4
Folgerungen fur den gro5technischen Bauxit-AufschluS Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse gestatten, den klassischen Bayer-ProzeD durch folgende Verfah- rensschritte wesentlich zu verbessern: 1.) Bauxit wird so lange intensiv mechanisch bean- sprucht, z. B. durch Mahlen in einer Schwingmuhle, bis die Hauptbestandteile weitgehend amorph vor- liegen. Die Substanz wird ohne Autoklav mit Na- tronlauge ublicher Konzentration (200 g Na,O/l) auf- qeschlossen. Bei diesem drucklosen AufschluR gehen bei Raumtemperatur A120, und SiO, beinahe quan- titativ in Losung, ohne daD Hydroxylsodalith aus- fallt. Der abgetrennte Rotschlamm ist ein hochwer- tiges Ausgangsprodukt fur die Eisen-Verhuttung und braucht nicht mehr auf Halde gesetzt zu werden. Das geloste Silicat wird durch Zusatz von Kalk als un- losliches Dicalciumsilicat nach bekannten Verfah- renfiP) abgeschieden. Wird das Silicat nicht wie ub- lich uber den Hydroxylsodalith ausgefallt, so steigt die Al20,-Ausbeute entsprechend. Mechanisch in der Schwingmuhle aktivierter, amor- phisierter Bauxit wird im Autoklaven aufgeschlos- sen. Bei den technisch gebrauchlichen Temperaturen und Drucken gelingt der AufschluD aber bereits mit Natronlauge einer so geringen Konzentration, wie sie anschliefiend fur das Ausruhren des Aluminium- trihydroxides ublich ist. Somit muD die Autoklaven- AufschluRlauge zum Ausruhren nicht mehr verdiinnt und nach dem Ausruhren nicht mehr fur die erneute Verwendung im Autoklaven durch kostspielige Ver- fahren aufkonzentriert werden. Bei dieser Variante wird der Hydroxylsodalith wie beim klassischen Verfahren bereits im Autoklaven abgeschieden und geht in den Rotschlamm. AuDerdem laDt sich bei mechanisch aktiviertem Bauxit die XufschluRzeit er- heblich verkurzen. Eingegangen am 1. August 1966 [B 23061 Literatur R. Schruder u. H. Rump, Z. anorg. allg. Chem. 350, 120142 [ 19671, DRP 43 977, K1. 12 m 5 (1887). DPR 65 604, K1. 12 m 5 (1892). R. Fricke u. H. Severin, Z. anorg. allg. Chem. 205, 287 0. Glemser u. G. Rieck, Z. anorg. allg. Chem. 297, 175 [1958]. H. Ginsberg u. Fr. W. Wrigge: Tonerde und Aluminium Bd. I. Walter de Gruyter-Verlag, Berlin 1964. R. Schrader, Chem. Techn. 11. 157 119591 R. Schrader u. G. Tefzner, Z. anorg. allg. Chem. 309, 55 (19611. R. Schrader u. Mitarb., Bergakademle Freiberger For- schungsh., Ausg. A 292 [1964]. H. D. Bartholoma, Dissertation, TH Ashen 1961. J. J. Craig, J. SOC. chem. Ind. 30, 184 [1911]. B. Lange: Kolorimetrische Analyse, Verlag Chernle GmbH, Berlin 1944. H. Ginsberg u. K. Wefers, Angew. Chem. 69, 712 119571. F. Huttig, Dechema-Monographien 21, 96 119521 (19321. 15) E. Dachselt, Chem. Techn. 8, 214 (19561 EinfluB von Wassertropfchen auf den Zerfall von Acetylen und von acetylen-haltigem Ofengas DR. H. GROSSE-WORTMANN Chemische Werke Huls AG, Marl. Krs. Recklinghausen Urn die Explosionsneigung des im Lichtbogenprozeb erzeugten acetylen-haltigen Oien- gases zu verringern, wird in der Praxis Wasscr in die Rohrleitungen eingediist und nebelformig iiber das slro.mende Gas verteilt. Durch Laboratoriumsversuche konnte nachgewiesen werden, daB der Zerfallsdruck von Acetylen beim Bespriihen des Gases mit Wasser erheblich ansteigt und die Zerfallskonzentration von Acelylen irn Ofengas sich zu betrachtlich hoheren Werlen verschiebt. Problemstellung Aus wirtschaftlichen Grunden wird im Ofengas, das in der Chemische Werke Huls AG im LichtbogenprozeD erzeugt wird, ein Acetylen-Gehalt von etwa 28 Mol-O/o gewiinscht. Das Ofengas hat ungefahr die in Tab. 1 an- gegebene Zusammensetzung. Die Konzentrationen der Komponenten konnen um etwa k 10°io der angefuhrten Werte schwanken. Aus fruheren Untersuchungen von W. Hunsrnannl) ist bekannt, daD das Ofengas, welches bei 60 bis 70 "C und einemDruckvon 19 bis 20 at eine Rohrleitung (NW400) durchstromt, unter der Einwirkung einer geniigend kraftigen Ziindquelle (etwa einem plotzlich durch- schmelzenden Platin-Draht) bereits bei Gehalten uber 23 M ~ l - ~ / o Acetylen explosionsartig zerfallt. Im Betrieb wird zur Absicherung gegen einen moglichen Zerfall in Abstanden von je 7,5 m Wasser in die Rohrleitung eingediist (ca. 500 l/h je Duse) und nebelformig iiber das stromende Gas verteilt. Ob diese vom Betrieb ge- troffene Mafinahme ein wirksamer Schutz gegen einen Selbstzerfall des Ofengases ist, sollte in Laborversuchen geklart werden. Untersuchungen von H. Lindner:) haben gezeigt, daD bei Stromungsgeschwindigkeiten des Ofengases von 5 m/s nach 7,5 m noch etwa llo/o des eingespritzten Wassers als kleine Tropfchen in der Schwebe sind. Aus den Daten errechnet sich die Mindestbeladung des Ofengases mit Wassertropfchen zu 24 bis 25 gim". Bei Wasserbeladungen in dieser GroRenordnung wurden Zundversuche in einer Bombe ausgefuhrt. 848 Chemie-lng.-Techn. 39. Jahrg. 1967 I Heft 14

Einfluß von Wassertröpfchen auf den Zerfall von Acetylen und von acetylen-haltigem Ofengas

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Folgerungen fur den gro5technischen Bauxit-AufschluS

Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse gestatten, den klassischen Bayer-ProzeD durch folgende Verfah- rensschritte wesentlich zu verbessern:

1.) Bauxit wird so lange intensiv mechanisch bean- sprucht, z. B. durch Mahlen in einer Schwingmuhle, bis die Hauptbestandteile weitgehend amorph vor- liegen. Die Substanz wird ohne Autoklav mit Na- tronlauge ublicher Konzentration (200 g Na,O/l) auf- qeschlossen. Bei diesem drucklosen AufschluR gehen bei Raumtemperatur A120, und SiO, beinahe quan- titativ in Losung, ohne daD Hydroxylsodalith aus- fallt. Der abgetrennte Rotschlamm ist ein hochwer- tiges Ausgangsprodukt fur die Eisen-Verhuttung und braucht nicht mehr auf Halde gesetzt zu werden. Das geloste Silicat wird durch Zusatz von Kalk als un- losliches Dicalciumsilicat nach bekannten Verfah- renfiP) abgeschieden. Wird das Silicat nicht wie ub- lich uber den Hydroxylsodalith ausgefallt, so steigt die Al20,-Ausbeute entsprechend.

Mechanisch in der Schwingmuhle aktivierter, amor- phisierter Bauxit wird im Autoklaven aufgeschlos- sen. Bei den technisch gebrauchlichen Temperaturen und Drucken gelingt der AufschluD aber bereits mit Natronlauge einer so geringen Konzentration, wie sie anschliefiend fur das Ausruhren des Aluminium- trihydroxides ublich ist. Somit muD die Autoklaven- AufschluRlauge zum Ausruhren nicht mehr verdiinnt

und nach dem Ausruhren nicht mehr fur die erneute Verwendung im Autoklaven durch kostspielige Ver- fahren aufkonzentriert werden. Bei dieser Variante wird der Hydroxylsodalith wie beim klassischen Verfahren bereits im Autoklaven abgeschieden und geht in den Rotschlamm. AuDerdem laDt sich bei mechanisch aktiviertem Bauxit die XufschluRzeit er- heblich verkurzen.

Eingegangen am 1. August 1966 [B 23061

Literatur

R. Schruder u. H . Rump, Z. anorg. allg. Chem. 350, 120142 [ 19671, DRP 43 977, K1. 12 m 5 (1887). DPR 65 604, K1. 12 m 5 (1892). R. Fricke u. H . Severin, Z. anorg. allg. Chem. 205, 287

0. Glemser u . G. Rieck, Z. anorg. allg. Chem. 297, 175 [1958]. H. Ginsberg u. F r . W. Wrigge: Tonerde und Aluminium Bd. I. Walter de Gruyter-Verlag, Berlin 1964. R. Schrader, Chem. Techn. 1 1 . 157 119591 R. Schrader u. G. Tefzner, Z. anorg. allg. Chem. 309, 55 (19611. R. Schrader u. Mitarb., Bergakademle Freiberger For- schungsh., Ausg. A 292 [1964]. H. D. Bartholoma, Dissertation, TH Ashen 1961. J. J. Craig, J. SOC. chem. Ind. 30, 184 [1911]. B. Lange: Kolorimetrische Analyse, Verlag Chernle GmbH, Berlin 1944. H. Ginsberg u. K . Wefers, Angew. Chem. 69, 712 119571. F. Huttig, Dechema-Monographien 21, 96 119521

(19321.

15) E. Dachselt, Chem. Techn. 8, 214 (19561

EinfluB von Wassertropfchen auf den Zerfall von Acetylen und von acetylen-haltigem Ofengas

DR. H. GROSSE-WORTMANN

Chemische Werke Huls AG, Marl. Krs. Recklinghausen

Urn die Explosionsneigung des im Lichtbogenprozeb erzeugten acetylen-haltigen Oien- gases zu verringern, wird in der Praxis Wasscr in die Rohrleitungen eingediist und nebelformig iiber das slro.mende Gas verteilt. Durch Laboratoriumsversuche konnte nachgewiesen werden, daB der Zerfallsdruck von Acetylen beim Bespriihen des Gases mit Wasser erheblich ansteigt und die Zerfallskonzentration von Acelylen irn Ofengas sich zu betrachtlich hoheren Werlen verschiebt.

Problemstellung

Aus wirtschaftlichen Grunden wird im Ofengas, das in der Chemische Werke Huls AG im LichtbogenprozeD erzeugt wird, ein Acetylen-Gehalt von etwa 28 Mol-O/o gewiinscht. Das Ofengas hat ungefahr die in Tab. 1 an- gegebene Zusammensetzung. Die Konzentrationen der Komponenten konnen um etwa k 10°io der angefuhrten Werte schwanken.

Aus fruheren Untersuchungen von W. Hunsrnannl) ist bekannt, daD das Ofengas, welches bei 60 bis 70 "C und einemDruckvon 19 bis 20 at eine Rohrleitung (NW400) durchstromt, unter der Einwirkung einer geniigend kraftigen Ziindquelle (etwa einem plotzlich durch- schmelzenden Platin-Draht) bereits bei Gehalten uber 23 M ~ l - ~ / o Acetylen explosionsartig zerfallt. Im Betrieb

wird zur Absicherung gegen einen moglichen Zerfall in Abstanden von je 7,5 m Wasser in die Rohrleitung eingediist (ca. 500 l/h je Duse) und nebelformig iiber das stromende Gas verteilt. Ob diese vom Betrieb ge- troffene Mafinahme ein wirksamer Schutz gegen einen Selbstzerfall des Ofengases ist, sollte in Laborversuchen geklart werden.

Untersuchungen von H . Lindner:) haben gezeigt, daD bei Stromungsgeschwindigkeiten des Ofengases von 5 m/s nach 7,5 m noch etwa l l o / o des eingespritzten Wassers als kleine Tropfchen in der Schwebe sind. Aus den Daten errechnet sich die Mindestbeladung des Ofengases mit Wassertropfchen zu 24 bis 25 gim". Bei Wasserbeladungen in dieser GroRenordnung wurden Zundversuche in einer Bombe ausgefuhrt.

848 Chemie-lng.-Techn. 39. Jahrg. 1967 I Heft 14

Tabelle 1. Ungefahre Zusammensetzung des Ofengases

Acetylen

Hohere Acetylene (Diacetylen, Monovinyl-

Wasserstoff

Stickstoff und Kohlenoxid

Methan

Athylen

Sonstige Kohlenwasserstoffe (mit 2 bi,s 6 C-Atomen)

acetylen, Methylacetylen)

Versuche

23

1

54

1

12

6

3

K o m p o n e n t e Anteil [Mol-'/o]

Versurhsanordnung

Die Versuchsapparatur zeigt Abb. 1. Als Explosions- bombe diente ein zylindrisches StahlgefaD von etwa 9 1 Inhalt (inn. Dmr.: 200 mm; Hohe (innen): 300 mm). Die Abmessungen sind so groR gewahlt worden, da5 der Zerfallsdruck von reinem Acetylen unabhangig vom GefaDdurchmesser wird (vgl. hierzu die Versuche von RimarskP) u. Boesler')). Neben Anschliissen zur Druck- und Temperaturmessung sowie zum Ein- und Auslasseri des Versuchsgases befand sich in der Mitte des oberen GefaDbodens eine Duse mit 0,5 mm Uffnung, durch die kegelformig Wasser eingespruht wurde. Das Wasser konnte unten ablaufen und rnit einer Dosierpumpe er- neut eingedust werden. Als Ziindquelle diente ein Pla- tin-Draht (Lange: 90 mm; Dmr.: 0,15 mm; sechs Wen- deln), der durch elektrischen KurzschluD geschmolzen wurde. Er befand sich im nicht bespruhten Teil des Autoklaven.

T U

Dim3

Abb. 1 . Schema der Versuchsanordnung. a Explosionsbombe, b Duse, c AnschluD mit Ventil zum Eva- kuieren und zum Ein- und Auslassen der Gase, d Zundquelle (Platin-Draht). e Schreiber zur Druckmessung, f Millivolt- meter, g Thermoelement, h Mantel zum Beheizen der Bombe. i Schauglas, k Spiegel, I Wasservorlage, m Dosierpumpe, n Gaspuffer.

Chemie-lng.-Techn. 39. Jahrg. 1967 / Heff 14

Als Versuchstemperatur wurde 100 "C gewahlt. (Im Be- trieb sind maximal 60 bis 70°C zu erwarten.) Fur die Zundversuche wurden somit bezuglich der Temperatur verscharfte Bedingungen angewandt. Die Temperatur wurde durch Umpumpen von thermostatiertem Silicon- o1 durch den Mantel des GefaDes eingestellt und rnit einem Therrnoelement gemessen. Die Explosionsbombe wurde evakuiert und anschlie5end bis zu einem gewiinschten Druck mit Acetylen gefullt. Nach Einspruhen von Wasser sank der Druck etwas ab, da sich Acetylen in Wasser merklich lost; es muRte Acetylen nachdosiert werden. Dann wurde Ofengas bis zu einem Gesamtdrudc von etwa 20 at eingelas- sen.- Dieser Einfullvorgang erlaubte es, den Acetylen- Gehalt in der Bombe in weiten Grenzen zu variieren. Unmittelbar 'vor der Ziindung wurde der Bombe eine Gasprobe entnommen. Die Zusammensetzung wurde durch massenspektrometrische Analyse bestimmt. - Nach etwa 30 min Wartezeit wurde das Gas gezundet. Einen Zerfall erkannte man: 1.) am Explosionsdruck (es wurden Maximaldrucke von 110 at beobachtet), 2.) an der Zusammensetzung des Gases nach der Ziindung (sie wurde ebenfalls massenspektrometrisch bestimmt; nach dem Zerfall wurden hauptsachlich Wasserstoff und Me- than gefunden), 3.) an der starken RuDbildung. 4.) Zu- satzlich konnte die Flamme noch visuell durch ein Schauglas beobachtet werden.

Abschiitzung der Wasserbeladung

Die Wasserbeladung sollte ca. 25 g Wasser/ms Ofengas betragen, also etwa so groD sein wie die Mindestbela- dung in der Rohrleitung. Zur Abschatzung wurde die Explosionsbombe durch einen gleichgroflen Glasbe- halter und das Ofengas durch Luft ersetzt. Der Wasser- nebel wurde an verschiedenen Stellen des Behalters abgesaugt und die Beladung durch Wagen ermittelt. Wegen der Inhomogenitat der Tropfchenverteiluny wurden Werte zwischen 8 und 120 g Wasser/ms Luft gefunden. Die Wasserbeladung des unter 20 at stehen- den Ofengases ist moglicherweise no& etwas groRer. - Die gewunschte Groaenordnung diirfte somit einge- stellt sein.

Ergebnisse der Ziindversuche a n acetylen-haltigem Ofengas

Fur trockenes, nicht mit Wasser bespruhtes Ofengas wurde der Acetylen-Gehalt zwischen 20 und 29 Mol-O/o variiert. Die kleinste Acetylen-Konzentration, bei der no& eine Explosion beobachtet wurde, lag bei 22,4 Mol-O/o. Ziindungen bei hoheren Acetylen-Gehalten fuhrten nur zum Teil zum Zerfall. Die Unscharfe der Zerfallsgrenze ist im wesentlichen auf Schwankungen in der Zusammensetzung des Ofengases zuruckzufuh- ren. Paraffine und Olefine phlegmatisieren den Acety- len-Zerfall starker als Wasserstoff. Hierzu sei auf die Messungen von BoeslerW sowie von Jones, Kennedy und Spolan5P) hingewiesen, die den EinfluD von ver- schiedenen Gasen (u. a. von Wasserstoff, Athylen und Paraffinen mit 1 bis 4 C-Atomen) auf den Zerfallspar- tialdrudc von Acetylen ermittelt haben.

Beim Bespriihen des Ofengases mit Wasser wurde unter sonst gleichen Versuchsbedingungen wie an

849

100r I I I I I I I I I I 1

Wasserdurchsatz [lih]

3,7

10,2

20 24 28 32 36 Mol-% 40 plJmJ Acefylen-Gehalt irn Ofengas

Abb. 2. Zerfallshaufigkeit von Ofengas bei 100 'C und 20 at als Funktion der Acetylen-Konzentration. 3 trockenes Ofengas, A mit Wasser bespruhtes Ofengas.

Zerfallsdrudc [at]

1,937

2 ,227 bis 2,29')

2,50')

trockenem Gas als kleinste Acetylen-Konzentration, bei der noch ein Zerfall beobachtet wurde, 34,l M ~ l - ~ i o gefunden. Zundungen bei hoheren Acetylen-Gehalten fuhrten wiederum nur zum Teil zum Erfolg. Neben Schwankungen in der Gaszusammensetzung konnen fur die Unscharfe der Zerfallsgrenze hier noch zufallige Unterschiede in der Beladung des Gases mit Wasser verantwortlich sein.

Die Ergebnisse der Zundversuche an trockenem und an bespruhtem Ofengas sind in den Tab. 2 und 3 zu- sammengefaat. Fur Konzentrationsintervalle mit einer Breite von 2 Mol-O/o sind dabei die Gesamtzahl der Zundversuche, die Zahl der Zundungen, die einen Zer- fall ergeben haben, und die Zerfallshaufigkeiten ange- geben. Tragt man die Zerfallshaufigkeiten gegen den Acetylen-Gehalt im Ofengas auf (Abb. 2), so ergeben sich durch Extrapolation Zerfallshaufigkeiten von Ooio bei: 21,O Mol-O/o Acetylen fur trockenes Ofengas und 33,2 Mol-"/o Acetylen fur bespruhtes Ofengas.

Diese Werte konnen als Grenzen fur einen moglichen Zerfall des Ofengases angesehen werden. Die Ver- schiebung der Zerfallsgrenze durch feinverteilte Was- sertropfchen ist also betrachtlich. Eine andere Wahl der Grenzen und Breiten der Konzentrationsintervalle

Tab. 2. Zundversuche an trodcenem Ofengas bei 100cC u. 20 at

Acetylen-Gehalt im Ofengas

[ M ~ l - ~ / o ]

5 21,o

> 21,O bis 23,O

> 23,O bis 25,O

> 25.0 bis 27,O

> 27,O bis 29,O

Zahl der Versuche

2

13

23

28

10

Zahl der Zerfalle

Zerfalls- haufigkeit [O/o]

0

15,4

39,2

64,3

80,O

f J u l - I l 1 1 l I 1 1 1 1 I 1 20 24 28 32 36 MoI-Yo X

Acetylen-Gehalf im Ofengas

Abb. 3. Zerfallshaufigkeit yon Ofengas im Blodcdiagramm bei 100 'C und 20 a t ; -__ Messungen von W. Hunsmand!, __ eigene Mes- sungen.

fuhrt im Rahmen der MeBgenauigkeiten zu den glei- chen Ergebnissen. Als Fehler fur die durch Extrapola- tion ermittelten Zerfallsgrenzen wird k 0,5 M ~ l - ~ / o ge- schatzt.

Eine Darstellung der Zerfallshaufigkeiten im Blockdia- gramm (fur lproz. Intervalle) gibt Abb. 3, in der auBer- dem Ergebnisse von Zundversuchen von W. Hunsmann'J an trockenem Ofengas in einer kleineren Explosions- bombe (1,7 1 Inhalt) eingetragen sind. Die Uberein- stimmung ist durchaus gut, zumal W. Hunsmann im Bereich zwischen 20 und 24 M01-~/o urn ca. 1 bis 2@/0 wasserstoff-armere Ofengasproben benutzt hatte.

Ergebnisse der Ziindversuche an Acetylen

Als Erganzung zu den Zundversuchen an acetylen- haltigem Ofengas wurde der Zerfallsdrudc von reinem Acetylen in Abhangigkeit von der Starke der Wasser- bedusung gemessen. Als MaB fur die Bedusungsstarke wurde der Wasserdurchsatz gewahlt.

Die Zundversuche wurden in der oben beschriebenen Apparatur bei 20 "C mit uber Aktivkohle gereinigtem Acetylen (Reinheitsgrad: 99,8 bis 99,90/0) ausgefuhrt. Die Drucke wurden mit einem geeichten Scfireiber (Ge- nauigkeit: f 0,Ol at) registriert. AuBerdem wurde noch der Zerfallsdruck von trockenem Acetylen bei 20 und 102 "C ermittelt.

Fur trockenes Acetylen wurden die in Tab. 4 angege- benen Zerfallsdrucke ermittelt. Sie stimmen mit den MeDergebnissen von B o e ~ l e r % ~ > , die in Tab. 4 zcmVer- gleich rnit angefuhrt worden sind, gut uberein.

In Tab. 5 und in Abb. 4 sind die Zerfallsdrucke in Ab- hangigkeit vom Wasserdurchsatz angegeben. Bis zu

Tabelle 4. Zerfallsdrudc von trodrenem Acetylen

Zerfallsdrudc [at] Temperatur ["C]

eigene Messungen I na& Boesler')

Tabelle 3. Zundversuche an mit Wasser bespruhtem Ofengas bei 100 O C und 20 at

20 1,39 f 0.01 I 102 1,21 * 0,Ol

Acetylen-Gehalt im Ofengas

[ M o ~ - ~ / o ]

Zahl der Versuche

Zahl der Zerfalle

Zerfalls- haufigkeit ["/o]

- < 3 2 3

> 32.5 bis 3 4 3

> 3 4 3 bis 36,5

> 36,5 bis 38,5

> 38,5 bis 40,5

20

19

20

12

8

0

5 2

35,O

50,O

62,5

Tabelle 5. Zerfallsdrudc von Acetylen beim Bespriihen mit Wasser bei 20 O C

*) kleinster Drudc. bei dem das Gas zerfiel ") groDter Drudc, bei dem das Gas no& nicht zerfiel

850 Chemie-1ng:Techn. 39. Jahrg. 1967 I Heft 14

U L U f,6 4 6 8 10 l l h

Wasserdurchsafz

Abb. 4. Zerfallsdruck von Acetylen in Abhangigkeit vom Wasserdurchsatz bei 20 'C; 0 eigene Messungen, A Messung van Boeslefl) an wasser- dampf-gesattigtem Acetylen.

einem Durchsatz von 2,2 l/h wurde noch kein Wasser verspruht. An dieser Stelle wurde daher in Abb. 4 ein Zerfallsdruck eingetragen, der von Boesler4) fur wasserdampf-gesattigtes Acetylen bei 20 "C ermittelt wurde. Der Zerfallsdruck steigt mit zunehmender Be- spruhung erheblich an. - Die Zundversuche an Ofen- gas wurden bei einem Durchsatz von 10,2 l/h ausge- fuhrt. Die beschriebenen Versuchsergebnisse der Zund- versuche an Acetylen sowie auch an acetylen-haltigem Ofengas gelten nur fur eine gewohnliche Explosion,

nicht jedoch fur eine Detonation. Anlaufstrecken, in denen sich bei reinem Acetylen aus einer langsamen Explosion eine Detonation entwickeln kann, sind nach Moglichkeit zu vermeiden.

Herrn Dr. Haberl und Herrn Dr. Hunsmann danke ich fur die Ermoglichung dieser Arbeit und fur wertvolle Ratschlage. Herrn Dip1.-Ing. Regner danke ich fur seine Hilfe beim Versuchsaufbau, Herrn Dr. Frenzel fur die Ausfuhrung der massenspektrometrischen Analysen.

Eingegangen am 24. April 1967 [B 23081

I) W. Hunsmann, Personliche Mitteilung. 2, H. Lindner, Personliche Mitteilung 3) W. Rimarski, Autogene Metallbearb. 18, 311 119251; 26, 129

[1933]. R. A. Boesler, FIAT Report Nr. 720; J. W. Copenhaver and M. H. Bigelow: Acetylene and Carbon Monoxide Chemi- stry, Verlag Reinhold, New York 1949.

5 ) S. A. Miller, Acetylene, its Properties, Manufacture and Uses, Vol. 1, Verlag Ernest Benn, Ltd., London 1965.

6, G. W. Jones, R. E . Kennedy u. J. Spolan, US. Bur. Mines Report Nr. 4196 (1948).

7, W. Reppe: Chemie und Technik der Acetylen-Druck-Reak- tionen. Verlag Chemie, WeinheimiBergstr. 1951.

Untersuchungen zur Pulvermischung

DR.-ING. WALTER MULLER'

Institut fur Mechanis&e Verfahrenstechnik der Technischen Hochschule Karlsruhe

Der Vorgang einer Pulvermischung wurde in einer friiheren Veroffentlichungl) a ls Markoff-Prozef3 dargestellt. Im Sonderfall gleichen Bewegungsverhaltens der Mischgut- teilchen folgen deren Ortsveranderungen dem Diffusionsmodell. Hier wird nun iiber weitere Untersuchungen zum Diffusionsmodell berichtet. Es wurden die Formen der rotierenden Mischelemente und die Drehzahl der Mischtrommel variiert. Die Misch- geschwindigkeit nimmt zu mit steigender Drehzahl und mit VergroBerung der Element- ilache. Die massenbezogene spezih'sche Mischarbeit wachst mit der Trommellange, dem Trommeldurchmesser und dem Fiillungsgrad. Bei Mischgut mit Kornmassenunterschie- den treten Entmischungen auf; nach hinreichend langer Mischzeit stellen sich stationare Konzentrationsverteilungen ein.

Die Mischgeschwindigkeit in Abhangigkeit von Elementform, Drehzahl und Fiillungsgrad

Die zeitliche Konzentrationsanderung in Pulvermischern steht in Einklang mit mathematischen Erwartungen, die an das 2. Fidtsche Gesetz geknupft werden, wenn die Teilchen der Mischungskomponenten gleiches Bewe- cpngsverhalten haben. Dies wurde experimentell fur Mischer mit axialer Mischbewegung nachgewiesen'). Das Gut wurde durch einen Mischrotor mit blattformi- gen Elementen bewegt. Da strenge GesetzmaDigkeiten gelten, lassen sich der zeitabhangige Mischungszustand oder die Mischgute sehr universe11 beschreiben. Die Mischgute, z. B. ausgedruckt durch die Standardabwei- chung der MeDwerte vom Erwartungswert, stellt sich als Funktion der dimensionslosen Mischzeit t . (D/L2) dar").

In weiteren Versuchen wurden die Elementform, die Drehzahl und der Fullungsgrad variiert. Diese Versuche

haben bestatigt, daR die zeitlichen und ortlichen Kon- zentrationsanderungen nach den gleichen GesetzmaDig- keiten ablaufen. Dies konnte nicht als selbstverstand- lich angesehen werden, weil z.B. bei einer Drehzahl- variation sich die Bewegungsvorgange in der Misch- apparatur andern. Bei niedrigen Drehzahlen bleibt das Schuttgut zusammenhangend und wird durch die Misch- elemente verschoben. Bei hoher Drehzahl ist der Gut- verband stark aufgelost. Die Mischelemente verwirbeln das Mischgut.

Die fur die Versuche benutzte Mischtrommel hat te einen Durchmesser von D,, = 190 mm bei einem Ver- haltnis von Lange zu Durchmesser LID,, = 2,5. Ver- wendete Mischelemente zeigt Abb. 1 . Es handelt sich hauptsachlich urn blattformige Elemente. Die Elemente

*) Zusammenfassung eines Teils der von der Fakultat fur Maschinenbau und Verfahrenstechnik genehmigten Disser- tation des Verfassers, Karlsruhe 1966.

") Symbolverzeichnis am SchluD der Arbeit.

Chemie-lng.-Techn. 39. Johrg. 1967 I Heft 14 85 1