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Verfahren zur Herstellun- von Bariumsulfid durch Reduktion von Schwürspat
im Drehrohrofen Z
Für die Herstellung von Bariumsulfid durch Reduktion von
Schwerspat sind eine große Anzahl von Verfahren vorgeschlagen worden, die im Muffelofen,
elektrischen Ofen, Schachtofen oder Drehrohrofen durchgeführt werden. Von den bekannten
Verfahren hat sich der Drehrohrofenbetrieb allein als praktisch brauchbar erwiesen,
wenn es sich darum handelt, größere Leistungen zu erzielen. Die Drehrohrofenarbeit
wird in der Weise durchgeführt, daß die Mischung aus fein gemahlenem Schwerspat
und Reduktionskohle, die zweckmäßig in eine -stückige Form gebracht ist, durch den
Ofen geführt und dabei mittels heißer Feuergase erhitzt wird, die durch einen am
unteren Ende des Ofens angeordneten Brenner erzeugt werden. Das Gut verläßt den
Ofen im gesinterten Zustande mit hoher Temperatur und erkaltet dann unter Luftabschluß
in besonderen Kühleinrichtungen. Vor der Auslaugung des Bariumsulfids muß es gemahlen
werden. Auch die Heizgase verlassen mit hoher Temperatur den Ofen, so daß die Reduktion
außer dem Zusatz von Reduktionskohle noch einen recht erheblichen Wärmebedarf erfordert.
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Durch- die Erfindung gelingt es, die Nachteile dieses Verfahrens zu
beseitigen und darüber hinaus noch erhebliche Vorteile zu erzielen.
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Es wurde gefunden, daß die Reduktion von Schwerspat zu Bariumsulfid
im Drehrohrofen unterhalb der Sintertemperatur des Gutes sich durchführen läßt,
wenn dem Gut auf seinem Wege durch den zweckmäßig in bekannter Weise mit Wendern
und Stauringen ausgestatteten Drebrohrofen an mehreren auf die Ofenlänge verteilten
Stellen Wärme zugeführt wird, z. B. mittels Heizflammen, die z. B. durch Verbrennung
von Heizgasen geschaffen werden. Die Erhitzung und Reduktion
des
Gutes kann dabei im oberen und mittleren Teil des Ofens erfolgen, und es wird im
unteren Teil des Ofens das Gut mittels neutraler oder reduzierender Gase gekühlt.
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Beispielsweise wird ein Heizgas, wie Ferngas, Generatorgas, Giehtgas
o. dgl., in de > n unteren Teil des Ofens eingeführt in solcher Menge, daß
es hier die Kühlung des Gutes bis auf eine gewünschte Austragstemperatur bewirkt,
die etwa unterhalb 400', beispielsweise bei i5o bis 2oo', liegt. Dieses Gas wird
dann im mittleren und oberen Teil des Ofens verbrannt und dient hier zur Erzeugung
eines Teils der für die Reduktion erforderlichen Wärme. Außerdem sind in diesen
Teilen des Ofens eine größere Anzahl Brenner o. dgl. Einrichtungen vorgesehen, die
in Abständen voneinander angeordnet sind und die mit dem gleichen oder einem anderen
Heizmittel betrieben werden können. Den Brennem wird außer dem Heizmittel so viel
überschüssige Luft zugeführt, daß das im unteren Teil zur Kühlung des Gutes benutzte
Gas restlos verbrennen kann.
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Die Mischung von Schwerspat und Reduktionskohle wird iin oberen Teil
des Ofens ziemlich schnell auf die Reduktionstemperatur vorgewärnit, die etwa zwischen
7oo und iooo' liegt. Schon. im ersten Drittel des Ofens setzt die Reduktion
kräftig ein und ist ungefähr am Ende des zweiten Drittels des Ofens nahezu beendet.
Als Reduktionskohle wird vorteilhaft ein reduktionskräftiger Brennstoff, z. B. Braunkohlenstaub,
oder andere gashaltige Kohle, z. B. Gasflammkähle, oder auch Schwelkoks gewählt.
Die Reduktionskohle wird in Mengen von etwa 15 bis 2o Gewichtsprozent, bezogen auf
den Schwerspat, angewendet.
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Es hat sich gezeigt, daß die Reduktion noch dadurch besonders begünstigt
werden kann, daß man Verbrennungsluft im Überschuß -über die für die vollkommene
Verbrennung des Heizmittels erforderliche Menge in den Ofen einführt; z. B. wird
ein Überschuß von etwa io bis ?,o 0/, angewendet. Unter diesen Bedingungen
war die Ausbeute an wasserlöslichem Bariumsulfid ntch einige Prozent höher als bei
der Arbeit ohne Luftüberschuß. Die Zufuhr von Gas und Verbrennungsluft zu den einzelnen
Düsen oder Brennem' des Ofens wird vorteilhaft so eingestellt, daß auch noch an
geeigneten Stellen der Zone höherer Temperatur, insbesondere im mittleren Teil des
Ofens eine reduzierende Atmosphäre herrscht.
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Ein Teil des zur Heizung des Ofens erforderlichen brennbaren Gases,
z. B. 1/1() bis 1/"
kann durch Kohle ersetzt werden, die dann der Beschickung
in entsprechendem Überschuß zugesetzt wird. Beispielsweise wird der Anteil der Reduktionskohle
in der Beschickung auf etwa 25 0/, erhöht, und es wird der Überschuß im Ofen
verbrannt. Dabei zeigt sich überraschenderweise, daß die Wärmewirkung dieser Verbrennung
hochwertiger als die des brennbaren Gases ist. Das heißt man kann, in Kalorien gerechnet,
weniger Kohle zusetzen, als dem zu ersetzenden brennbaren Gas entspricht.
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Obwohl das Verfahren gemäß der Erfindnng mit wesentlich niedrigeren
Reduktionstemperaturen arbeitet, als sie bei der bisherigen Drehrohrofenarbeit angewendet
wurden, hat es doch dieser gegenüber eine wesentlich höhere Leistung pro Kubikmeter
Ofenraum aufzuweisen. Auch die Umsetzung des Schwerspates zuBariumsulfid ist günstiger.
Die Mehrausbeuten betragen etwa io 0/, auf den im Ausgangsgut
Schwerspat gerechnet.
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Ein weiterer wesentlicherVorteil desVerfahrens gemäß der Erfindung
liegt darin, daß die Ofenabgase nur noch wenige Gramm Schwefeldioxyd im Kubikmeter
enthalten, so daß sie nach Entstaubung ohne weiteres ins Freie geleitet werden können.
Ferner werden durch die Erfindung auch erhebliche wärmewirtschaftliche Vorteile
erzielt. Diese sind nicht nur dadurch bedingt, daß mit niedrigerer Reduktionstemperatur
gearbeitet wird, sondern auch die Abgastemperatur und die Temperatur, mit der das
Gut den Ofen verläßt, liegen wesentlicl
als bei den bisher bekannten Drehrohrofenverfahren. Durch den guten Wärineaustansch
zwischen den in den Ofen eingeführten und den aus dem Ofen abgeführten Stoffen wird
die Wärmeausnutzung sehr günstig gestaltet.
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Erhebliche Vorteile entstehen weiter dadurch, daß der reduzierte Schwerspat
erfindungsgemäß nicht gesintert ist, sondern den Ofen in der gleichen oder oft noch
einer größeren Feinkömigkeit verläßt, als er aufgegeben wurde. Dadurch gestaltet
sich die nachfolgende Laugung des reduzierten Schwerspats wesentlich günstiger.
Sie verläuft schneller, und das Ausbringen an Bariumsulfid ist bemerkenswert höher,
als wenn, wie bei bekannten Verfahren, gesintertes und wie&r zerkleinertes Gut
gelangt wird. Demgemäß können für das erfindungsgemäß gewonnene Erzeugnis kleinere
Laugevorrichtungen verwendet werden, die wesentlich leistungsfähiger sind als bisher.
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Der Ofen kann in bekannter Weise mit Wendern und Stauringen ausgestattet
sein, die den Zweck haben, die Bewegung des Gutes im Ofen und durch denselben mülichst
günstig zu gestalten.
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Die Zeichnung diene zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
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Abb. i ist ein Schaubild, in dem die Kurv 'e "' die Ofentemperaturen
und die Kurve B #d-,en Verlauf der Reduktion darstellen. i # -'
Abb. :2 zeigt im Schnitt und schematisch eine für das Verfahren
gemäß der Erfindung besonders geeignete Drehrohrofenbauart.
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Das von Hand oder maschinell hergestellte Gemisch aus ioo Teilen Schwerspat
und 18 Teilen Steinkohle wird mittels einer Aufgabevorrichtung durch das Rohr i
in den Drehrührofen 2 eingeführt. Dieser besteht aus einem eisernen Mantel
3 mit einer feuerfesten Auskleidung 4. Durch Stauringe
5 wird der
Ofenraum in mehrere Abteilungen unterteilt. Zwischen den Stauringen aller oder einer
größeren Anzahl der Abteilungen befinden sich Wender
6. Das Gut verläßt den
Ofen durch Austragvorrichtungen
7. Das Heizgas strömt aus einer Zuleitung
über den Verteilerkopf
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in eine Rohrleitung
9 (oder mehrere), die
auf dem Ofen befestigt ist und sich mit diesem dreht. Die Luft gelangt durch den
gleichen Verteilerkopf in ein sich ebenfalls mit dem Ofen drehendes Rohr io (oder
mehrere). Von der Gasleitung
9 bzw. der Luftleitung io führen Zweigrohre
ii bzw. 12 zu den Brennern 13. An den Zweigrohren befinden sich Ventile 14, so daß
man in der Lage ist, die Ofenatmosphäre durch Einstellung der Gas-und Luftmengen
zu den einzelnen Brennern neutral, oxydierend oder reduzierend zu gestalten. Die
Ofengase werden durch den Ofenkopf 15 abgeleitet. Um den Ofen sind zwei Laufringe
16 gelegt, die auf Rollen 17 laufen. Die Drehung des Ofens erfolgt mittels Zahnkranz
18 und Ritzel io von einem
| nicht dargestellten Antrieb aus. ztit#e- |
| In Abb. i stellt die OfenlängeVA-bszisse dar; |
die Punkte I, II, III, IV, V, VI, VII und VIII sind Meßstellen zur fortlaufenden
Bestimmung der Temperaturen der Ofengase. Mit
a, b, c, d, e,
f und
g sind Einrichtungen bezeichnet, mittels derer Gutproben während
des Betriebes aus dem Ofen genommen werden können. Auf der linken Ordinate ist die
Temperatur in Zentigraden aufgeführt und auf der rechten Ordinate der Gehalt in
Gewichtsprozent von BaS im Röstgut.
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Nach Eintritt in den Ofen erfolgt die Anwärmung des Gutes. Wie aus
dem Diagramm ersichtlich, setzt bei einer Temperatur von etwa 8So' die Reaktion
ein. Die Brenner zwischen den beiden Laufringen werden so eingestellt, daß die Temperatur
sich ün mittleren Teil des Ofens auf einer Höhe von 98o 0 hält. Wie die Analysen
der Gutproben nach
| Kurve B zeigen, erfolgt hierbei die Um2yanl- wand_O.A## |
| lung des Bariumsulfates in Bariumsulfid K- ste-
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tig ansteigend bis auf einen Wert von etwa 8o0/, Ba
S. Die dem Austrag zunächst
gelegene Ofenzone dient zur Abkühlung des Gutes. Zu diesem Zweck wird durch den
Gaseinlaß 2o und gegebenenfalls die nur mit Gas betriebenen Brennern in dieser Ofenzone
eine größere Menge Gas, z. B.
1/, bis
% der Gesamtmenge, in den Ofen
eingeführt. Obwohl die Reaktionstemperatur fällt, geht die Umsetzung noch weiter
und erreicht schließlich einen Wert von etwa
85 "/" mit dem das gekühlte
Gut den Ofen verläßt.