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Verfahren und Vorrichtung zur Reduktion von zinkhaltigem Gut.
Den Gegenstand der Erfindung bilden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduktion einer stückigen Beschickung aus Gemengen von zinkhaltigen und von kohlenstoffhaltigen, reduzierend wirkenden Materialien, bei welchen im Gegensatz zu den bisher üblichen hohen Temperaturen von etwa 1400-15000 C die Reduktion der Zinkverbindungen und die Verflüchtigung des dabei entstehenden metallischen Zinkes unter Einhaltung einer unter 1150'C gelegenen Temperatur erfolgt.
Bei solchen verhältnismässig niedrigen Betriebstemperaturen kann die Reduktion in Reduzierkammern ausgeführt werden, deren Wandungen, sowie auch jene Wandungen, welche der heissen Beschickung und den daraus kommenden gasförmigen Produkten ausgesetzt sind, aus Metall, insbesondere aus Schweisseisen, Nickeleisen, Chromeisen, Nickelchrom und sonstigen Legierungen hergestellt sind. Damit sind alle Vorteile ausnutzbar, welche ein Metall hinsichtlich Bearbeitbarkeit, Schweissbarkeit usw., gegenüber den sonst üblichen feuerfesten Retortenmaterialien für Anlagen von beträchtlicher Grösse besitzt.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass billige, minderwertige Erze zur Zinkgewinnung verarbeitet werden können, welche bisher wegen ihrer Neigung zum Schmelzen, Verschlacken, Durchsetzen der Retorte und Auslaufen an den Stirnseiten derselben gleich Wasser, beim Verhütten bei verhältnismässig hohen Temperaturen nicht verwendet werden konnten. Es hat sich gezeigt, dass bei den erfindungsgemäss in Verwendung kommenden niedrigen Tem- peraturen 900/0 oder mehr des in den schwersten schmelzbaren und minderwertigen Produkten enthaltenen Zinks ausgetrieben werden können, ohne dass ein Schmelzen oder ein Verschlackeh aufträte und wobei noch die stückigen Rückstände in einem als trocken zu bezeichnenden Zustande ausgetragen werden können.
Ein mit dem vorerwähnten zweiten Vorteil der Verhüttung bei niedriger Temperatur sehr verwandter wesentlicher Faktor ist, dass Alkalien und andere Stoffe, welche die Schmelz-oder Verschlackungstemperatur der Beschickung herabmindern wollen, einen höchst günstigen Einfluss auf die'Geschwindigkeit ausüben, mit welcher das Zink bei niedrigen Temperaturen reduziert wird. Beim Arbeiten mit niedrigen Temperaturen kann die gute Wirkung von Alkalien und ähnlichen Zusätzen erfolgen, ohne die schädlichen Nachwirkungen hinsichtlich Verschlackens des erschöpften Rückstandes.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Reduktion bei niedriger Temperatur besteht darin, dass bei derselben eine geringere Verflüchtigung von Stossen auftritt, welche die darauffolgende Kondensation des Zinkdampfes stören und die Reinheit des gesammelten Zinks herabmindern.
So haben flüchtige Substanzen, wie Schwefelsauerstoffverbindungen, Silizium und Sulfide von Zink. Blei und Eisen, eine Neigung, die Oberfläche der kondensierten Zinktröpfchen zu überziehen und abträglich zu beeinflussen, und stören daher beträchtlich die Koaleszenz dieser Tröpfchen.
Noch ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, dass, je niedriger die Temperatur der Heiz-und Reduktionskammern ist. desto wirtschaftlicher die Ausnutzung der Wärme jeglicher Wärmequelle wird. Weiters lassen die niedrigen Temperaturen die Verwendung von minder feuerfesten Stoffen und demzufolge weniger kostspieligen und in vielen Fällen besser wärmeisolierenden Stoffen für die Ofenkonstruktion zu. Auch ist eine allfällige Auswechslung von Metallretorten rascher und leichter und ohne lange Betriebsstörung ausführbar, da hiezu ein
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langsame Anheizen entfallen kann.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform eines Ofens nach der Erfindung als Beispiel veranschaulicht, u. zw. ist Fig. 1 ein Querschnitt, Fig. 2 ein Krenzriss durch einen Ofen mit vertikaler Retorte und Fig. 3 ein Schnitt durch den Scheitelteil des Ofens nach Fig. 1 und 2 und durch den Kondensator in vergrössertem Massstabe.
Der vertikale Retortenofen nach den Fig. l, 2 und 3 enthält eine vertikal hängende. zylindrische Retorte'aus Metall, z. B. aus Schweisseisen. Diese Retorte. 10 ist liber den grössten Teil ihrer Länge von einer Heizkammer 11 eines Ofens mit äusserer Stahlumhüllung 12. einer Schicht von Kiei3elgurpulver 13, einem Zwischenfutter,. und einer Innenausfütterung 15 umgaben.
Der Ofen sitzt auf einer Fundierung. 17, an deren Bodenplatte aus Stahl ein Stutzen 18 befestigt ist, der als Führung für den unterhalb des Ofenbodens befindlichen Retortenteil dient ; unterhalb des letzteren kann eine Transportvorrichtung 19 mit Mulden oder ein wandernder Rost vorgesehen sein, durch den die verarbeitete Beschickung abgeführt wird.
Die Retorte 10 wird durch, die Heizkammer 11 durchziehende Verbrennungsgase erhilzl oder man kann die Wärme auch in der Retorte selbst erzeugen, beispielsweise mit in verschiedenen Höhen derselben angeordneten Graphitwidel.'ständen'20 im Innern von feuerfesten und mit Öffnungen 23 versehenen Rohren 21, die auf Konsolen 22. ruhen.
Der obere, gut zu isolierende Teil der Retorte 10 ragt etwas über den Ofenscheitel hinaus und besitzt ein mit einer Büchse 24 aus Graphit ausgekleidetes Austrittsrohr 10', welches zu einem Kondensator führt.
Die metallene Retorte 10 ist in beliebiger Weise etwa vermittels bei 27 wärmeisolierten Armen 26 und ringförmigen Platten 28 samt Dichtungen 29 auf I-Träger 25 aufgehängt. Oberhalb des Austrittsstutzens 10'ist im Inneren der Retorte 10 ein Metallring 30 unter Zwischenlagerung eines Isoliermaterials 31 angeordnet, auf welchem Ring ein umgekehrter Blechtrichter 32 aufsitzt ; der Zwischenraum zwischen Retorte und Trichter oberhalb des Ringes ist mit gehärteter Kohlenpaste 33 ausgefüllt.
Der konische Teil des Trichters 32 dient als Sitz für einen konischen Stopfen 34 aus Graphit mit feuerfester Unterschicht 35. Mittels der Stange 36 kann der Stopfen zum Beschicken der Retorte gehoben oder gesenkt werden. Die Trichtermündung ist durch einen Blechdeckel 37 überdeckt, der in Staubkohle 39 eingreift und mit Staubkohlenschicht 45 überdeckt ist.
Der Kondensator 47 enthält eine Gasverteil-und Sammelkammer 46 für geschmolzenes Metall und ist in die Kohlenpaste 48 und Staubkohlenscl1icht 49 eingebaut, welche von einem Behälter 50 umschlossen werden. Das Ende des Kondensationsturms ist durch einen Blechhut 51 mit auswechselbaren längsdurchbohrten Stopfen 52 und Druck-messvorrichtungen 53,54, 55 ausgestattet. Das Abstichloch 56 der Kammer 46 ist vermittels Stopfen 57 und 59 abschliessbar und sein äusseres Ende ist obenso wie jenes des Mannloches 60 mittels Kappen 63 überdeckt.
Das untere Ende der Metallretorte 10 ragt nach abwärts über die Sohlenverkleidung der Heizkammer vor und ist mit dieser nicht verbunden, sondern kann sich in bezug auf diese Auskleidung frei bewegen. Eine Abdichtung zwischen Ofen und Retorte erfolgt durch den Ring 15'.
Die Retorte kann in einem Stück oder aus einzelnen Ringen hergestellt werden, die miteinander verschweisst oder sonstwie verbunden sind. Statt der vorangegebenen Metalle wie Schweisseisen, Stahl und Legierungen desselben, kann auch Gusseisen in Verwendung kommen ; dabei empfiehlt es sich, wegen der geringen Zugfestigkeit dieses Materials die Retorte nicht aufzuhängen, sondern aufzusetzen, wobei die eine freie Ausdehnungsfähigkeit der Retorte nicht gehindert werden soll.
Die Heizkammer 11 des Ofens wird im Wesen auf einer etwa 11500 C nicht übersteigenden Temperatur gehalten, was durch Pyrometer 16 überwacht werden kann. Die Temperatur kann dort auch etwas höher getrieben werden, vorausgesetzt, dass dabei die Beschickung in der Reduktionskammer in keinem Stadium ihrer Verarbeitung über 11500 C erhitzt wird.
Die Reduktion der stückigen Beschickung in der Retorte 10 vollzieht sich im Wesen kontinuierlich. Bei der von Zeit zu Zeit erfolgenden Zuführung frischer Agglomerate wird der Deckel 37 angehoben-und der Hals des Trichters 32 angefüllt, alsdann der Deckel wieder herabgesenkt und die Stopfen 34 nach abwärts bewegt, wodurch das Stückgut in die Retorte einfällt. Der Stopfen wird dann wieder angehoben.
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