebende turbulente Geschwindigkeit in ihr und relativ zu den Wandflächen.
Die sich einstellende turbulente Gasspirale bildet sich ihrerseits durch den Ofenraum
hindurch bis an den primären Vergasungsvorgang zurück (Spiralsog).
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Infolge der hohen Energiekonzentration im primären Vergasungsraum
des symmetrischen Abfalles des Temperaturgradienten im Ofenraum und turbulenter
Kondensationsspiralströmung schrumpft der bauliche, apparative Aufwand für derartige
Einrichtungen sehr stark zusammen. Ein derartiger Ofen gleicht mehr einer Düsenanordnung
als einem Kessel, seine Wandverluste sind sehr niedrig, sein thermischer Wirkungsgrad
hoch.
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Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird es oft notwendig sein,
mit einem Umlaufgas zu arbeiten. Dies geschieht dann folgendermaßen: Man führt das
zur Abschreckung des Produktionsgases dienende kalte Umlaufgas in einem die Hohlelektrode
symmetrisch umgebenden Ringspalt bis an den hier offenen Ofenraum heran und leitet
es hier scharf um I800 um in der Weise, daß die Umkehrzone gewissermaßen einen Teil
der Hülle des mit dem Produktionsgas gefüllten Ofenraums darstellt.
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Das unter eigenem Überdruck stehende Produktionsgas erlaubt dem Umlaufgas
nicht den Eintritt
in den Ofenraum selbst, doch kann es sich mit
ihm turbulent vermischen und erhält dadurch mit diesem zusammen die für die Kühlwirkung
bedeutsame hohe Geschwindigkeit. Auf diese Weise entstehen regelbar verschiedenartige,
jeweils aber außerordentlich feine (Größenordnung unter 1 y) ausblockende Festteilchen
des Kondensats. Auch kann man in ähnlicher Weise ein ausströmendes Metallgas mit
Sauerstoff oder einem anderen Gas, z. B.
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Stickstoff, vermischen. Im Falle von Sauerstoff entsteht dann ein
geregelt arbeitender Mischbrenner. Die außerordentliche Geschwindigkeit des Reaktionsablaufes
dieses Verbrennungsvorganges infolge der Überhitzung und Feinstaufteilung der Metallkomponente
einerseits, die Möglichkeit andererseits, das Verbrennungsprodukt, das Metalloxyd,
unmittelbar in vorbeschriebener Form wieder geregelt abzukühlen, führt zu sehr feinen
Metalloxydstäuben.
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Nach der Erfindung lassen sich demnach in außerordentlich schnellem
Reaktionsablauf und in sehr kompendiösen Apparaturen, d. h. sehr wirtschaftlich,
sehr wertvolle Produkte der verschiedensten Art gewinnen. Es ist nicht möglich,
sie etwa alle, auch nur der Gattung nach, aufzuzählen.
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Es soll aber noch darauf hingewiesen werden, daß der gedrängte Zusammenbau
der Apparatur besonders geeignet ist, anfallende Abwärme wirtschaftlich auszunutzen.
Es muß andererseits unterstrichen werden, daß der praktisch kapazitätslos arbeitende
Vorgang der Vergasung erlaubt, den Vergasungs-Lichtbogen-Raum in kürzester Zeit,
wie eine Bogen-]ampe, auf höchste Arbeitstemperatur zu bringen und sofort mit der
Zufuhr des Arbeitsgutes und damit dem Vergasen einzusetzen. Es ist umgekehrt ohne
Schwierigkeiten möglich, den Strom des Arbeitsgutes und die Energiezufuhr schlagartig
ohne besondere Vorbereitungen abzustellen. Es ergeben sich infolgedessen für einen
elektrothermischen Apparat zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung besonders
günstige Voraussetzungen zur Verwertung kurzzeitig anfallenden elektrischen Abfallstromes.
Diese Eigenschaft ermöglicht und erleichtert auch von vornherein weitgehendes Automatisieren
derartiger Verfahren nach der Erfindung. Im allgemeinen wird man zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Vorrichtung in symmetrischer Einphasenanordnung
bauen.
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Doch sind auch Sonderfälle möglich, bei denen an Stelle des Einphasensystems
Mehrphasen- und besonders symmetrische Drehstromanordnungen zweckmäßig sind.
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In der Abb. I ist beispielsweise die Anordnung einer Vorrichtung
zur physikalischen oder chemischen Umwandlung von Stoffen nach der Erfindung schematisch
dargestellt. I ist die vertikal auf und ab bewegliche Hohlelektrode. Sie wird gehalten
von einem metallischen, wassergekühlten Doppelmantel 2, der den elektrischen Strom
am oberen Flansch 3 übernimmt und am unteren Mantelende auf die Hohlelektrode, z.
B. in gasdichter Kontaktberührung, überleitet. Kühlwasserzu- und -ableitung des
Metallmantels 2 befinden sich bei 7. Er ist gegen den Haltering 4 beweglich und
dabei gasdicht, und elektrisch durch die Dichtung 5 gegen den oberen Deckel 6 des
eigentlichen Ofens isoliert.
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In der Achse der Hohlelektrode befindet sich das Zuführungsrohr 8
für das über das Ventil 9 zufließende und zu vergasende ArbeitsgutIo. In der Achse
der Hohlelektrode I wird von unten her eine Gegenelektrode II, ebenfalls auf und
ab beweglich, so genähert, daß zwischen beiden der primäre Vergasungsraum hoher
Energiekonzentration IS entsteht. Die untere Gegenelektrode, die nach Bedarf ebenfalls
hohl ausgeführt sein kann und durch deren Bohrung in einem solchen Falle auch zu
verarbeitende Stoffe in den Vergasungsraum I8 eingeführt werden können, leitet den
über die peripheren Lichtbogenzonen aus der Hohlelektrode 1 übernommenen elektrischen
Strom durch die Fassung 12 ab. Sie wird über die Dichtung I3 gasdicht in den unteren
Flansch 14 des Ofenmantels 15 eingeführt und ragt in den nach der Erfindung sonst
praktisch leeren Ofenraum 20 hinein. Dieser ist durch eine innere SchutzschichtI7,
z. B. aus Kohlenstoff, gegen Temperaturüberbeanspruchung und durch eine äußere Isolierschicht
I6 gegen Wärmeverluste geschützt, sie kann natürlich notfalls auch zusätzlich z.
B. durch Wasserkühlung gegen Verschleiß gesichert werden. Über dem Ofenraum liegt
unmittelbar eine aus dem Rohrsystem 21 gebildete, zur Hohlelektrode zweckmäßigerweise
koaxiale Kühlspirale mit Kühiwassereinlauf bei 22, Kühlwasserablauf bei 23 und Abläufen
für fraktionierte Destillate an den tiefsten Punkten einzelner Umlaufabschnitte
bei 26. 24 ist der Eintritt für ein im Bedarfsfalle zugeführtes Umlaufgas. Es strömt
im Spalt zwischen Elekrodenmantel 2 und Kühlsystem 21 abwärts, ändert an der oberen
Grenze des Ofenraumes bei 27 seine Strömungsrichtung um I800 und verläßt das System
nach Durchlaufen der Gaskanäle des Spiralkühlers durch den Ausgang 25. Bei 30 ist
eine Öffnung im Ofenraum, die durch ein Linsensystem 28 verschlossen ist. Hier wird
das Bild der Vorgänge im Vergasungsraum I8 optisch herausgeleuchtet, und, zweckmäßigerweise
vergrößert, auf einen Bildschirm 29 übertragen. Hilfseinrichtungen, wie Kühlung
und Spülung mit Sperrgas zum Freihalten der Optik von Kondensierungserscheinungen
des Produktionsgases, sind nicht eingezeichnet, da sie an sich selbstverständlich
sind und nur die Ubersicht der Abbildung erschweren würden.
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Bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung werden zunächst nach passender
Wahl der Arbeitsspannung und der Höhe der Energiezufuhr die Elektroden I und II
einander so weit genähert, bis sich durch die peripheren Lichtbogensäulen I9 der
zylindrische Vergasungsraum I8 bildet. In wenigen Minuten erhält man derartig hohe
Arbeitstemperaturen in der Größenordnung 4 bis 50000, daß man mit der geregelten
Zufuhr des zu vergasenden Stoffes 10 durch das Rohr 8 beginnen kann. Infolge der
außerordentlichen Einstrahlung in den unteren Hohlraum der Elektrode 1 und der infolge
der sehr hohen Temperaturen außergewöhnlich hohen Wärmeüber-
gangszahl
verflüssigt sich der Faden des Arbeitsgutes 10 in der Regel bereits hier, wie angedeutet.
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Er fällt dann in Einzeltropfen auf den Muttertropfen 3I im Zentrum
der Oberfläche der unteren Elektrode 1 1 und vergast hier unter Bildung einer nach
allen Seiten austretenden Gasströmung 32.
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Diese Gase zwängen sich durch die Zwischenräume zwischen den Lichtbogensäulen
19 hindurch und nehmen zusätzliche Wärme von den einander gegenüberstehenden peripheren
Ringflächen Ia und I 1a der Elektroden auf. Die Veränderung des Meniskus am Muttertropfen
3I wird infolge der hier herrschenden sehr hohen Temperatur (bei Vergasung von SiO2
beispielsweise 2900°) und der noch viel höheren Temperaturen der Lichtbogenzone
sehr scharf über die Optik 28 nach außen übertragen, wodurch der Vorgang durch Veränderung
von Energie- und Stoffzufluß geregelt werden kann.
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Der innere Ofenraum bzw. die Verlängerung des Vergasungsraumes I8
nach oben ist bei 33 nach außen hin gasdicht abgeschlossen. Der Gasdruck der entstehenden
Gase 32 hindert das bei 27 von oben her einströmende Umlaufgas 24, 25 daran, in
den eigentlichen Ofenraum vorzudringen, doch findet bei 27 eine turbulente Vermischung
beider Gase unter starker Abkühlung statt. Die Kühlwirkung selbst kann durch Menge,
Temperatur und Zusammensetzung des Umlaufgases beeinflußt werden. Die weitere Abkühlung
erfolgt durch die Spiralen der Rohranordnung 2I, die von einem bei 22 ein- und bei
23 austretendem Kühlmittel durchflossen wird.
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Zum Schluß soll das erfindungsgemäße Verfahren noch an einigen Beispielen
erläutert werden, doch ist dieses keineswegs hierauf beschränkt, sondern kann für
die verschiedensten physikalischen und chemisch-metallurgischen Arbeitsverfahren
angewendet werden. Nimmt man z. B. als Arbeitsgut kleinkörnige Kieselsäure, die
man bei 10 einführt, so wird das im Vergasungsraum I8 gebildete, über 30000 heiße
Si O2-Gas von der Stelle 27 an schlagartig kondensiert. Das Kondensat verläßt bei
25 die Vorrichtung in Gestalt feinster, vom Umlaufgas mitgetragener fester Si O2-Teilchen
der Größenordnung 0,OI bis I 8, die dann in bekannter Weise vom Umlaufgas getrennt
werden.
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Bei manchen Stoffen, z. B. komplexen Erzen, entsteht im Vergasungsraum
I8 ein Gasgemisch, das dann ohne Umlaufgas fraktioniert zu kondensieren ist. Der
Zugang für das Umlaufgas 34 wird alsdann durch ein ruhendes Gaspolster oder eine
feste Sperre, z. B. aus Kohlenstoff, versperrt, so daß das Gasgemisch gezwungen
ist, in die Spiralen bei 27 einzutreten. Hier unterliegt es nicht nur der Kühlwirkung,
sondern auch einer mehr oder weniger intensiven Wirkung von Zentrifugalkräften.
Die flüssig werdenden Teilchen werden also bei 35 nach außen an die Wand gedrückt
und hier an eingebauten Ausläufen 26 abgezogen, während die vorerst noch oder dauernd
(wie z. B. CO) gasförmig verbleibenden Anteile sich in Richtung 36 auf der Innenseite
halten und bei 25 die Vorrichtung verlassen. Es ist von besonderer Bedeutung, daß
die fraktionierte Kondensation unmittelbar am Ausgang des Ofenraumes einsetzt, weil
nur so Zwischenreaktionen und chemische Rückbildungen weitgehend unterbunden werden.
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Bei der Herstellung hochvoluminöser Metalloxyde durch Oxydation eines
Metalles mit Sauerstoff wird das sauerstoffhaltige Verbrennungsgas bei 27, 34 z.
B. durch einen Düsenkranz dem aufsteigenden Metallgas entgegengeführt. Die Enthalpie
des eintretenden Sauerstoffgases kühlt dabei den Düsenkranz in bekannter Weise so,
daß die Wärme der zu verbrennenden Gase 32 sowie der Wärmeeffekt der Verbrennung
nicht zerstörend auf sie zurückwirkt. Vielmehr schlägt auch in diesem Falle die
Verbrennungsflamme, bei 27 ansetzend, nach Maßgabe des Fortgangs der turbulenten
Vermischung von Ofengas und Sauerstoffgas in die Züge der Spiralkühlkammer 2I hinein.
Durch entsprechende Ausbildung derselben läßt sich auch in diesem Falle die gewünschte
Ausbildung der Flamme, z. B. durch gestufte Zufuhr von Sauerstoff innerhalb der
Spiralzüge, und die A,usbildungskurve regeln.