DE3013042A1

DE3013042A1 - Vorrichtung und verfahren zum einfuehren einer suspension festen partikelfoermigen materials in einem gas in einen reaktor

Info

Publication number: DE3013042A1
Application number: DE19803013042
Authority: DE
Inventors: Paul Etienne Cornish Flat N.H. Queneau; Horst Joachim Norwich Vt. Richter; Reinhardt West LaFayette Ind. Schuhmann jun.
Original assignee: SCHUHMANN JUN
Current assignee: SCHUHMANN JUN
Priority date: 1979-10-22
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1981-05-27
Also published as: ZA801308B; ZM3880A1; AR224892A1; SE439254B; PL135720B1; CA1144366A; MX6457E; JPS5662933A; JPS6257379B2; AU518832B2; BE882186A; PL223112A1; AU5592580A; OA06501A; PH18976A; SE8001732L; BR8001950A; US4326702A

Description

Paul Etienne Queneau, Cornish Flat, New Hampshire 03746, USA; Horst Joachim Richter, Brookside Drive, Norwich, Vermont O5055, USA; Reinhardt Schuhmann, jr. 1206 Hayes Street, West LaPayette, Indiana 47906, USA

Vorrichtung und Verfahren zum Einführen einer Suspension festen partikelförmigen Materials in einem Gas in einen Reaktor

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einführen von partikelförmigem, festem Material und einem Gas als paraboloide Suspension nach unten in einen Reaktor, um hervorragenden Gas-Feststoff-Kontakt und schnelle Reaktion im Reaktor zwischen partikelförmigem Material und Gas durch Mischen zu erreichen und die Partikel gleichmäßig und weit im Reaktor zu verteilen sowie ein Verfahren zum Einbringen einer Suspension festen, partikelförmigen Materials und eines Gases als paraboloide Suspension in einen Reaktor, wobei ein Vorrat festen partikelförmigen Materials durch einen vertikalen rohrförmigen Abschnitt

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eingebracht und von diesem aus verteilt wird.

Es sind, insbesondere im Bereich der Pyrometallurgie ,vielzählige Prozesse bekannt, welche eine Reaktion festen teilchenförmigen Materials und eines Gases in einem geschlossenen Raum bei erhöhten Temperaturen benötigen. Eine Vorrichtung für das Ausbilden einer paraboloiden Suspension einer gepulverten Substanz und eines Reaktionsgases in einem Reaktionsraum ist in der US-PS 41 47 535 beschrieben, wobei die Energie der fallenden Bewegung des festen Stoffes sowie eine spezifisch ausgebildete Ablenkoberfläche, zusammen mit horizontal gerichteten Strahlen zusätzlichen Gases dabei helfen, den Feststoff zu verteilen. Das Verfahren und die Vorrichtung verwenden dabei die kinetische Energie der Feststoffe durch Verwendung einer spezifischen Abgleitoberfläche, wobei sich die gepulverte Substanz lateral verteilt und den Reaktionsgasfluß trifft, der sich im wesentlichen rechtwinkelig zu denselben in den Reaktionsraum bewegt.

Ein Beispiel für den Verfahrenstyp, auf den diese bekannte Vorrichtung zum Einführen eines partikelförmigen Materials und eines Gases sowie derartige Verfahren eingesetzt werden können, ist das Blitz-Schmelzen von sulfidischen Erzen. Derartige Verfahren setzen voraus, daß die festen sulfidischen Erzpartikel und das sauerstoffhaltige Gas innig gemischt werden und daß die Reaktion beider zugesetzter Stoffe schnell abläuft. Wenn derartige Sulfide in einem Strahlungsofen blitzgeschmolzen werden, ist beispielsweise der Abstand zwischen der Decke des Ofens und dem geschmolzenen Material im Ofen üblicherweise weniger als 3 Meter. Dementsprechend muß das. festes Sulfid und Sauerstoff enthaltende Gas durch das Dach des Ofens durch Brenner eingebracht werden, die das Material

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verteilen und gut dispergierte Suspensionen bilden, die innigen Gas-Feststoff-Flussigkeits-Kontakt ermöglichen und den interphasen Wärme- und Massen-Übergang, bevor das Material das geschmolzene Bad erreicht, optimieren.

Gegenüber den bisher bekannten Vorrichtungen und Verfahren ist jedoch der Gas-Feststoff-Kontakt beim Einführen in eine hocherhitzte Atmosphäre noch nicht zufriedenstellend. Bei derartigen Verfahren wird nämlich ein zufriedenstellender Kontakt des teilchenförmigen Materials und des Gases während des kurzen Aussetzens derselben der heißen Atmosphäre notwendig, um geeignete Reaktionscreschwindigkeiten zu erhalten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, bekannte Verfahren und Vorrichtungen dahingehend weiterzubilden, daß der Gas-Flüssigkeits-Feststoff-Kontakt innerhalb kürzester Zeit optimiert wird und eine möglichst vollständige Reaktion während des Kontakts dieser Komponenten mit der heißen Atmosphäre ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, die gekennzeichnet ist durch:

a) einen inneren rohrförmigen Abschnitt mit einem Feststoff-Einlaßende und einem -Auslaß;

b) Mittel zum Zuführen festen, partikelförmigen Materials durch das Einlaßende des inneren rohrförmigen Abschnittes und axial durch denselben, um aus dessen Auslaß auszutreten;

c) einen äußeren zylindrischen Abschnitt mit einer ringförmigen Wand, einem geschlossenen Ende,einem Abgasende

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und einem Gaseinlaß in dieser kreisförmigen Wand zwischen
diesen Enden, wobei der äußere zylindrische Abschnitt konzentrisch um den inneren rohrförmigen Abschnitt angeordnet ist, so daß der Auslaß des inneren rohrförmigen Abschnittes zwischen Gaseinlaß und Abgas-Auslaßende des äußeren zylindrischen Abschnittes liegt; und

d) Mittel zum tangentialen Einführen des Gases durch den Gaseinlaß in der ringförmigen Wand, welche eine derart angeordnete Führung aufweisen, daß das Gas tangential in den zylindrischen Abschnitt im wesentlichen an der ringförmigen Wand entlassen wird, wodurch das Gas um den inneren Umfang der ringförmigen Wand und gegen das Abgasende derart geleitet wird, daß das aus dem Auslaß des inneren rohrförmigen Abschnittes austretende partikelförmige feste Material darin suspendiert wird und das Gas aus dem Abgasende des zylindrischen Abschnittes mit einer Tangentialgeschwindigkeit, die größer ist als die Hälfte der vertikal nach unten gerichteten Geschwindigkeit derselben, herausgelassen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch Leiten des Gases in tangentialer Richtung zwischen dem rohrförmigen Abschnitt und einem mit diesem koaxialen äußeren zylindrischen Abschnitt, um eine Suspension des aus dem zentralen rohrförmigen Abschnitt emittierten festen teilchenförmigen Materials im Gas zu bilden; und Entlassen dieses Gases aus dem äußeren zylindrischen Abschnitt mit einer tangentialen Ausbreitungsgeschwindigkeit, die größer als die vertikale nach unten gerichtete Geschwindigkeit desselben ist.

In der Vorrichtung und dem Verfahren nach der Erfindung wird

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also eine tangentiale Einbringung des Gases erreicht, so daß die von einem inneren rohrförmigen Abschnitt emittierten Feststoffe durch einen zirkulierenden Fluß von Gasen mitgerissen werden und aus einem äußeren zylindrischen Abschnitt einer Tangential-Ausbreitungsgeschwindigkeit herausgelassen werden, die größer als die Hälfte der vertikal nach unten gerichteten Geschwindigkeit derselben ist, wobei im Reaktor eine paraboloide Suspension gebildet ist.

Dabei werden eine Brennerkonstruktion sowie ein Verfahren für das Einführen einer Suspension von festem teilchenförmigem Material und eines Gases in ein Reaktionsgefäß gegeben, die die Verwendung eines tangential gerichteten Gasstromes in einen zylindrischen Abschnitt einsetzen, wobei dieser tangentiale Strom festes teilchenförmiges Material, injiziert von einem rohrförmigen, im zylindrischen Abschnitt gelegenen Abschnitt emittierten festen teilchenförmigen Materials mitgerissen wird, so daß das Material-tragende Gas aus dem zylindrischen Abschnitt mit einer tangentialen Verteilungsgeschwindigkeit austritt, die größer als die vertikal nach unten gerichtete Geschwindigkeit derselben, bevorzugt größer als die Hälfte derselben ist, so daß eine paraboloide Suspension in dem Reaktionsgefäß gebildet wird. Die Brennerkonstruktion weist einen inneren rohrförmigen Abschnitt und einen diesen umgebenden koaxialen zylindrischen Abschnitt auf, mit Mitteln zum Einbringen festen teilchenförmigen Materials durch den inneren rohrförmigen Abschnitt und über einen an dem Ende des inneren rohrförmigen Abschnitts anschließenden konischen Abschnitt, sowie Mitteln zum tangentialen Einführen des Gases durch die Wand des äußeren zylindrischen Abschnitts, so daß das feste teilchenförmige Material beim Austritt aus dem inneren rohrförmigen Abschnitt durch den zirkulierenden Gasstrom

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zwischen innerem rohrförmigen! Abschnitt und äußerem zylindrischem Abschnitt aus dem Abgasende des äußeren zylindrischen Abschnitts als paraboloide Suspension emittiert wird. Das aus dem Abgasende des zylindrischen Abschnittes entlassene Gas besitzt eine größere tangentiale Verteilungsgeschwindigkeit als die Hälfte der vertikalen nach unten gerichteten Geschwindigkeit derselben. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform verwendet einen rotierenden inneren rohrförmigen Abschnitt mit einem winkelmäßig versetzten· unteren Teil gemeinsam mit tangentialer Einführung des Gases.

Eine bevorzugte Vorrichtung zum tangentialen Einführen des Gases in die Kammer zwischen innerem rohrförmigem Abschnitt und äußerem zylindrischem Abschnitt weist einen Schlitz auf, der im wesentlichen vollständig um die kreisförmige Wand des zylindrischen Abschnitts verläuft sowie eine spiralförmige Führung, die um den zylindrischen Abschnitt angeordnet ist und mit dem Schlitz in Verbindung steht, wobei die Führung eine Passage kontinuierlich abnehmender Querschnittsfläche bildet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Brenners, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbar ist;

Fig· 2 eine Draufsicht auf den in Figur 1 gezeigten Brenner, welche die Führung zum Einführen des Gases durch die Wand des äußeren zylindrischen Abschnitts des Brenners deutlicher zeigt;

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Fig. 3 einen Querschnitt einer der in Figur 1

dargestellten ähnlichen Vorrichtung, wobei Kühlmittel für den Kegelabschnitt, den inneren rohrförmigen Abschnitt und den äußeren zylindrischen Abschnitt gezeigt sind;

Fig. 4 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Brenners, wobei die Verwendung eines drehbaren inneren rohrförmigen Abschnitts zur Zuführung von festem teilchenförmigen! Material dargestellt ist; und

Fig. 5 eine Massenverteilungsmessung, wobei die hervorragende gleichmäßige Verteilung des Materials über eine Oberfläche, verglichen mit einer nach dem Stand der Technik,verdeutlicht ist.

Der erfindungsgemäße Brenner sowie das Verfahren sind bei verschiedenartigsten Prozessen verwendbar, bei denen eine paraboloide Suspension eines" festen teilchenförmigen Materials in einem Gas eingesetzt wird.

Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, weist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 konzentrische Abschnitte 3 und 5 sowie Mittel zum Beschicken mit einem Gas und einem festen partikelförmigen Material in diese auf. Der innere rohrförmige Abschnitt 3 besitzt ein Einlaßende 7, durch welches festes partikelförmiges Material 9 mit einer Zuführeinrichtung (nicht gezeigt) wie beispielsweise einer konventionellen FeststoffZuführungseinrichtung oder einem Zxnneßsystem beschickt-wird, wobei das partikelförmige feste Material axial nach unten durch den rohrförmigen Abschnitt 3 wandert und aus dem Auslaß 11 austritt. Der äußere zylindrische Abschnitt 5, der konzentrisch mit dem inneren rohrförmigen Abschnitt 3 ist, besitzt eine ringförmige Wand 13 mit einem beispielsweise durch einen Flansch 15 geschlossenen Ende,

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wobei der Flansch 15 den inneren rohrförmigen Abschnitt 3 stützen kann. Der innere rohrförmiae Abschnitt 3 und der zylindrische Abschnitt 5 haben eine gemeinsame Achse a. Der äußere zylindrische Abschnitt 5 hat ein Abgasende 17, welches in axialer Richtung mit Abstand vom offenen Ende 11 des inneren rohrförmigen Abschnitts 3 angeordnet ist. Die Wand des äußeren zylindrischen Abschnitts kann, wenn gewünscht, mit einem Winkel von weniger als 20° zur Vertikalen vom Gaseinlaß zum Abgasende geneigt sein.

Eine Gaszuführeinrichtung zum tangentialen Einführen eines Gases in den äußeren zylindrischen Abschnitt 5 durch die ringförmige Wand 13 mit Hilfe eines Einlasses 19 in der ringförmigen Wand 13 weist eine Führung 21 auf, welche einen Einlaß 23 für die Zuführung des Gases von einer nicht gezeigten Quelle besitzt, welcher spiralförmig ausgebildet ist und um den äußeren zylindrischen Abschnitt 5 geformt ist. Diese spiralförmige Führung 21 ist aus einer äußeren Wand 25 und oberen und unteren Wänden 27, 29 gebildet, wobei diese Wände an Größe vom Anfangskontakt der Zuführung mit dem äußeren rohrförmigen Abschnitt 5, bis die Wände den rohrförmigen Abschnitt umgreifen, abnehmen.

Derart bildet die Führung eine geschlossene Passage, ausgenommen den Einlaß 19 für das Gas, mit kontinuierlich abnehmender Querschnittsfläche. Der Gaseinlaß 19 ist bevorzugt in Form eines Schlitzes, wie dargestellt, in der ringförmigen Wand 13 des äußeren zylindrischen Abschnitts 5 ausgebildet, so daß ein durch die Führung 21 durch den Einlaß 23 eingeführtes Gas tangential durch den Schlitz in den äußeren zylindrischen Abschnitt 5 eingelenkt wird. Der äußere zylindrische Abschnitt 5 wird bevorzugt durch eine Kammer 31 umgeben, um

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einen Kühlmantel für den äußeren zylindrischen Abschnitt 5 zu bilden, wobei die Wasserkammer durch Anordnen einer Kühlkammerwand 33 mit Abstand vom äußeren rohrförmigen Abschnitt gebildet wird und diese Kühlkammerwand ein geschlossenes unteres Ende 35 sowie (nicht gezeigt) Zuführungen und Abflüsse für durch ihn geführte Kühlmittel besitzt.

In dem inneren rohrförmigen Abschnitt 3, koaxial mit demselben, ist eine Trägerstange 37 angeordnet, wobei diese Trägerstange an ihrem dem Auslaß 11 des inneren rohrförmigen Abschnitts 3 benachbarten Ende einen konisch ausgebildeten, divergierenden Abschnitt 39 besitzt. Bevorzugt weisen die Trägerstange und der divergierende Abschnitt 39 Bohrungen oder Aussparungen 41 auf, die miteinander in Verbindung stehen., wobei Wasser oder irgendein anderes Kühlmittel von einer nicht gezeigten Quelle durch einen Einlaß .43 zu den Aussparungen 41 geliefert wird und das Kühlmittel durch die Stange und den divergierenden Abschnitt läuft, um dieselben zu kühlen. Die Neigung des konischen Abschnittes vom oberen Ende bis zur Basis sollte weniger als 45 zur Achse des inneren rohrförmigen Schnitts betragen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für das Beladen der heißen Atmosphäre eines Ofens als paraboloide Suspension mit nicht eisenhaltigem festem Sulfid-Flotationskonzentrat und sauerstoffreichem Gas geeignet, um einen Metallstein aus demselben herzustellen. Ein derartiges Verfahren ist in der amerikanischen Anmeldung Serial No. 971 995, Anmeldetag 21. Dezember 1978 von zwei der Anmelder dieser Erfindung mit dem Titel "Process for Oxygen Sprinkle Smelting of Sulfide Concentrates" beschrieben, wobei das in dieser Anmeldung Beschriebene für die Erfindung vorausgesetzt wird.

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Ein festes partikelförmiges Material, wie ein sulfidisches Konzentrat, bevorzugt mit einer Partikelgröße von weniger als etwa 48 mesh,wird durch den Einlaß 7 eingeführt und axial durch den inneren rohrförmigen Abschnitt 3 geleitet. Wenn das feste Material den inneren rohrförmigen Abschnitt 3 durch den Auslaß 11 verläßt, kommt das feste teilchenförmige Material mit dem divergierenden Abschnitt oder Trichter 39 in Kontakt und wird radial verteilt. Gleichzeitig wird ein sauerstoffreiches Gas durch den Einlaß 23 zur Führung 21 geschickt, welches um die spiralig ausgebildeten Wände 25, 27, 29 der Führung läuft und durch den Schlitz 19 in der kreisförmigen Wand 13 tangential in den äußeren zylindrischen Abschnitt 5 und vertikal nach unten durch diesen geleitet wird. Wenn das sich spiralförmig bewegende Gas den Auslaß 11 und den divergierenden Abschnitt 39 passiert, reißt es das feste teilchenförmige Material als Suspension mit, welche eine tangentiale Verteilungsgeschwindigkeit von größer als der Hälfte der vertikal nach unten gerichteten Geschwindigkeit derselben hat, so daß das feste teilchenförmige Material in Suspension mit dem sauerstoff reichen Gas tangential aus dem Abgasende 17 des äußeren zylindrischen Abschnitts 5 abgegeben wird. Die aus dem Abgasende 17 des äußeren zylindrischen Abschnitts 5 abgegebene Suspension hat eine tangentiale Verteilungsgeschwindigkeit welche bevorzugt sehr viel größer als die vertikal nach unten gerichtete Geschwindigkeit derselben ist, so daß die Suspension als paraboloid« Suspension abgegeben wird.

Eine Kühlflüssigkeit, wie Wasser, kann sodann durch die verbundenen Aussparungen 41 in der Trägerstange 37 und den divergierenden Abschnitt 39 injiziert werden, welche die Fläche des inneren rohrförmigen Abschnitts 3 kühlt, wobei mindestens ein Teil durch die Öffnung 45 abgegeben wird, um den divergierenden

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Abschnitt und dessen Umgebung zu kühlen. Ein anderes Ausführungsbeispiel der Kühlung der Trägerstange 37 und des divergierenden Abschnitts 39 ist in Figur 3 gezeigt, wobei die Trägerstange und der divergierende Abschnitt eine integrale Einheit mit einem in dieser angeordneten Kühlflüssigkeitsrohr 47 sind, wobei das offene Ende 49 des Kühlflüssigkeitsrohrs mit Abstand vom Boden 51 des divergierenden Abschnitts 93 angeordnet ist. Wie dargestellt, wird Kühlflüssigkeit, wie Wasser, nach unten durch das Kühlflüssigkeitsrohr 47 aus dessen Ende 49 zugeführt, wobei ein Teil der Kühlflüssigkeit durch die Öffnung 45 passiert, während der Rest nach oben und aus dem Kanal zwischen Kühlflüssigkeitsrohr 47 und der Innenwand der Trägerstange 37, um aus diesen auszutreten, läuft. Es sind ebenfalls Mittel vorgesehen, um den inneren rohrförmigen Abschnitt 3 zu kühlen, welche mit Abstand angeordnete Wände 53, 55 sowie eine Trennplatte 57 zwischen diesen,einschließen, wobei die Trennplatte kurz vor der Endwand 59, die die Wände 53, 55 verbindet, endet. Zusätzlich kann Kühlmittel für den äußeren zylindrischen Abschnitt 5 durch Öffnungen wie 61 nach unten und um die Trennplatte injiziert werden, und aus mit Abstand angeordneten Öffnungen 65 herausgelassen werden, um dieselbe zu kühlen. Manchmal kann es erwünscht sein, den inneren rohrförmigen Abschnitt 5 oder die Trägerstange 37 mit ihrem divergierenden Abschnitt 39 oder beide, in Vibrationen zu versetzen, um den Fluß des festen partikelförmigen Materials durch den inneren rohrförmigen Abschnitt zu unterstützen, wobei diese Vibrationen durch bekannte Vibrationsmittel hervorgerufen werden können.

Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Stange und der divergierende Abschnitt ausgelassen und der innere rohrförmige Abschnitt ist so angeordnet, daß er sich.

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für das Beladen mit dem festen partikelförmigen Material

dreht. Wie gezeigt, weist die Vorrichtung 71 einen inneren rohrförmigen Abschnitt 73 und einen äußeren zylinderförmigen Abschnitt 75 auf. Der innere rohrförmige Abschnitt 73 weist einen Einlaß 77 auf, durch welchen festes partikelförmiges Material von einer nicht gezeigten Zuführvorrichtung eingeführt wird, sowie einen Auslaß 79. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Auslaßende-Abschnitt 81 des inneren rohrförmigen Abschnitts aus der Achse des restlichen inneren rohrförmigen Abschnitts 83 gerückt, so daß der Auslaßendabschnitt sich in Richtung der ringförmigen Innenwand 85 des äußeren zylindrischen Abschnitts 75 erstreckt. Eine derartige Versetzung sollte so groß sein, daß ein spitzer Winkel zur vertikalen Achse von weniger als etwa gebildet wird, wobei ein Vers,etzungswinkel von weniger als etwa 15° bevorzugt ist. Der ringförmige Abschnitt 73 ist drehbar im geschlossenen Ende 87 des äußeren zylindrischen Abschnitts durch ein Lager 89 befestigt, welches Rotation des inneren rohrförmigen Abschnitts 73 durch geeignete, nicht gezeigte Dreheinrichtungen ermöglicht. Gas wird durch die ringförmige Wand 85, durch den Schlitz 81 mit, Hilfe der spiralförmigen, in Querschnitt abnehmenden Führung 93, die mit diesem in Verbindung steht, zugeführt, wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei der äußere zylindrische Abschnitt ein Abgasende 95 aufweist, welches axial mit Abstand vom Auslaßende 79 des inneren rohrförmigen Abschnitts 73 angeordnet ist. Für Kühlzwecke besitzt der äußere zylindrische Abschnitt 35 eine mit Abstand angeordnete Außenwand 101 sowie eine Trennplatte 103, die in der durch die Außenwand 101 und die Innenwand 85 gebildeten Kammer angeordnet ist. Einlasse wie der Einlaß 105 und Auslässe wie der Auslaß 107 sind für die Passage von Kühlmittel durch dieselben vorgesehen. Der innere rohr-

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förmige Abschnitt 33 kann zu Kühlzwecken mit Abstand angeordnete Wände 109, 111 sowie eine Trennwand 113 dazwischen aufweisen, so daß Kühlmittel zwischen den mit Abstand angeordneten Wänden geleitet . werden kann, wie bereits für Figur 3 relativ zu dem inneren rohrförmigen Abschnitt beschrieben.

Kühlflüssigkeit für das Kühlen der Wände des inneren rohrförmigen Abschnitts und des äußeren zylindrischen Abschnitts des erfindungsgemäßen Brenners ist bevorzugt Wasser. Die durch den divergierenden Abschnitt 39 passierende Kühlflüssigkeit kann zur Injektion in den Reaktor Wasser, Luft, Stickstoff oder, wenn eine Schwefeldioxidatmosphäre im Reaktor anwesend ist, Schwefeldioxid - enthalten. Injektion der Kühlflüssigkeit durch den konischen Abschnitt in den Bereich der Brennerabgasöffnung und unterhalb führt zu effektivem Kühlen dieses Bereichs.

Wie in Figur 5 dargestellt, liefert der erfindungsgemäße Sprühbrenner eine viel gleichmäßigere und breitere Massenverteilung der Partikel über die Schlackenoberfläche in einem Reaktor sowie eine geringere Ausstoßmenge oberhalb derselben, als bei'dem in der US-PS 41 47 535 beschriebenem Brenner. Diese Hauptverbesserung wird durch Verwendung der hohen Tangentialgeschwindigkeit des Verbrennungsgases zum Verteilen der Partikel statt eines speziell geformten Hornes erreicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einführen einer Suspension festen partikelförmigen Materials in einem Gas in einen Reaktionsraum als paraboloide Suspension eignet sich für vielzählige Verfahren, die von einem effizienten Gas-Feststoff-Flüssigkeitswärme- und Massen-Übergang profitieren. Wie bereits beschrieben, eignet sich das Verfahren insbesondere für die Verwendung beim Schmelzen von metallhaltigen sulfidischen Erzen,

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wie Schmelzen von Kupfer, Nickel, Kobalt und Blei oder Mischungen dieser Sulfide.

Das Verfahren eignet sich auch für das Blitzschmelzen von Partikelförmigem.wie Sulfiden, für die Schlackenbehandlung, beispielsweise für das Schmelzen und die Reduktion von nickelkobalthaltigen Schlacken, für das Blitzreduzieren von oxidischen Materialien, wie Oxiden von Kobalt, Kupfer, Eisen, Blei, Magnesium, Zinn und Zink und auch für das Blitzrösten von Sulfiden wie Molybdänit.

Das Verfahren ermöglicht das Einführen eines festen teilchenförmigen Materials in einem Gas in einen Reaktor, wobei die Feststoffe tangential über eine große Fläche dispergiert sind und die Schwerkraft eine paraboloide Suspension des festen partikelförmigen Materials bewirkt- Beim Verfahren wird ein Vorrat von festem partikelförmigem Material durch einen vertikal angeordneten rohrförmigen Abschnitt eingeführt und tangential aus demselben durch tangentiale Führung des Gases in den Raum zwischen dem rohrförmigen Abschnitt und einem diesen umgebenden koaxialen äußeren zylindrischen Abschnitt verteilt. Wenn sich das Gas kreisförmig nach unten durch diesen Raum bewegt, werden Feststoffe, die vom inneren rohrförmigen Abschnitt emittiert werden, mitgerissen, um eine Suspension des festen partikelförmigen Materials im Gas zu bilden, woraufhin die Suspension aus dem äußeren zylindrischen Abschnitt mit einer tangentialen Verteilungsgeschwindigkeit von mehr als der Hälfte der vertikalen nach unten gerichteten Geschwindigkeit derselben abgegeben wird. Bevorzugt wird das die Suspension enthaltende Gas aus dem äußeren zylindrischen Abschnitt mit einer tangentialen Geschwindigkeit von größer als der vertikal nach unten gerichteten Geschwindigkeit desselben

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entlassen. Eine signifikante Wirkung der tangentialen Gasgeschwindigkeit besteht darin, daß ein negativer Druck benachbart dem Auslaß des inneren rohrförmigen Abschnitts hervorgerufen wird, welcher Abfluß von Feststoffen von demselben unterstützt.

Die Tangentiale und die vertikal nach unten gerichtete Geschwindigkeit des Gases am Abgasende des Brenners sollte genügend sein, um Entzündung .von Brennbarem innerhalb des zylindrischen Abschnitts zu verhindern.

Wie in Figur 5 gezeigt, liefert die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens eine außergewöhnliche Uniformität in der Partikel-Massenverteilung pro Einheitsoberfläche, wie beispielsweise Schlacke, auf welche die Partikel abgelagert werden. Beispielsweise kann in einem Strahlungsofen, in dem die Schlackeschicht weniger als drei Meter unterhalb des Auslaßendes des zylindrischen Abschnitts liegt, eine derartige tangentiale Verteilungsgeschwindigkeit und nach unten gerichtete vertikale Geschwindigkeiten hervorgerufen werden, daß die Abweichung in der Massenverteilung auf der Schlackeschicht weniger als 2 : 1 innerhalb eines Kreises von mehr als vier Meter Durchmesser auf der Oberfläche der Schlacke beträgt. Unter Bedingungen begrenzten Kopfraumes wi'rd daher ein hervorragender Gas-Flüssigkeits-Feststoff-Kontakt von Reaktanden, der teilchenförmigen Dispersion und in der Mischung über eine große Fläche erreicht.

Beispiele der Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens folgen.

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Beispiel I

Als Beispiel für die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Blitzschmelzen von Kupferkonzentrat werden folgende Konstanten verwandt:

Konzentratanalyse (getrocknet) = 29,5 % Cu; 26,0 % Fe; 31,0 % S;

8 % SiO₂; 5,4 % Oxide und 0,1 % H₂O Schlackenzusammensetzung: 38,3 % SiO„

Temperaturen: Schlacke und Stein = 1204° C (2200° F); Abgas = 1260° C

(2300° F)

Zuschlagsanalyse (getrocknet) = 81,5 % ₂ Temperatur von allen beschickten Materialien: 25 C (77 F) Handelsüblicher Sauerstoff = 98 % 0 , 2 % N (reagiert zu 100 %) Beschickungsgeschwindigkeit = 1,22 r 10 kg Konzentrat/Tag (1350 ton/

day of concentrate)

Wärmeverlustgeschwindigkeit = 546 176 kJ/Min. (518 000 Btu/minute) Luftzuführgeschwindigkeit = 73292 l/Min. (2500 SCFM) (75 % des

Sauerstoffs in der zugeführten Luft reagiert)

Kohleanalyse (wie angeliefert) = 61,0 % C; 4,5 % H₃; 5,0 % S; 19,5 %

Asche und 10,0 % Wasser: Heizwert von 26498,5 kJ/kg (11300 Btu/Ib.) Kohle auf 0,1 % Wasser getrocknet.

Wärmeverluste und zugeführte Luft wurden gleichmäßig zwischen den drei Brennern geteilt.

Unter Verwendung des in Figur 1 gezeigten Brenners und des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei drei derartige Brenner in dem Dach eines Strahlungsofens angeordnet sind, wie bereits in der amerikanischen Anmeldung Serial No. 971 995 beschrieben, wird

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das oben beschriebene Kupferkonzentrat mit einer Geschwindigkeit von 1,22 χ 10 kg/Tag (1350 tons/day) geschmolzen, wobei 4,O8 χ 10 kg/Tag (450 tons/day) des Konzentrats durch jeden der drei Brenner zugeführt werden. Zwei Brenner (?jM und # 2) arbeiten im autogenen Schmelzmodus, während der am nächsten dem Gasauslaß des Ofens gelegene Brenner (#-3) in Schmelzbedingung mit zugeführter Kohle arbeitet. Die Materialbilanz des Verfahrens, berechnet auf 45,4 kg (100 pounds) Konzentrat, beträgt:

EIN	Brenner 1	kg (pounds)	Brenner 3	(33,4)	Gesamt	(4,8)	26,4 (50% Cu) (58,2)
Material	15,10 (33,3)	Brenner 2	15,15	(3,6)	45,36 (100,0)	(44,8)	20,96
Konzentrat	1	15,105 (33,3)	1,63	(1,6)	4,90^(10,8)		18,05 (39,8)
zugeführte Luft	0	1,63 (3,6)	0,73	(6,2)	0,73 (1,6)	65,41 (144,2)
Kohle	3	0	2,81		9,89 (21,8)
Handelsübliche °2	2,	3,54 (7,8)	0		4,54 (10,0)
Zuschlag	22,	2,27 (5,0)	20,32	(44,8) 65,41 (144,2)
Gesamt		22,5 (49,7)
AUS	,63 (3,6)		11,79 (38% Cu) (26,0)
Stein	(0)	7,302 (61% Cu) (16,1)	6,35
Gas	,54 (7,8)	7,302 (61% Cu)	2,18
Schlacke	,27 (5,0)	7,94 (17,5)	20,32
Gesamt	,54 (49,7)	22,54 (49,7)

	7,302 (61% Cu) (16,1)
7,
7,
22,
_r3O2 (61% Cu)
r94 (17,5)
,54 (49,7)

Die Gesamtzusammensetzung des hergestellten Steines beträgt 50,8 % Cu. Die Gesamtgaszusammensetzung, die aus dem Verfahren resultiert

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BOEHMERT & 3OEHMERT

Γί-

(Gew.-%) ist: 70,1 % SO₃; 1,3 % O₃₁- 17,6 % N₃; 1,9 % H₃O und 9,1 % CO₂.

Die Energiebilanz (kJ (Btu)) des obigen Verfahrens, berechnet auf 45,4 kg Konzentrat (100 pounds), bei 408 χ 10 kg/Tag (450 tons/day) an jedem der drei Brenner beträgt:

Quelle	Brenner	1	Brenner	2	Brenner 3	Gesamt
S-Entfernt Kohle, Komb.	34067 (23310) 0		34067 (32310) 0		12030 (11410) 20455 (19400)	80165 (76030) 20455 (19400)
Gesamt	34067 (32310)		34067 (32310)		3247,5 (30810)	100621 (95430)

Stein	6094 (5780)	6094 (5780)	11493 (10900)	23682 (22460)
Gas	7718 (7320)	7718 (7320)	8435 (8000)	23871 (22640)
Schlacke	10554 (10010)	10554 (10010)	2710 (2710)	23966 (22730)
Wärmever lust	9700 (92ΟΟ)	9700 (9 200)	9700 (9200)	29101 (27600)
Gesamt	34067 (32310)	34Ο67 (32310)	32486 (30810)	100621 (95430)

Die Verfahrensbrennstoffäquivalente (PFE)(¹Wr dieses Verfahren werden entsprechend der nachfolgenden Tabelle I berechnet:

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BOEHMERT&BQEHMERT "; . -'.'_■;"■

(1) H.H. Kellogg and J.M. Henderson: "Energy Use in Sulfide Smelting of Copper." Extractive Metallurgy of Copper, J.C.

Yannapoulos and J.C. Agarwal, Herausgeber

TMS-AIME, Port City Press, Baltimore, 1976. Vol. I, pp. 376

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Tabelle I

Sauerstoffsprühschmelzen in konvertierten Flammöfen mit gesprungener Decke (converted Sprung Roof Reverberatory Furnace)

Schmelzge- ₆

schwindigkeit: 1,22 χ 10 kg Konz./Tag (1350 tons cone./day)

Brennstoffge- _fi schwindigkeit: 417 kJ/kg (0,36 x 10°	1300	Btu/ton cone.
Steingehalt: 50 % Cu	£? Verfahrensschritt
OUE: 97,6 %	σ 1· Schmelzen
α> ^ω (a) Trocknen der Charge ca
(b) Kohle	Menge
(c) Sauerstoffherstellung
(d) Zuschlag für Schmelze	3,8 χ 10³ kg (4,2 ton)
(e) Gasbehandlung und -Ent staubung	55 g/kg (110 Ib/ton)
4,8139 χ 10⁵ 1 (17000 SCF)
308 kg (0,34 ton)
6,7944 χ 10⁵ 1 (24000 SCF)

% eingesetzter 0~ (reagiert zu 100 %) = 0,1529 m /kg

^ (4900 SCF/ton cone,

zugegebene Luft (75 % reagiert) = 0,0833 m /kg

(2670 SCF/ton cone, kg sauerer Rec./kg Anode = 3,2

kg Konz./kg Anode >· = 3,44

(f) DampfÜberschuß, entwickelte Energie

75 KWH pro 907 kg Anodenkupfer

Einhe-i-tsenergie

KJAg (411700 BTU/ton)
30,74 χ 10³ KJ/kg (11300 BTU/lb)

KJ/nr (168,9 BTU/SCF)

1,16 x 10 KJ/kg (100 000 BTU/ton
93,7 KJ/m³ (2,52 BTU/SCF)

11071 KJ/KWH (10500 BTU/KWH)

10 KJ (BTU)

1,82 (1,73) 1,307 (1,24) 3,02 (2,87) 0,03 (0,03)

0,06 (0,06) W O

U) -0,83 (-0,79) O

N)

- 20 -

2. umsetzen

Tabelle I - Fortsetzung

(a) Gesamtenergiezufuhr

(b) Dampfüberschuß, entwickelte Energie

943,5 kg

(1,04 ton blister)

92 KWH

2,26 χ (1,95 χ 10⁶ BTü/ton) 2,14 (2,03)

10962 KJ/KWH (10500 BTü/KWH)

-1,02 (-0,97)

	3.	Anodenproduktion	907	,2
3002	4.	Vers chiedenes	48,	O K
σ σ> ca	5.	Saure Mfg.
	(a) (b)	Ofengas (53 % SO₂) Konvertergas	100 130	KWH KWH

1,566 χ 10³ KJ/kg (1,35 χ 10⁶ ΒΓϋ/ton) 1,42 (1,35)

11071 KJ/KWH (10500 BIU/KWH)

0,53 (0,50)

11071 KJ/KWH (10500 BTU/KWH) 11071 KJ/KMi (10500 Btu/KWH)

Gesamt

1,11 (1,05) i 1,44 (1,37) !.,.J •11,04(10,47) ,

PFE = 12,18 χ 10³ KJ/kg (10,5 χ 10⁶ BTU/ton) Anodenkupfer

3
= 2,9 χ 10 Kcal/10 kg Anodenkupfer

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BOEHMERT & BOEHMERT

3013Q42

Beispiel II

Als Beispiel für die Anwendung des Brenners und des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung der in Beispiel I ausgeführten Konstanten, wobei ein Sprühbrenner zum Aufschmelzen des beschriebenen Kupferkonzentrats verwandt wird, resultiert folgende Materialbilanz bei Blitz-Schmelzen-von 408 χ 10 kg Konzentrat/Tag (450 ton/day of concentrate), um autogen einen Stein mit 61 % Kupfer herzustellen:

Basis; 45,4 kg Konzentrat (100 Pounds of Concentrate

EIN

Konzentrat zugeführte Luft Kohle

Handelsüblicher Sauerstoff

Zuschlag

45,4 kg (100 Pounds)

4,90 kg .(10,8 Pounds)

0 kg (0 Pounds)

1O,61 kg (23,4 Pounds)

6,8 kg (15,0 Pounds)

Gesamt

67,675 kg (149,2 Pounds)

AUS

Stein (61 % Cu) Gas

Schlacke

21,95 kg (48,4 Pounds) 21,91 kg (48,3 Pounds) 23,81 kg (52,5 Pounds)

Gesamt

67,67 kg (149,2 Pounds)

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BOEHMERT & BOEHMERT

■Sl·

Das entstehende Gas würde folgende Analyse ergeben (Gew.-%): 81,8 % SO₂; 1,2 % 0_; 16,8 % N₃ und 0,2 % H₃O.

Beispiel III

Als ein Beispiel für die Anwendung des Brenners sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung der in Beispiel I aufgezählten Konstanten, wobei ein Sprühbrenner für das Aufschmelzen des beschriebenen Kupferkonzentrats eingesetzt wird, resultiert folgende Materialbilanz mit Blitz-Schmelzen von 408 χ 10 kg Konzentrat/Tag (450 ton/day of concentrate), um einen Kupferstein mit 38 % Kupfer herzustellen:

Basis: 45,4 kg Konzentrat (100 Pounds of Concentrate)

Konzentrat - 45,36 kg (100 Pounds)

zugeführte Luft - 4,90 kg (10,8 Pounds)

Kohle - 2,18 kg (4,8 Pounds)

Handelsüblicher

Sauerstoff - 8,44 kg .(18,6 Pounds)

Zuschlag 0 kg (0 Pounds)

Gesamt 60,87 kg (134,2 Pounds)

Stein (38 % Cu) - 35,33 kg (77,9 Pounds)

Gas - 19,05 kg (42,0 Pounds)

Schlacke - 6,49 kg (14,3 Pounds)

Gesamt 60,87 kg (134,2 Pounds)

TSfö 022/0633

BOEHMERT & BOEHMERT

SS-

Das entstehende Gas würde folgende Analysenergebnisse (Gew.-%) geben: 43,4 % SO₃; 1,4 % O₂; 19,2 % N₂; 5,8 % H₃O und 30,2 %

Beispiel IV

Molybdänit (MoS_)-Konzentrat wird in einem wassergekühlten Reaktor durch Luftsprührösten bei 675° C zur Herstellung von geröstetem Molybdänoxid (MoO ) und einem mehr als 5 % SO₃ enthaltenden Gas blitzoxidiert.

Beispiel V

Zinkoxidröstgut mit niedrigem Schwefelgehalt wird mit Halbkoks niedrigen Schwefelgehalts und Zuschlagsstoffen gemischt und zu Zinkdampf durch Sauerstoffsprühschmelzen bei 1350 C für die Herstellung von Zinkdampf, Schlacke und kohlenmonoxidreicheia Gas (C0/C0₂"7· 3) reduziert.

Beispiel VI

Magnetitkonzentrat (68 % Pe) wird auf 925° C im ersten Verfahrensschritt in einen Dreh-Schachtofen erhitzt, wobei im Kreis geführtes Gas (C0₂/C0 =2,4) von dem zweiten Verfahrensschritt verbrannt wird. Das vorgeheizte Fe₃O₄ wird zu PeO in einem Wirbelbettreaktor bei 825 C reduziert, wobei im Kreis rückgeführtes Gas (CO₂/CO = 1) von dem dritten Verfahrensschritt eingesetzt wird. Das FeO wird mit feiner Kohle und Zuschlagsstoffen gemischt und zu Roheisen (4,5 % C) durch Sauerstoffsprühschmelzen bei 1600° C reduziert.

Wie durch diese Beispiele gezeigt, sind der Sprühbrenner und das Verfahren der Erfindung nützlich für vielzählige Reaktionen

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BOEHMERT & BOEHMERT

■ St- '

zwischen Feststoffen und Gasen. Dieser Brenner liefert die
Basis für einen neuen Einheitsbetriebsschritt, welcher überlegene Wärme- und Masseübergangseigenschaften aufgrund inniger Mischung und Waschwirkung aufgrund hoher relativer Geschwindigkeiten zwischen Teilchen und Gasen bietet. Bei einem Reaktor mit begrenztem Reaktionsraum zwischen dem Einführungspunkt der Mischung und einer im Reaktor anwesenden Oberfläche, wie Schlacke, liefert der Sprühbrenner eine paraboloide Suspension von viel größerem Volumen als nach dem Stand der Technik. Insbesondere bestehen Motive für die Anwendung der Erfindung dann, wenn eine breite Verteilung einer Mischung zwischen
Feststoffen und Gasen und eine verlängerte Reaktionszeit erwünscht werden.

Die in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich
sein.

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130022/063.3

e e r s e

it

Claims

ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Einführen von partikelförmigem, festem Material und einem Gas als paraboloide Suspension nach unten in einen Reaktor, um hervorragenden Gas-Feststoff-Kontakt und schnelle Reaktion im Reaktor zwischen partikelförmigem Material und Gas durch Mischen zu erreichen und die Partikel gleichmäßig und weit im Reaktor zu verteilen, gekennzeichnet durch:

a) einem inneren rohrförmigen Abschnitt (3, 73) mit einem Feststoff-Einlaßende (7, 77) und einem -Auslaß (11, 79);

b) Mittel zum Zuführen festen, partikelförmigen Materials (9) durch das Einlaßende (7, 77) des inneren rohrförmigen Abschnittes (3, 73) und axial durch denselben, um aus dessen Auslaß (11, 79) auzutreten;

c) einen äußeren zylindrischen Abschnitt (5, 75) mit einer ringförmigen Wand (13, 85), einem geschlossenen Ende (35, 87) einem Abgasende (17, 9 5) und einem Gaseinlaß in dieser kreisförmigen Wand zwischen diesen Enden, wobei der äußere zylindrische Abschnitt (5, 75) konzentrisch um den inneren rohrförmigen Abschnitt (3, 73) angeordnet ist, so daß der Auslaß

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BOEHMERT & BOEHMERT ;. :..:,.>.:

(11, 79) des inneren rohrförmigen Abschnittes (3, 73) zwischen Gaseinlaß (73) und Abgas-Auslaßende (17, 79) des äußeren zylindrischen Abschnittes (5, 75) liegt; und

d) Mittel zum tangentialen Einführen des Gases durch den Gaseinlaß in der ringförmigen Wand (13, 85), welche eine derart angeordnete Führung (21, 93) aufweisen, daß das Gas tangential in den zylindrischen Abschnitt (5, 75) im wesentlichen an der ringförmigen Wand (13, 85) entlassen wird, wodurch das Gas um den inneren Umfang der ringförmigen Wand (13, 85) und gegen das Abcrasende (17, 95) derart geleitet wird, daß das aus dem Auslaß (11, 81) des inneren rohrförmigen Abschnittes austretende partikelförmige feste Material (9) darin suspendiert wird und das Gas aus dem Abgasende (17, 95) des zylindrischen Abschnittes (5, 75) mit einer Tangentialgeschwindigkeit, die größer ist als die Hälfte der vertikal nach unten gerichteten Geschwindigkeit derselben, herausgelassen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein konischer Abschnitt (39) anschließend an und koaxial mit dem Auslaß des inneren rohrförmigen Abschnitts (3) angeordnet ist, wobei demzumindest die Spitze des konischen Abschnitts innerhalb des inneren rohrförmigen Abschnitts liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Abschnitt ein Kegel mit einer Neigung von Kegelspitze zu Basis von wen

rohrförmigen Abschnitts ist.

Kegelspitze zu Basis von weniger als 85 zur Achse des inneren

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägerstange (37) koaxial mit dem inneren rohrförmigen

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BOEHMERT&BOEHMERT "- - '

Abschnitt (3) den konischen Abschnitt (39) benachbart dem Auslaß (11) des inneren rohrförmigen Abschnitts (3) unterstützt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Abschnitt einen Durchmesser von weniger als dem des inneren rohrförmigen Abschnitts (3) aufweist, so daß ein Zurückziehen desselben durch diesen möglich ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Abschnitt (39) innerhalb des äußeren zylindrischen Abschnitts (5) enthalten ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Trägerstanqe (37) und der konische Abschnitt (39) hohl sind, wobei deren Hohlräume miteinander in Verbindung stehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um ein Kühlfluid durch diese Hohlräume zu leiten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlfluid aus den Hohlräumen durch die Basis des konischen Abschnittes (39) in den Reaktor injiziert wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlfluid aus der Gruppe, die Wasser, Luft, Stickstoff und Schwefeldioxid aufweist, ausgewählt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der innere rohrförmige Abschnitt (3), der zylindrische Abschnitt (5) und die Trägerstange (37) koaxial sind.

"1 3 00 2 2 / 0 6 3 3

BOEHMERT & BOEHMERT ". ':..:. .'.·■':

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (21) eine spiralförmige Führuncr aufweist, die um den zylindrischen Abschnitt (5) gewickelt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (21) einen Gaseinlaß aufweist, der mit einer Passage, gebildet durch äußere, obere und untere Wände (25, 27, 29) und den inneren rohrförmigen Abschnitt (3),in Verbindung steht, wobei diese Wände an Breite von dem Punkt des ersten Kontaktes des äußeren zylindrischen Abschnitts zu einem Punkt benachbart dem Punkt des ersten Kontaktes abnehmen,um eine Passage von kontinuierlich abnehmender Querschnittsfläche zu bilden.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß in der rijiqförmiqen Wand ' (8.5 ) des äußeren zylindrischen Abschnittes (85) einen Schlitz (91) aufweist, der sich im wesentlichen vollständig um diese rinqförmiqe Wand (13) erstreckt und mit der Passage in Verbindung steht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlmittelkammer (31) innerhalb des zylindrischen Abschnitts vorgesehen ist und daß Mittel zum Durchleiten eines Kühlfluids durch diese Kammer vorgesehen sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlkammer innerhalb des inneren rohrförmigen Abschnittes (3, 73) vorgesehen sind, und daß Mittel zum Durchleiten eines Kühlfluids durch diese Kammer vorgesehen sind.

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BOEHMERT & BOEHMERT .

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere rohrförmige Abschnitt (73) drehbar um die Achse des äußeren zylindrischen Abschnitts (75) gelagert ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der innere rohrförmige Abschnitt (73) einen mit dem zylindrischen Abschnitt koaxialen Abschnitt aufweist, wobei sich der Auslaß-endabschnitt in Richtung der ringförmigen Wand (85) des zylindrischen Abschnitts (75) in einem spitzen Winkel zur Achse des zylindrischen Abschnittes erstreckt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel durch einen Winkel von weniger als etwa 20° zur vertikalen Achse des zylindrischen Abschnittes (85) definiert ist.

20. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen äußeren zylindrischen Abschnitt

(5, 75), koaxial mit dem inneren rohrförmigen Abschnitt (3, 73) mit einer ringförmigen Wand (13, 85) einem geschlossenen Ende (35, 87), einem Gaseinlaß in der ringförmigen Wand, welcher einen Schlitz (91) aufweist, cder sich im wesentlichen rund um diese Wand, zwischen den Enden erstreckt, wobei der zylindrische Abschnitt so um den inneren rohrförmigen Abschnitt angeordnet ist, daß der Auslaß des inneren rohrförmigen Abschnitts zwischen dem Gaseinlaß- und -Auslaßende des zylindrischen Abschnitts angeordnet ist; eine Träaerstange (39), koaxial mit dem inneren rohrförmigen Abschnitt, an dessen Ende ein konischer Abschnitt (39) benachbart dem Auslaß des inneren rohrförmigen Abschnitts angeordnet ist, wobei mindestens die Spitze des konischen Abschnitts sich innerhalb des inneren rohrförmigen Abschnitts befindet; und

BOEHMERT & BOEHMERf .::._"::

Mittel zum Einführen des Gases durch den Schlitz (91) in der ringförmigen Wand (13, 85) des zylindrischen Abschnitts, welche eine um den zylindrischen Abschnitt gewickelte spiralförmiae Führung (21) aufweisen,durch welche das Gas tangential in den zylindrischen Abschnitt um den inneren Umfang der kreisförmigen Wand und gegen das Auslaßende derart geleitet wird, so daß das feste teilchenförmige Material (9) , das aus dem Auslaß des inneren rohrförmigen Abschnittes (3, 73) austritt und auf den konischen Abschnitt (39) auftrifft, im Gas suspendiert wird, und das Gas aus dem Abgasende (17) des zylindrischen Abschnittes mit einer tangentialen Ausbreitungsgeschwindigkeit austritt, die größer als die Hälfte der vertikalen nach unten gerichteten Geschwindigkeit desselben ist.

21. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (5, 75) eine mit einem Winkel von weniger als 20 zur vertikalen geneigte Wand mit kreisförmigem Querschnitt besitzt.

22. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Herauslassen des Gases aus dem Abgasende (17) des zylindrischen Abschnittes (5) mit einer Geschwindigkeit vorgesehen sind, die hoch genug ist, um Entzündung von Brennbarem innerhalb des zylindrischen Abschnittes zu verhindern.

23. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die derart hergestellte tangentiale Ausbreitungsgeschwindigkeit und die vertikal nach unten gerichtete Geschwindigkeit derart sind, daß die Abweichung der Massenverteilung der Partikel pro Einheitsoberfläche, auf die die Teilchen abgelagert werden, etwa drei Meter unter-

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BOEHMERT & BOEHMERT .

halb des Abgasendes (17) des zylindrischen Abschnittes (5) weniger als 2 : 1 in einem Kreis von mehr als vier Meter Durchmesser auf der Oberfläche beträgt.

24. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Luft ist.

25. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas einen größeren Sauerstoffgehalt als Luft hat.

26. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas einen Sauerstoffgehalt von mindestens 80 % Sauerstoff besitzt.

27. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Rütteln des inneren rohrförmigen Abschnittes (3, 73) vorgesehen sind.

28. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Trägerstange (37) in Schwingungen zu versetzen.

29. Verfahren zum Einbringen einer Suspension festen, partikelförmigen Materials und eines Gases als paraboloide Suspension in einen Reaktor, wobei ein Vorrat festen partikelförmigen Materials durch einen vertikalen rohrförmigen Abschnitt eingebracht und von diesem aus verteilt wird, gekennzeichnet durch Leiten des Gases in tangentialer Richtung zwischen dem rohrförmigen Abschnitt und einem mit diesem koaxialen äußeren zylindrischen Abschnitt, um eine Suspension des aus dem zentralen rohrförmigen Abschnitt emittierten festen teilchen-

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BOEHMERT & BOEHMERT^ ""/_:':' -/-:'".

förmigen Materials im Gas zu bilden; und Entlassen dieses Gases aus dem äußeren zylindrischen Abschnitt mit einer tangentialen Ausbreitungsgeschwindiakeit, die größer als die vertikale nach unten gerichtete Geschwindigkeit desselben ist.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas aus dem äußeren zylindrischen Abschnitt mit einer tangentialen Ausbreitungsgeschwindigkeit entlassen wird, die größer ist als die Hälfte der vertikal nach unten gerichteten Geschwindigkeit desselben.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in tangentialer Richtung zwischen dem rohrförmigen Abschnitt und dem mit diesem koaxialen äußeren zylindrischen Abschnitt durch einen im wesentlichen um diesen äußeren zylindrischen Abschnitt verlaufenden, in diesem ausgebildeten Schlitz geleitet wird.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, 'daß das Gas durch den Schlitz mittels einer mit dem Schlitz in Verbindung befindlichen Leitung, in Kontakt mit dem äußeren zylindrischen Abschnitt, eingeführt wird, wobei diese Leitung äußere, obere und untere Wände besitzt, wobei die Wände an Breite von einem Punkt des ersten Kontaktes mit dem äußeren zylindrischen Abschnitt zu einem Punkt benachbart diesem Punkt ersten Kontaktes abnehmen, um eine geschlossene Passage, abgesehen von diesem Schlitz, mit kontinuierlich abnehmender Querschnittsfläche zu bilden.

33. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da-

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BOEHMERT & BOEHMERT ; _:

durch gekennzeichnet, daß eine Trennvorrichtung benachbart dem Emissionspunkt festen teilchenförmigen Materials vorgesehen ist, und daß ein Kühlmittel durch diese Trennvorrichtung injiziert wird, um den Bereich um dieselbe zu kühlen.

34. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das feste teilchenförmige Material ein nicht eisenhaltiges Metallsulfid ist, und daß das Gas ein sauerstoffreiches Gas aufweist.

35. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das feste teilchenförmige Material Kohle und ein Metalloxid, gewählt aus der Gruppe der Oxide von Kobalt, Kupfer, Eisen, Blei, Magnesium, Zinn und Zink ist.

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