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Verdichter zum Gewinnen von Metallen aus Gasen oder Dämpfen Die Erfindung
betrifft einen Verdichter oder Kondensator zur Gewinnung von Metallen aus Gasen
oder Dämpfen, insbesondere aus den aus Reaktionsöfen kommenden gas-oder dampfförmigen
Erzeugnissen.
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Es ist bereits bekannt, einen mit zu verdichtenden Teilchen eines
Metalls beladenen Gasstroni in eine nach unten sich konisch verjüngende Kammer,
deren Wandung auf eine unter dem Siedepunkt und über dem Schmelzpunkt des Metalls
liegende Temperatur erhitzt ist, am oberen Kaimnerende tangential einzuführen, so
daß im Innern der Kammer eine kreisende Bewegung des Gases und der Metallteilchen
auftritt' Ferner ist es nicht mehr neu, bei Vorrichtungen zur unterbrochenen Verdichtung
von Metalldämpfen die einzelnen Abteile des Verdichters; mit Kühl- und Heizvorrichtungen
zu versehen, so daß die Temperatur auf verschiedene hohe Stufen eingestellt werden
kann.
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Erfindungsgemäß wird eine vorteilhafte Ausführungsforrn eines Verdichters
oder Kondensators zum Gewinnen von Metallen aus Dämpfen oder Gasen dadurch erhalten,
daß der untere Teil des Verdichters aus einer gegen Wärmeverluste geschützten oder
beheizten Wand besteht, durch welche die zu behandelnden Gase oder Dämpfe in tangentialer
Richiung eingeführt werden, während der obere Teil des Verdichters durch einen Kühlmantel
o. dgl. gebildet ist, der in der unteren Hälfte mit einer wärmeisolierenden Ausldeidung
versehen ist. Auf diese Weise wird ein hoher Wirkungsgrad des Verdichters erreicht,
indem Wärmeverluste in der unteren Verdichterhälfte vermieden sind und die obere
Verdichterhälfte als Kühlvorrichtung mit fortschreitender Kühlung wirkt sowie außerdem
den Gasen und Dämpfen eine sie in wirksame Berührung mit der Verdichterwand bringende
Kreiselbewegung über die ganze Höhe des Verdichters erteilt wird. Dadurch wird mit
einfachen Mitteln eine planmäßig fortschreitende Kühlung der Gesamtheit der in den
Verdichter eintretenden Gase oder Dämpfe und damit ein Höchstmaß an Verdichtungswirkung
erreicht.
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Die Zeichnung veranschaulicht den Verdichter nach der Erfindung
beispielsweise in einer Ausführungsform im Längsschnitt.
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Die zu behandelnden Gase oder Dämpfe, die z. B. von einem Reaktionsofen
kommen, werden dem Verdichter N in dessen unterer Hälfte durch das Rohr Y
zugeleitet und treten in das Innere des zylindrischen Verdichters durch den tangential
zum Kreisquerschnitt des Verdichters gerichteten Kanal l' ein, der ihnen eine Kreiselbewegung
im Verdichter erteilt. Diese Kreiselbewegung kann durch verschiedene geeignete Mittel
gesteigert werden. Der untere Teil des zylindrischen Verdichters N ist auf
eine bestimmte Höhe möglichst vollständig gegen Wärineverlust dadurch geschützt,
daß er durch eine wärmeisolierende oder sogar durch irgendein Mittel geheizte Wand
X ge-
bildet ist. In einer bestimmten Höhe dieser
wärmeisolierten
oder erhitzten Wand X ist
der tangentiale EintrittskanalY' vorgesehen, und
der unterhalb dieses Eintrittskanalsliegende Raum des Verdichters stellt "derl.,
Aufnehmer nis sich anhäuft, dar, wo das das durch verdichtete ein am unterste Erz
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Ende des Verdichters N angebrachtes Loch X'
entleert werden
kann.
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Der obere Teil des Verdichters N ist als Kühlvorrichtung mit
fortschreitender"Kühlwirkung ausgebildet und besteht zu diesem Zweck aus einem Bündel
von Rohren Z, die in Reihe von ' Wasser durchströmt werden, das sich sofort
unter der Wirkung der Wärme im Verdichter in Dampf verwandelt. Das Rohrbündel Z
ist an seiner unteren Hälfte und im Innern des Verdichters N durch eine verhältnismäßig
gut isolierende Wand 7! geschützt, welche die Verdichtung der in den Verdichter
eingeführten Dämpfe beschränkt. Das oberste Ende des Verdichters geht in eine Austrittsöffnung
0 über, die mit einem zweiten Verdichter verbunden sein kann, der dazu dient,
die Abkühlung der durch die Öffnung 0 des Verdichters N austretenden
Dämpfe zu vervollständigen und zu beendigen. Zwischen dem Röhrenbündel Z und der
wärmeisolierten Wand X kann man in der Wand des Verdichters eine oder mehrere ringförrnige
Nuten 0' aussparen, um die in dieser Zone sich verdichtenden Erzeugnisse
zu sammeln und sie durch die von den Nuten 0' abzweigenden Kanäle
U' abzuführen.
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Die in den Verdichter N eingeführten Gase oder Dämpfe werden
infolge der ihnen erteilten Kreiselbewegung planmäßig und schrittweise durch Berührung
mit der Wandung des Verdichters N gekühlt und, wenn die Teilspannung, z.
B. eines Metalldampfes, derart ist, daß dieser in Staubform sich niederschlägt,
sucht die Kreiselbewegung das Metall von seiner gasförmigen Suspension zu trennen
und führt es nach einer heißeren Zone, wo der Tatipunkt eine Vergrößerung im Umfang
und ein Verschmelzen der feinen Teilchen gestattet.
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Die gleiche Verdichtung bringt der Verdichter N hervor, wenn
beispielsweise das Metall eine Zone durchströmt, wo ein Umkehrpunkt, d. h.
ein Punkt mit einer Temperatur z. B. von etwa 3gc#' bis 5oo', auftreten und die
metallischen Teilchen oberflächlich oxydieren kann, die dann infolge ihrer Rückkehr
in eine heißere und Stark reduzierende Zone ihr oberflächliches Oxyd verlieren und
in den gewöhnlichen Verfahrensgang zurückkehren.
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In der unteren Zone des Verdichters N, die von der wärmeisolierenden
Wand X umgeben ist, besteht z. B. eine Temperatur von etwa I 1001 C, und
das Gemisch von Gasen und Dämpfen, das in diese Zone durch den Tangentialkanal Y'
eintritt, erfährt in diesem Raum eine erste Abkühlung. In dem Teil ,.-des Verdichters
unterhalb der Öffnung Y'
,saminelt sich gewöhnlich das verdichtete Metall,
z. B. Zink, an. In bestimmten Fällen kann das Zink dauernd während seiner Verdichtung
gesammelt und abgeführt werden.
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In der von der isolierenden Wand Z' eingeschlossenen Zone herrscht
beispielsweise eine Temperatur von etwa 700', und üi der Zone, welche über
dieser Wand Z' von dem Röhrenbündel Z umgeben ist, besteht eine Temperatur z. B.
von etwa 500" oder 3500 C,
und die Gase verlassen mit dieser Temperatur
durch die Öffnung 0 den Verdichter N.
Der wärmeisolierende Teil Z'
des Oberteiles des Verdichters bewirkt, daß das an dieser Wand Z' herabströmende
Metall, z. B. Zink, eine Zone erreicht, wo die Gase und die Dämpfe im Zustand der
Überhitzung sich befinden. Das Zink wird daher teilweise wieder verdampft, bis der
Taupunkt erreicht ist. Dies geschieht unter Erhöhung des entsprechenden Gehalts
an Zinkdampf.
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Unter diesen Bedingungen fällt die geringe Menge von Zink in Staubform,
welche sich an dem oberen Teil der durch das Röhrenbündel Z gegebenen Zone bildet,
in eine gesättigte Atmosphäre, was durch Oberflächenverdichtung an der Oberfläche
der staubförmigen 'Teilchen die Umfangvergrößerung dieser Teilchen hervorruft und
infolgedessen den Zusammenschluß der Teilchen zu abtrennbaren Tropfen ermöglicht.
Diese Wirkung kann in der Weise verstärkt werden, daß eine bestimmte Reduktion von
Oxyden möglich ist, was ambestendadurchgeschieht, daß man einen Teil des verdichteten
Zinks, das an der isolierenden Wand Z' herabläuft und sich in den Ringnuten
0' sammelt, durch die Löcher 0" der Wand des Verdichters abführt.
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Der durch den Verdichter N verwirklichte Verdichtungsvorgang
läßt einen schwachen Gehalt an CO, ohne Wiederoxydation zu, und dieser Gehalt
an CO2 bietet die Möglichkeit einer Reduktion in der Überhitzungszone. Außerdem
wird sich infolge der abgestuft und regelbar in Gegenwart eines fein verteilten
Gutes durchgeführten Abkühlung der Teildruck der Bestandteile des zu behandelnden
Stoffes, z. B. eines Erzes, besonders bedeutungsvoll in Anwesenheit einer verhältnismäßig
erheblichen gasförmigen Atmosphäre im Verdichter geltend machen, und daraus ergibt
sich eine vorteilhafte Läuterung des flüssigen Niederschlags. Die Vervollständigung
der Abkühlung kann für die aus dem Verdichter N abgehenden Gase und
Dämpfe
in einem getrennten Verdichter unter den gleichen Bedingungen wie im Verdichter
N durchgeführt werden.