DE666352C

DE666352C - Method and device for the treatment of substances such as ores with hot, decomposing gases, for example halogens

Info

Publication number: DE666352C
Application number: DEK123292D
Authority: DE
Original assignee: WALTHER KANGRO DR
Current assignee: WALTHER KANGRO DR
Priority date: 1931-12-05
Filing date: 1931-12-05
Publication date: 1938-10-17
Also published as: AT140835B

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Stoffen, wie Erzen, mit heißen, zersetzend wirkenden Gasen, beispielsweise Halogenen Die Erfindun.- bezieht sich auf die Behandlung von festen Rohstoffen, also etwa von Erzen, Erzrückständen, Oxydgemischen, Sulfidgemischen, keramischen Rohstoffen und ,ähnlichen Stoffen, mit heißen, zersetzend wirkenden Gasen, insbesondere Halogenen. Die in Frage kommenden chemischen Umsetzungben sind aus Laboratoriumsversuchen an sich bekannt; beispielsweise ist es also bekannt, daß aus einem Erz ein bestimmtes Metall dadurch abgetrennt werden kann, daß das Erz in einem Chlorstrom auf hohe Temperaturen erhitzt wird, wobei sich das Chlorid des betreffenden Metalls bildet, das in flüchtiger Form von dem Chlorstrom fortgetragen wird und an anderer Stelle durch Verdichtung ausgeschieden werden kann. In technischem Maßstabe waren derartige Verfahren bisher nicht in wirtschaftlicher Form durchführbar, und zwar lag die größte Schwierigkeit darin, daß die Baustoffe der Umsetzungskammern durch die außerordentlich hohen chemischen Beanspruchun-en schnell zerstört werden. Bei den erforderlichen Temperaturen besteht nämlich nicht nur eine Umsetzungsfähilgkeit zwischen dem Erz und den heißen Gasen, sondern auch zwischen den Gasen und dem Ofenbaustoff, Für den im technischen Großbetriebe nur kerainisches Gut in Frage kommt.Method and device for the treatment of substances such as ores with hot, corrosive gases, for example halogens. The invention relates on the treatment of solid raw materials, such as ores, ore residues, Oxide mixtures, sulphide mixtures, ceramic raw materials and similar substances with hot, corrosive gases, especially halogens. The ones in question chemical reactions are known per se from laboratory tests; for example it is therefore known that a certain metal is thereby separated from an ore can be that the ore is heated to high temperatures in a chlorine stream, whereby the chloride of the metal in question is formed, which in volatile form of is carried away by the stream of chlorine and excreted elsewhere by compression can be. On a technical scale, such processes have so far not been more economical Form feasible, and indeed the greatest difficulty lay in the fact that the building materials the conversion chambers due to the extraordinarily high chemical loads can be quickly destroyed. This is because there is no such thing as the required temperatures only a conversion ability between the ore and the hot gases, but also between the gases and the furnace building material, for those in large technical companies only Kerainian good comes into question.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht also darin, das Verfahren und die Vorrichtung durch besondere Maßnahmen so zu gestalten, daß ein -wirksamer Schutz gegen die Zerstörung der Baustoffe der Unisetzungskammer auch bei Verwendung der üblichen keramischen Baustoffe für die eigentliche Ofenwandung erhalten wird und damit die Grundlage. für die Anwendung des Verfahrens in technischen Ausmaßen gegeben ist. Der Lösung der so gegebenen Aufgabe liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Zerstörung der Baustoffe am schnellsten an denjenigen Stellen einsetzt, an denen sich zwei verschiedenartige Stoffe in Gegenwart der Gase berühren; offensichtlich findet also eine Beschleunigung der Zerstörung durch ternäre Umsetzungen statt. Die Maßnahmen der Erfindung laufen dementsprechend darauf hinaus, eine Berührung verschiedener Stoffe in Gegenwart der Gase nach Möglichkeit zu vermeiden und an denjenigen Stellen, woeine Berührung verschiedenartiger Stoffe unvermeidlich ist, durch besondere Schutzmaßnahmen Bedingungen zu schaffen, bei denen eine zerstörende Umsetzung ausgeschlossen ist. Dies wird hauptsächlich dadurch erreicht, daß die Düse, durch die die heißen Gase strahlförmig in den Reaktionsraum (Ofen') eingeführt werden, aus Kohlenstoff oder Carbiden besteht, wobei das Verfahren so durchgeführt wird, daß diese Düse mit der Beschickung im Ofen nicht in Berührung kommen kann und daß sie an der Berührungsstelle mit der keramischen Auskleidung des Ofens so kühl gehalten wird, daß eine Umsetzung zwischen dem Düsenbaustoff, der keramisch. e.n Auskleidung und den angreifend wirkend4#;x# Gasen nicht stattfindet. Ein weiterer Schn,-ä gegen Zerstörungen ist dadurch erreichb! daß die heißen Gase durch die Düsen strahlförmig so in den Ofen eingeführt werden, daß sich in der Beschickung an der den Düsen gegenüber gelegenen Stelle, wo der freie Gasstrahl auf die vom Düsenbaustoff ausreichend entfernte Beschickung auftrifft, eine besondere Reaktionszone ausbildet, die von der zum großen Teil von der Beschickung bedeckten keramischenAuskleidung des Ofens durch kältere Schichten des Beschickungsstoffes getrennt ist. Es ist dabei noch zu bemerken, daß die Kühlun.g von Düsen, in denen heiße Gase in Öfen eingeführt werden, an sich bereits bekannt ist, beispielsweise bei den Windeinlässen von Hochöfen. Hier handelt es sich aber um eine ganz andere Anwendungsform wie beim Gegenstand der Erfindung, denn einerseits soll bei der Winddüse des Hochofens das Metall an der Spitze de. Düse gegen Abschmelzen gesichert werden, die Kühlung wird also an einem ganz anderen Düsenteil als beim Erfindungsgegenstand vorgenommen; andererseits handelt es sich auch um einen anderen Baustoff und ganz andere Verfahrensbedingungen, da beim Erfinduingsgegenstand die mit dem Gasstrahl in Berührung kommende Innenfläche der Düse auf möglichst hohen Temperaturen gehalten werden muß, so daß andieser Stelle -gerade für eine Erhaltung der hohen Temperaturen und möglicherweise sogar für eine Steigerung derselben gesorgt werden muß.The purpose of the present invention is to design the method and the device by special measures so that effective protection against the destruction of the building materials of the unisetzungkammer is obtained even when using the usual ceramic building materials for the actual furnace wall and thus the basis . for the application of the process is given in technical dimensions. The solution to the problem given in this way is based on the knowledge that the destruction of the building materials begins most rapidly at those points where two different substances come into contact in the presence of the gases; Obviously there is an acceleration of the destruction by ternary conversions. The measures of the invention accordingly amount to avoiding contact with different substances in the presence of the gases as far as possible and, at those points where contact with different substances is unavoidable, to create conditions through special protective measures in which a destructive conversion is excluded. This is mainly achieved in that the nozzle through which the hot gases are jet-shaped into the reaction space (furnace) is made of carbon or carbides, the process being carried out in such a way that this nozzle does not come into contact with the charge in the furnace can come and that it is kept so cool at the point of contact with the ceramic lining of the furnace that a reaction between the nozzle building material, the ceramic. The lining and the attacking gases do not take place. Another nice thing to do against destruction is thereby achievable! that the hot gases are introduced into the furnace in the form of a jet through the nozzles in such a way that a special reaction zone is formed in the charge at the point opposite the nozzles where the free gas jet strikes the charge, which is sufficiently distant from the nozzle building material The ceramic lining of the furnace, which is largely covered by the charge, is separated by colder layers of the charge material. It should also be noted that the cooling of nozzles in which hot gases are introduced into furnaces is already known per se, for example in the case of the wind inlets of blast furnaces. However, this is a completely different form of application than the subject matter of the invention, because on the one hand the metal at the tip of the tuyere of the blast furnace is to be de. Nozzle can be secured against melting, so the cooling is carried out on a completely different nozzle part than in the subject matter of the invention; On the other hand, it is also a different building material and completely different process conditions, since in the subject of the invention the inner surface of the nozzle coming into contact with the gas jet must be kept at the highest possible temperature, so that at this point - especially for maintaining the high temperatures and possibly even care must be taken to increase it.

Ebenso ist es bei der Durchführung anderer bereits bekannt, die Wandungsbaustoffe einer ofenähnlichen Umsetzungskammer durch Kühlung zu schützen, sei es durch Kühlung von außen her oder dadurch, daß kaltes Beschickungsgut dem Ofeninnern dauernd so zugeführt wird, daß dadurch ein Schutz für den Wandungsbaustoff erreicht wird. Diese Maßnahme bildet also nicht für sich den Gegenstand der Erfindung, sondern nur im Zusammenhang mit den übrigen' angeführten Bedingungen.Likewise, it is already known in the implementation of other wall building materials to protect an oven-like conversion chamber by cooling, be it by cooling from the outside or by the fact that cold loading material is constantly so inside the furnace is supplied so that a protection for the wall building material is achieved. These Measure does not form the subject of the invention in itself, but only in Connection with the other 'cited conditions.

Die beschriebenen Maßnahmen lassen sich weiterhin durch die bauliche Ausführung der einzelnen Bauteile des Ofens, insbesondere durch die bauliche Ausbildung des Düsenkörpers, weitgehend unterstützen. Auch die besondere bauliche Ausbildung des Düsenkörpers bildet also einen Teil der Erfindung. Zur Erzielung einer möglichst großen Entfernun,g zwischen dem aus der Düse austretenden heißen Gasstrom und der Berührungsstelle zwischen der Düse und dem keramischen Baustoff der übrigen Ofenwandung ie es beispielsweise besonders zweckmäßig, Düsenkörper so auszubilden, daß die e 9,;Xstrittsöffnung am Ende eines in den Ofen flineinragenden Bauteiles liegt. Das in den Ofen hineinragende Ende dieses Bauteiles trägt zweckmäßig die Erhitzungseinrichtung für die in den Ofen einzuführenden Gase, so daß das andere äußere Ende des Gaseinlaßrohres gewissermaßen durch die Gase selbst gekühlt wird und die Erhitzung im Reaktionsraum selbst erfolgt. Diese Art der Erhitzung ist besonders vorteilhaft, wenn für die beabsichtigte Umsetzung ein Wärmeaufwand nötig ist. Wenn nämlich für die Umsetzungswärme der Gasstrahl selbst als Wärmeträger benutzt wird, kann der gesamte aus keramischen Baustoffen bestehende Teil des Umsetzungsraumes ohne weiteres auf niedrigen Temperaturen gehalten wer-den. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden also die Gase der Umsetzungszone durch Rohre zugeführt, die zugleich als Heizkörper zur Erhitzung der Gase dienen, sei es, daß die Rohre elektrisch geheizt werden, sei es, daß durch die Rohre umgebende Mäntel heiße Gase oder Flüssigkeiten geführt werden, oder sei es, daß an den Oberflächen der Rohre durch Verbrennungsvorgänge Hitze erzeugt wird. In allen diesen Fällen liegt die Erhitzungsstelle der Gase in unmittelbarer Nähe der Verwendungsstelle der Hitze und in möglichst großer Entfernung von den-. . el jenigen Stellen der Ofenwandung, die der Zerstörungsgefahr am meisten ausgesetzt sind. Ein weitgehender Schutz für die Berührungsstelle zwischen dem Düsenkörper und dem Baustoff der übrigen Wandung ist weiterhin nicht nur durch die bauliche Ausbildung des Düsenkörpers selbst erreichbar, sondern auch durch die besondere Ausbildung der Verbindungsstelle. An dieser Stelle können nämlich zwischen dem Düsenkörper und dem Wandungsbaustoff noch besondere Isolierstoffe eingefügt werden, durch welche die Gefahr einer Zerstörung durch ternäre Umsetzungen auf ein völlig ungefährliches Maß herabgesetzt werden kann. Es wurde gefunden, daß eine Zwischenschicht von Halogensalzen oder Gemischen solcher Salze die Zerstörungsgefahr ebenfalls beseitigt und außerdem noch die Abdichtung begünstigt.The measures described can also be largely supported by the structural design of the individual components of the furnace, in particular by the structural design of the nozzle body. The special structural design of the nozzle body also forms part of the invention. In order to achieve the greatest possible distance between the hot gas stream emerging from the nozzle and the contact point between the nozzle and the ceramic building material of the rest of the furnace wall, it is particularly useful, for example, to design the nozzle body so that the e 9,; Xstritt opening at the end of an in the furnace fline protruding component is located. The end of this component protruding into the furnace expediently carries the heating device for the gases to be introduced into the furnace, so that the other outer end of the gas inlet pipe is cooled to a certain extent by the gases themselves and the heating takes place in the reaction chamber itself. This type of heating is particularly advantageous if the intended implementation requires the use of heat. If the gas jet itself is used as a heat carrier for the heat of conversion, the entire part of the conversion space consisting of ceramic building materials can easily be kept at low temperatures. In a preferred embodiment, the gases are fed to the conversion zone through pipes that also serve as heating elements for heating the gases, be it that the pipes are electrically heated, or that hot gases or liquids are passed through the jackets surrounding the pipes, or be it that heat is generated on the surfaces of the tubes by combustion processes. In all these cases, the heating point of the gases is in the immediate vicinity of the point of use of the heat and as far away as possible from the . . those parts of the furnace wall that are most exposed to the risk of destruction. Extensive protection for the point of contact between the nozzle body and the building material of the rest of the wall can still be achieved not only through the structural design of the nozzle body itself, but also through the special design of the connection point. At this point, special insulating materials can be inserted between the nozzle body and the wall construction material, by means of which the risk of destruction by ternary reactions can be reduced to a completely harmless level. It has been found that an intermediate layer of halogen salts or mixtures of such salts likewise eliminates the risk of destruction and also promotes sealing.

Weitere Einzelheiten und Zwecke der Erfindung und der damit zusammenhängenden Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung der beiliegenden 7,eichnungen, in denen einige Ausführungsbeispiele für Vorrichtungen gemäß der Erfindung dargestellt sind. In Abb. i ist zunächst im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel einesUmsetzungsraumes mit seinem inneren Aufbau veranschaulicht.Further details and purposes of the invention and those associated therewith Advantages result from the following explanation of the enclosed 7, drawings, in which some embodiments for devices according to the invention are shown are. In Fig. I, an exemplary embodiment is first shown in cross section an implementation room with its internal structure.

In -,11,bb. 2 ist im gleichen Maßstab die äußere Umkleidung des Ofens nach Abb. t dargestellt.In -, 11, bb. 2 the outer casing of the furnace according to Fig. T is shown on the same scale.

In Abb. 3 ist im vergrößerten Maßstabe eine Ausführungsform für elektrisch beheizte Gaszuführungsrohre gezeigt.In Fig. 3 , an embodiment for electrically heated gas supply pipes is shown on an enlarged scale.

In Abb. 4 und 5 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele für eine elektrische Beheizung der Zuführungsrohre angegeben.In Fig. 4 and 5 , two further embodiments for electrical heating of the supply pipes are given.

In Abb. i ist mit i i der für die Umsetzung bestimmte Ofenraum bezeichnet, dessen Wan- z' dungen 12, 13 aus den üblichen keramischen feuerfesten Steinen bestehen. Handelt es sich beispielsweise darum, Eisenerze durch hocherhitztes Chlor, beispielsweise von 2ooo' C, zu behandeln, so wird man die Ofenwandungen aus den für diese Temperatur üblichen feuerfesten Stoffen herstellen, also aus Steinen, die im wesentlichen Quarz, Korund, Siliciumcaxbid in einer hochfeuerfesten Bindung entlialten, die an sich dem Angriff von hocherhitztem Chlor nicht ohne weiteres gewachsen sind. Das hocherhitzte Chlor wird durch die Zuleitung 16 von oben her dem Ofenraum zugeführt und im freien Strahl aus der Mündung 17 des Rohres unter Druck auf die im Ofenraum befindliche Erzmenge geblasen. An der Auftreffstelle des Strahles gegenüber der Mündung 17 findet also die Ums#etzung in der Zone 2o statt, bei der sich Eisenchlorid in flüchtiger Form bildet, das nach unten entweicht. Da sich die Menge -der festen Bestandteile in der Reaktionszon-e verringert, bildet sich an der Auftreffstelle des Strahles die in der Abbildung dargestellte muldenförmige Vertiefung. Die in der Umsetzungszone gebildeten flüchtigen Erzeugnisse werden durch den Abführungskanal 21 aus dem Ofen abgeleitet. Aus der Abbildung ist ersichtlich; daß die höchste Temperatur lediglich in dem Gasstrahl und in der Reaktionszon,e herrschen kann. Der Wärmeverbrauch in der Reaktionszone sorgt von selbst für eine tiefere Temperatur der abziehenden Gase. Die Reaktionszone ist also ringsum von kälterem Erz oder Erzrückständen umgeben, so daß an den Ofenwandungen 1:2 und 13 infolge der dort vorhandenen niederen Temperaturen keine Gefahr einer Reaktion zwischen der Wan#dung, dem Erz und dem Chlor oder zwischen zwei dieser Stoffe besteht. Eine Zersetzungsmöglichkeit zwischen dem Erz, dem Chlor und dein Baustoff des Einlaßrohres be- steht ebenfalls nicht, -da die Anordnung so getroffen ist, daß die Zuführungsdüse 22, die aus Kohlenstoff, nämlich aus Graphit, besteht, das Erz nicht berühren kann. Dee Graphitkörper der Einlaßdüse muß aber zwangsläufig an irgendeiner Stelle den keramischen Baustoff der Ofenwandung berühren, und diese Berührungsstelle ist erfindungsgemäß durch besondere Mittel geschützt, die- in der Zeichnung dargestellt sind. Der Graphitkörperder Gaseinführung ist zweiteilig aus-,eführt und aus dem eigentlichen Einlaßrohr 22 und einem glockenartigen Körper 23 zusammengesetzt. Auf diese Weise liegt die Berührungsstell.e25 zwischen dem Düsenkörper und der Ofenwand weit entfernt von der Eintrittsstelle der heißen Gase und auch gegen Strahlung völlig geschützt, so daß die natürliche Kühlung von außen her schon ausreichen könnte, um jede Zersetzung zu vermeiden. -Bei dem dargestellten Beispiel ist jedoch sicherheitshalber noch eine besondere Kühlung vor 'gesehen, indem durch Rohrleitungen 3o Kühlgase in den im Innern der Glocke 23 verbleibenden Raum eingeführt werden. Auf diese Weise ist es möglich, jede gewünschte niedrige Temperatur an der Berührungsstelle 2-5 zu erreichen. Werden als Kühl - mittel inaktive Gase angewendet, so wird auch die Zersetzungsgefahr an der Berührungsstelle-dadurch vermindert, daß die chlorhaltigen Gase an der gefährdeten Stelle verdrängt werden, so daß ihr Teildruck auf ein ungefährliches Maß herabgesetzt wird. Die Kühlung kann aber auch durch kaltes Chlor erfolgen, bei welchem lediglich die Abküh- lungswirkung erreicht wird. Die Kühlgase können durch Rohrleitungen 32 in den Reaktionsraum so "v-eitergeleitet werden, daß ein kälterer Gasstrom mantelförmig den aus der Däse 17 austretenden heißen Gasstrahl umgibt, wodurch ebenfalls die Hitze sich nicht mehr außerhalb des Gasstrahles und der eigentlichen Umsetzungszone zerstörend auswirken kann. Bei dem genannten Ausführungsbeispiel für das Verfahren würde die Berührungsstelle 25 bereits bei verhältnismäßig niederer Temperatur, etwa bei 5000, gefährdet sein, während die Ofenwand an den Stellen bei 32 gegen Temperaturen-von 1200' bis 13oo' noch widerstandsfähid ist. Die Erwärmung des Kühlgasstromes an der Außenfläche des Körpers 22 bringt also keine Ge- fährdung für die Bauteile mit sich. Selbstverständlich läßt sich die Kühlung der Berührungsstelle 25 auch mit anderen bekannten Mitteln durchführen, beispielsweise durch Anbringung von Kühlschlangen im Körper 2,3 oder in den Teilen der kerainischen Wandung.In Fig. I, ii denotes the furnace space intended for the implementation, the walls of which 12, 13 consist of the usual ceramic refractory bricks. If, for example, it is a matter of treating iron ores with highly heated chlorine, for example at 2oo ° C, then the furnace walls will be made from the refractory materials customary for this temperature, i.e. from stones that are essentially quartz, corundum, silicon caxbide in a highly refractory Bond which in itself cannot easily cope with the attack of highly heated chlorine. The highly heated chlorine is fed into the furnace chamber from above through the feed line 16 and is blown in a free jet from the mouth 17 of the pipe under pressure onto the quantity of ore in the furnace chamber. At the point of impact of the jet opposite the mouth 17, the conversion takes place in zone 20, in which ferric chloride is formed in volatile form, which escapes downwards. Since the amount of solid constituents in the reaction zone is reduced, the trough-shaped depression shown in the figure forms at the point of impact of the jet. The volatile products formed in the conversion zone are discharged from the furnace through the discharge channel 21. From the figure it can be seen; that the highest temperature can only prevail in the gas jet and in the reaction zone, e. The heat consumption in the reaction zone automatically ensures a lower temperature of the gases being withdrawn. The reaction zone is surrounded all around by colder ore or ore residues, so that on the furnace walls 1: 2 and 13 there is no risk of a reaction between the wall, the ore and the chlorine or between two of these substances due to the low temperatures present there. Decomposition possibility between the ore, the chlorine and your construction material of the inlet tube is also not is -da the arrangement made such that the supply nozzle 22, which is composed of carbon, namely, made of graphite, the ore can not touch. However, the graphite body of the inlet nozzle must inevitably touch the ceramic building material of the furnace wall at some point, and this contact point is protected according to the invention by special means, which are shown in the drawing. The graphite body of the gas inlet is made in two parts and is composed of the actual inlet pipe 22 and a bell-like body 23 . In this way, the contact point 25 between the nozzle body and the furnace wall is far away from the point of entry of the hot gases and also completely protected against radiation, so that the natural cooling from the outside could be sufficient to avoid any decomposition. In the example shown, however, special cooling is also provided for the sake of security, in that cooling gases are introduced into the space remaining inside the bell 23 through pipelines 3o. In this way it is possible to achieve any desired low temperature at the point of contact 2-5. Are as cooling - medium inactive gas is used, also the risk of decomposition to the point of contact is reduced-by the fact that the chlorine-containing gases are displaced at the vulnerable location, so that its partial pressure is reduced to a safe level. However, cooling can also take place using cold chlorine, which only has a cooling effect. The cooling gases can be passed through pipes 32 into the reaction space in such a way that a colder gas flow envelops the hot gas jet emerging from the nozzle 17 , whereby the heat can no longer have a destructive effect outside the gas jet and the actual conversion zone In the aforementioned exemplary embodiment of the method, the contact point 25 would be at risk even at a relatively low temperature, around 5000, while the furnace wall at the points at 32 is still resistant to temperatures from 1200 'to 1300' thus, outer surface of the body 22 does not bring any overall injury or damage to the components with it. Naturally, the cooling can be the point of contact 25 with other known means perform, for example, by application of cooling coils in the body 2.3 or in the parts of the kerainischen wall.

Die Erzbehandlung kann in dem dargestellten Ofen in ununterbrochenem Arbeitsgange durchgeführt werden, indem ständig Erz durch die in beliebiger Zahl am oberen Umfang des Ofens verteilten Einfüllöffnun-- zugeführt wird. Das zugeführte Erz gen 35 gelangte dabei zunächst in die muldenförmige Reaktionszone, 2o, von wo die nach der Umsetzung verbleibenden Rückstände nach unten wandern, wo sie beispielsweise unter einem Rost aus dem Ofen raum abgezogen werden können.The ore treatment can be carried out in an uninterrupted operation in the furnace shown, in that ore is constantly fed through the filling openings distributed in any number on the upper circumference of the furnace. The ore supplied 35 initially reached the trough-shaped reaction zone, 2o, from where the residues remaining after the reaction migrate downwards, where they can be withdrawn from the furnace chamber under a grate, for example.

Zur Abdichtung aller Teile der'Ofenwandung und der für die Zuführung der Gase und der Erze notwendigen Öffnungen dient eine außerhalb der in Abb. i gezeichneten Teile liegende Umkleidung, die in Abb.:2 im Schnitt gezeigt ist. Mit ii ist der für den eigentlichen Ofen bestimmte- Raum bezeichnet, der mit einer Isolierschicht4o gegen Temperaturabstrahlung, beispielsweise aus Kieselgur, umgeben ist. Hierauf folgt die übliche Schicht 41 aus Mauerwerk. Das Ganze ist schließlich mit einem Mantel 42 umgeben, der aus einem Baustoff, beispielsweise aus Eisen, besteht, der gegenüber dem angewendeten Gas bei niederen Temperaturen unbedingt dicht ist. Die in diesem Mantel erforderlichen öffnungen werden durch Deckel oder Kappen von ähnlichem Aufbau geschlossen und geschützt. Auf diese Weise lassen sich die jeweils günstigsten Temperaturen und Arbeitsverhältnisse erreichen; die Temperatur in der Umsetzungszone kann beliebig hoch gehalten werden, die Temperatur an der Ofenwandung selbst kann dagegen mit den beschriebenen Mitteln soweit vermindert werden, daß eine zerstörende Umsetzung mit dem Baustoff des Ofens verhindert wird.For sealing all parts of the furnace wall and that for the feed The openings necessary for the gases and ores are outside the one shown in Fig. i Parts of the covering, which is shown in section in Fig. 2. With ii is the for the actual furnace designated space, which is covered with an insulating layer4o against temperature radiation, for example made of diatomite, is surrounded. On that the usual layer 41 of masonry follows. After all, the whole thing is with one Surrounding jacket 42, which consists of a building material such as iron, the is impervious to the gas used at low temperatures. the The openings required in this jacket are provided by covers or caps of the like Structure closed and protected. In this way you can find the cheapest Reach temperatures and working conditions; the temperature in the reaction zone can be kept as high as desired, the temperature on the furnace wall itself can on the other hand, with the means described, are reduced to such an extent that a destructive Implementation with the building material of the furnace is prevented.

Die Anwendung der Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispi#el des Chlorierens von Eisenerzen beschränkt. Sie ist vielmehr für alle Verfahren anwendbar, bei denen mit stark zersetzend wirk-enden Gasen bei hohen Teniperaturen feste Stoff e zersetzt werden können, beispielsweise zumAufschluß von Beryllium-, Titan-, Zink-, Cadmium-, Quecksilber- und Vanadin-Erzen. Als zersetzende Gase kommen in erster Linie die Halogene, ihre Verbindungen- insbesondere mit Wasserstoff oder Kohlenstoff und Gernische mit diesen Gasen in Frage. Wie bereits erwähnt wurde, ist es zweckmäßig, diese Gase als Wärmeträger für die bei der Umsetzung erforderliche Wärme zu benutzen, sie also vor der Einführung in den Ofen hoch zu erhitzen, wobei die Vorerhitzung so weit getrieben werden kann, daß eine Dissoziation eintritt. Zweckmäßig wird die Heizvorrichtung der Gase unmittelbar an der Düse angebracht, mit der die Gase in den Ofenraum eingeleitet werden, und zwar an dem in den Ofenraum hineinragenden Teil dieses Düsenkörpers. Hierdurch wird nicht nur eine besonders günstige Anordnung zum Schutz der Wandungen und der Verbindungsstelle des Düsenkörpers mit dem übrigen Ofenbaustoff erreicht, sondern auch der Vorteil, daß die aufgewendete Wärme fast ohne Verluste der Umsetzungsstelle zugeführt wird. Es werden also auch alle umständlichen und kostspieligen Isolationen vermieden, die sonst bei der Fortleitung der hocherhitzten Gase erforderlich wären, und insbesondere werden auch Beanspruchungen durch die Wärmeausdehnung vermieden, da sich der in den Ofen hineinragende Düsenkörper ohne weiteres frei nach dem Ofeninnern zu ausdehnen kann. Dabei ergibt sich auch noch der weitere Vorteil, daß die Temperatur in der Umsetzungszone in einfacher Weise durch entsprechende Einstellung der Heizvorrichtung geregelt werden kann. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß der gemäß der vorliegenden Erfindung für den Düsenkörper zur Anwendung kommende Baustoff, also Kohlenstoff oder Graphit, auch bei ungewöhnlich hohen Temperaturen bis zu -etwa 3000' von Halogenen und ihren Verbindungen nicht angegriffen wird, solange weitere Körper erfindungsgemäß von dem Düsenbaustoff ferngehalten werden. Der Düsenbaustoff selbst kann also als Heizkörper ohne jeden schützenden Überzug Verwendung finden. Hieraus ergibt sich ein sehr guter Wärmeübergang vom Heizkörper auf das Gas; es ist also möglich, mit verhältnismäßig kleinen Heizflächen auslukommen und dabei trotzdem den Gasen die höchsten praktisch in Frage kommend-en Temperaturen zu erteilen. Es ist also ohne weiteres möglich, in wirtschaftlicher Weise und in technischenAusrilaßen mit Gasen von Temperaturen über i5oo' zu arbeiten.The application of the invention is of course not restricted to the described exemplary embodiment of the chlorination of iron ores. Rather, it can be used for all processes in which solid substances can be decomposed with strongly decomposing gases at high temperatures, for example for the digestion of beryllium, titanium, zinc, cadmium, mercury and vanadium ores. The main decomposing gases are the halogens, their compounds - especially with hydrogen or carbon and mixtures with these gases. As already mentioned, it is expedient to use these gases as heat carriers for the heat required during the reaction, i.e. to heat them up before they are introduced into the furnace, the preheating being carried out to such an extent that dissociation occurs. The heating device for the gases is expediently attached directly to the nozzle with which the gases are introduced into the furnace chamber, specifically to the part of this nozzle body which protrudes into the furnace chamber. This not only achieves a particularly favorable arrangement for protecting the walls and the connection point of the nozzle body with the rest of the furnace building material, but also the advantage that the heat expended is supplied to the implementation point with almost no losses. All cumbersome and costly insulation that would otherwise be required for the transfer of the highly heated gases is avoided, and in particular stresses due to thermal expansion are avoided, since the nozzle body protruding into the furnace can easily expand freely towards the inside of the furnace. This also has the further advantage that the temperature in the reaction zone can be regulated in a simple manner by setting the heating device accordingly. Surprisingly, it has been shown that the building material used according to the present invention for the nozzle body, i.e. carbon or graphite, is not attacked by halogens and their compounds even at unusually high temperatures of up to about 3000 ', as long as other bodies according to the invention are attacked by the Nozzle building material must be kept away. The nozzle material itself can thus as radiator without j eden protective coating used. This results in very good heat transfer from the radiator to the gas; It is therefore possible to make do with relatively small heating surfaces and still give the gases the highest practically possible temperatures. It is therefore easily possible to work economically and in technical facilities with gases at temperatures above 150 '.

Als Bedingung für die Haltbarkeit des Kohlenstoffes als Baustoff für den Düsenkörper wurde bereits erwähnt, daß das Zusammentreffen mit irgendwelchen weiteren Stoffen vermieden werden muß. Dies bezieht sich nicht nur auf feste Stoffe, also auf. die Beschickung des Ofens oder den Baustoff der Ofenwandung, sondern auch auf Gase, die wie die bereits genannten Stoffe Sauerstoff oder Sauerstoffverbindungen, beispielsweise Wasserdampf, enthalten. Die in der Umsetzungszone entstehenden flüchtigen Stoffe sind" also für den Düsenkörper ebenfalls äußerst gefährlich, denn sie enthalten in den meisten Fällen Sauerstoff und Wasserdampf, zumal da eine vollständige Trocknung der Beschickung praktisch nicht durchführbar erscheint. Es muß also auch dafür gesorgt werden, daß die in der Umsetzungszone entstehenden Erzeugnisse vom Baustoff der Düse fernbleiben. Hierin liegt also ein weiterer Grund, die Umsetzungszone in eine aus.-reichende Entfernung vom Düsenkörper zu legen und das Gas in einem freien Strahl von der Düse zur Umsetzungszone zu fördern. Die zur Ausbildung eines freien Strahles erforderliche Gasgeschwindigkeit verhütet dabei von selbst eine Annäherung der in der Umsetzun szone U'ebildeten flüchtigen Stoffe 9 t' an den Düsenbaustoff.As a condition for the durability of the carbon as a building material for the nozzle body, it has already been mentioned that the contact with any other substances must be avoided. This does not only apply to solids, i.e. to. the charging of the furnace or the building material of the furnace wall, but also gases which, like the substances already mentioned, contain oxygen or oxygen compounds, for example water vapor. The volatile substances produced in the reaction zone are "also extremely dangerous for the nozzle body, because in most cases they contain oxygen and water vapor, especially since complete drying of the charge does not seem practically feasible. It must therefore also be ensured that the Products arising in the conversion zone stay away from the construction material of the nozzle. This is another reason to place the conversion zone at a sufficient distance from the nozzle body and to convey the gas in a free jet from the nozzle to the conversion zone The gas velocity required by the free jet automatically prevents the volatile substances 9 t 'formed in the conversion zone U' from approaching the nozzle building material.

Besonders zweckmäßig ist daher auch die Verwendung elektrischer Energie als Heizmittel, da bei den übrigen Heizmöglichkeiten in gewissem Grade die Gefahr bestehenbleibt, daß die zur Wärmeübertragung dienenden Stoffe auf die Gasseite der Heizfläche gelangen und zu Zerstörungen Anlaß geben. 111 den beiliegenden Zeichnungen sind daher in denAbb. 3 bis 5 lediglichAusführungsformen für den Aufbau von Düsenkörpern gezeigt, bei denen die Heizung der Gase auf elek- trischem Wege erfolgt.The use of electrical energy as heating means is therefore particularly expedient, since with the other heating options there is to a certain extent the risk that the substances used for heat transfer will get onto the gas side of the heating surface and cause damage. 111 of the accompanying drawings are therefore shown in Figs. 3 to 5 only show embodiments for the construction of nozzle bodies in which the gases are heated electrically.

t' . ZD Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 erfolgt die Gaszufuhr durch ein Graphitrohr 5o, das von einem zweiten gleichachsigen Graphitrohr 51 umgeben ist. Die in das Ofeninnere hineinragenden konisch erweiterten bzw. verengten Enden 52 und 53 der beiden el Rohre tragen lose die ebenfalls aus Graphit el hergestellte Platte 59. Die bei-den Rohre sind im übrigen elektrisch gegeneinander isoliert und durch die Leitungen 54, 55 mit einer ge- eigneten Stromquelle 56 verbunden. Bei eingeschaltetem Strom wird die zum Erhitzen des Gases erforderliche Wärme durch die Widerstandswärme der Rohre erzeugt. Die ,gezeigte Anordnung der Rohre gewährleistet einen ausreichenden Stromübergang am unteren Ende der Rohre, gestattet aber gleichzeitig die freie Dehnung aller. Teile unter dem Einfluß der Wärme. Zweckmäßig wird die Platte 59 mit Durchgangskanälen 57 versehen, und es wird dafür gesorgt, daß das zu heizende Gas auch durch den Raum 75 zwischen den beiden Rohren 5o und Si strömen kann. Da das innere Rohr 5o den kleinsten Querschilitte aufweist, nimmt dieses Rohr die höchsten Temperaturen an und dient als eigentliche Heizfläche für den das Innere des Rohres 5o durchströmenden Gasstrahl. Das Rohr 5 1 nimmt infolge seines großen Querschnittes keine hohen Temperaturen an, sondern dient nur als Stromleiter und als Strahlungsschutz für das eigentliche Heizrohr. Die Außenfläche des Rohres 51 wird zweckmäßig sogar durch einen Gasstrom abgekühlt, der durch die Kanäle 73, 74 aus dem Gaszuführungsrohr 71 abgezweigt wird. Dieser Gasstrom vermindert einerseits die Wärmeübertragung von der Heizstelle auf die Verbindungsstelle zwischen dem Düsenkörper und der Wandung des Ofens, auf der anderen Seite verhindert er den Zutritt der im Reaktionsraum gebildeten flüchtigen Erzeugnisse zu den heißen. Graphitflächen. Zum Schutz der Wandung gegen Strahlung dienen bei dem dargestellten Beispiel i noch die konzentrischen Ringkörper 6o und 61, die aus Kohle oder Graphit bestehen. Außerdem sind wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i noch zusätzliche Kühlgasströrne vorgesehen, also Strömt inaktiver oder zersetzender Gase in einem nicht angreifenden kalten Zustand. Diese Gase werden durch die Leitung 64 dem Hohlraum zwischen den Platten i5o, igi zugeführt und treten durch die Öffnungen 67 SO in das Innere des Ofens, daß sie den heißen Gasstrahl mantelförmig umgeben und ihn damit von den Ofenwandungen trennen.t ' . ZD In the exemplary embodiment according to FIG. 3 , the gas is supplied through a graphite tube 5o which is surrounded by a second graphite tube 51 on the same axis. The protruding into the furnace interior flared or narrowed ends 52 and 53 of the two pipes el wear loose the plate is also made of graphite el 59. The two tubes are electrically insulated from each other and in the GE through lines 54, 55 with a - Suitable power source 56 connected. When the power is switched on, the heat required to heat the gas is generated by the resistance heat of the pipes. The arrangement of the tubes shown ensures sufficient current transfer at the lower end of the tubes, but at the same time allows all of them to expand freely. Share under the influence of heat. The plate 59 is expediently provided with through channels 57 , and it is ensured that the gas to be heated can also flow through the space 75 between the two tubes 5o and Si. Since the inner tube 5o has the smallest cross-section, this tube assumes the highest temperatures and serves as the actual heating surface for the gas jet flowing through the interior of the tube 5o. Due to its large cross section, the tube 5 1 does not accept high temperatures, but only serves as a conductor and as radiation protection for the actual heating tube. The outer surface of the pipe 51 is expediently even cooled by a gas flow which is branched off from the gas supply pipe 71 through the channels 73, 74. On the one hand, this gas flow reduces the heat transfer from the heating point to the connection point between the nozzle body and the wall of the furnace; on the other hand, it prevents the volatile products formed in the reaction space from reaching the hot ones. Graphite surfaces. In the illustrated example i, the concentric ring bodies 6o and 61, which are made of carbon or graphite, also serve to protect the wall against radiation. In addition, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, additional cooling gas flows are provided, that is to say flows of inactive or decomposing gases in a non-attacking cold state. These gases are fed through the line 64 to the cavity between the plates i5o, igi and pass through the openings 67 SO into the interior of the furnace so that they surround the hot gas jet in a jacket-like manner and thus separate it from the furnace walls.

Die Rohre 5o; 5 1 werden von den beiden Deckplatten i5o, 151, die ebenfalls aus Graphit bestehen, getragen, und zwar so, daß die Platte i5o mit dem Rohr 5o und die Platte 15 1 mit dem Rohr 5 1 elektrisch gegeneinander isoliert sind. Der gesamte Düsenkörper besteht also gewissermaßen aus zwei übereinanderliegenden, aber räumlich voneinander getrennten Deckeln, die lediglich durch die Platte 59 miteinander verbunden sind. Zur Aufrechterhaltung der elektrischen Isolation ist jeder Deckel für sich in einer besonderen Rinne des Mauerwerks 58 gelagert. Der äußere Deckel i5o stützt sich außerdem auf den inneren Deckel 151 durch die Stützkörper 62-, 63 ab, die aus einem elektrischen Isolierstoff bestehen und außerdem den Heißgasraum vorn Kühlgasraum trennen.The tubes 5o; 5 1 are supported by the two cover plates i5o, 151, which are also made of graphite, in such a way that the plate i5o with the tube 5o and the plate 1 5 1 with the tube 5 1 are electrically insulated from one another. The entire nozzle body thus consists to a certain extent of two lids lying one above the other but spatially separated from one another, which are only connected to one another by the plate 59. To maintain the electrical insulation, each cover is stored in a special channel in the masonry 58. The outer cover i5o is also supported on the inner cover 151 by the support bodies 62-, 63 , which consist of an electrical insulating material and also separate the hot gas space from the cooling gas space.

Bei dem dargestellten Beispiel ist noch eine besondere Ausführungsform für die Verbindung des Düsenkörpers mit dem Mauerwerk gezeigt. a Die beiden Deckplatten i5o, iSi sind nämlich so ausgeführt, daß sie mit besonderen Flanschen 167, 168 in Rinnen des Mauerwerks eingreifen. Diese Rinnen sind zur chemischen Isolierung mit besonderen Massen 69, 70 ausgefüllt. Als Isolierungsmasse werden erfindungsgemäß Halogensalze oder Gemische dieser Salze verwendet. Beim Betriebe des Ofens können diese Massen in flüssigen Zustand übergehen; sie bilden dann gewissermaßen einen Flüssigkeitsverschluß, der eine gute Dichtung gewährleistet. Die Massen dienen jedoch in erster Reihe zur Verringerung der Zerstörungsmöglichkeiten, da der Graphitkörper 66 jetzt an keiner Stelle gleichzeitig mit einem Oxyd und einem Halogengas in unmittelbare Berührung kommen kann.In the example shown, a special embodiment for the connection of the nozzle body to the masonry is shown. a The two cover plates i5o, iSi are designed in such a way that they engage in grooves in the masonry with special flanges 167, 168. These channels are filled with special compounds 69, 70 for chemical insulation. According to the invention, halogen salts or mixtures of these salts are used as the insulation material. When the furnace is in operation, these masses can change into a liquid state; they then form a liquid seal, so to speak, which ensures a good seal. However, the masses are primarily used to reduce the possibility of destruction, since the graphite body 66 now cannot come into direct contact with an oxide and a halogen gas at any point at the same time.

In Abb. 4 ist ein weiteres Beispiel einer Widerstandsbeheizun.g für die Zuführungsrohre der Gase gezeigt. Zwei, 76, 77, oder mehrere im Kreise verteilte Rohre dienen gleichzeitig zur Zuführung des Gases in das Ofeninnere und zur elektrischen Heizung, indem die unteren Enden 176, 177 miteinander durch eine lose aufgelegte Verbindungsplatte 78 miteinander verbunden sind. Werden die elektrisch gegeneinander isolierten Rohre durch die Leitungen 54 und 55 mit einer Stroinquelle 56 verbunden, so werden die Rohre gleichmäßig durch den Strom erhitzt und können die durchströmen-den Gase auf die gewünschte Temperatur bringen. Der Übersicht halber sind alle weiteren Teile des Tragkörpers für die beiden Rohre 76 und 77 in der Zeichnung fortgelassen.Fig. 4 shows another example of a resistance heating system for the supply pipes for the gases. Two, 76, 77, or more tubes distributed in a circle serve simultaneously to supply the gas into the furnace interior and for electrical heating, in that the lower ends 176, 177 are connected to one another by a loosely placed connecting plate 78 . If the pipes, which are electrically insulated from one another, are connected to a power source 56 by lines 54 and 55 , the pipes are heated evenly by the current and can bring the gases flowing through them to the desired temperature. For the sake of clarity, all other parts of the support body for the two tubes 76 and 77 are omitted from the drawing.

Abb. 5 zeigt ein weiteres Beispiel für die elektrische Beheizung des Einlaßrohres für die Gase, bei dem zur Wärmeerzeugung Lichtbogen benutzt werden. Hier erstrecken sieh die beiden Rohre 81 und 82 gleichachsig in das Ofeninnere; die Wandüngen liegen parallel oder annähernd parallel zueinander, ohne sich leitend zu berühren. Durch Anlage einer 01.eeigneten Spannung 56 werden die Lichte, bögen 8o zwischen den benachbarten Wan-. dungen der Rohre erzeugt, durch die gleichzeitig die Rohrwandungen und die durch die Rohre strömenden Gase stark erhitzt werden. Die beiden Flanschen 83, 84 der beiden Rohre 8 1, 82 sind bei dieser Ausf ührungsform gegen die Tragplatte 58 in geeigneter, in der Zeichnung nicht veranschaulichter Weise geklemmt und isoliert. Um die Entstehung,des Lichtbogens an den gewünschten Stellen zu erleichtern, können die Rohre an geeigneten Stellen, wie bei 8o angedeutet, mit Vorsprüngen, Spitzen o. dgl. versehen sein.Fig. 5 shows another example of the electrical heating of the inlet pipe for the gases, in which arcs are used to generate heat. Here see the two tubes 81 and 82 extend coaxially into the furnace interior; the walls are parallel or almost parallel to one another without making any conductive contact. By applying a suitable voltage 56 , the lights are bent 8o between the neighboring walls. The pipe walls and the gases flowing through the pipes are heated to a high degree at the same time. In this embodiment, the two flanges 83, 84 of the two tubes 8 1, 82 are clamped and insulated against the support plate 58 in a suitable manner not illustrated in the drawing. In order to facilitate the creation of the arc at the desired points, the tubes can be provided with projections, points or the like at suitable points, as indicated at 8o.

Claims

PATENT APPLICATION: i. Process for the treatment of ores and other starting materials with gases which attack ceramic materials alone or in the presence of other substances, for example halogens, characterized in that the nozzle, which does not come into contact with the charge in the furnace, is used for the jet-shaped introduction of the gases into the Oven space lined with ceramic materials, made of carbon or carbides, is kept so cool at the point of contact with the ceramic lining of the oven that a reaction between the nozzle building material, the ceramic lining and the aggressive gases does not take place. : 2. Process according to Claim i, characterized in that the hot gases are introduced into the furnace in a jet shape through the nozzles in such a way that a special reaction zone is formed in the charge at the point opposite the nozzles, the ceramic reaction zone being largely covered by the charge Lining the furnace is separated by colder layers of the feed. 3. Apparatus for performing the method according to claim i or 2, characterized in that in order to achieve the greatest possible distance between the hot gas stream exiting the nozzle and the point of contact between the nozzle and the ceramic building material, the outlet opening of the nozzle at the end is in the component protruding into the furnace. 4. Apparatus for performing the method according to claim i or 2, characterized in that an electrical heating device for the gases to be introduced is arranged within the nozzle body using the electrical conductivity of the nozzle building material. 5. Apparatus according to claim 3 and 4, characterized by the arrangement of the heating point at the end of the component of the nozzle protruding into the furnace. 6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that for the heating device two coaxial pipes are provided which are used to conduct electricity, the outer one of which has such a low electrical resistance that it does not take part in the heating. 7. Device for carrying out the method according to claim 1 or 2, characterized in that between the nozzle building material and the ceramic wall building material, halogen salts or mixtures thereof are arranged as an intermediate layer. 8. The method according to claim i or 2, characterized in that to further protect the point of contact between the nozzle and furnace wall inert gases or cold halogen gases o is separated by the protective gases.