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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Zinkweiss.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Zinkweiss aus metallischen Ausgangsstoffen. Das sogenannte indirekte Verfahren zur Herstellung von Zinkweiss hat sich, trotzdem es von teuererem Rohstoff, nämlich metallischem Zink oder Zinklegierungen, ausgeht, gegenüber dem direkten Verfahren, welches in einem einzigen Arbeitsgange das Zink aus Erzen reduziert und dieses sofort wieder verbrennt, dennoch behaupten können, da das Produkt in einer Reihe von Eigenschaften, die für seine Verwendung als Farbkörper und als Vulkanisationsbesehleuniger von grösster Bedeutung sind, von dem aus Zinkerz gewonnenen Erzeugnis an Güte nicht erreicht wird.
Immerhin muss das indirekte Verfahren mit möglichst niedrigen Betriebskosten arbeiten, um den wirtschaftlichen Vorsprung des direkten Verfahrens hinsichtlich des Rohmaterials nicht weiter zu vergrössern, und es sind daher schon viele Versuche zur Rationalisierung des indirekten Verfahrens unternommen worden.
Bis vor kurzem wurde das Zink ausschliesslich aus Muffeln destilliert, wobei durch den Verschleiss an Muffeln und die Diskontinuität des Betriebes grosse Kosten bei hohem Brennstoffverbrauch erwuchsen.
Ein Übergehen zu direkt beheizten Ofen ist zwar auch vielfach versucht worden, ergab aber stets Nachteile hinsichtlich der Qualität des Produktes. So wurde z. B. vorgeschlagen, über das Zinkbad eine Masutflamme zu leiten, wobei durch Bewegung des Zinkbades weitere Vorteile erzielt werden. Allerdings wird zugegeben, dass das gewonnene Produkt nicht weiss ist, sondern einen grauen Stich aufweist und
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teile, die die Verwendbarkeit des Produktes in vieler Hinsicht beeinträchtigen.
Von sonstigen vorgeschlagenen Verfahren können jene, bei welchen die Hauptmenge des Zinks im Ofen selbst, sei es mittels Durehblasen von Luft in der Art des Konverterprozesses, sei es mit darübergeleiteten Verbrennungsgasen, trotzdem sie wärmewirtsehaftlich Vorteile bieten, niemals in qualitativer Hinsicht die aus Muffeln hergestellten Sorten ergeben, da eine leichte Gelbstichigkeit des Zinkoxyds nicht vermieden werden kann.
Als Ursache hiefür konnte folgender Umstand festgestellt werden : Es ist bekannt, dass ZnO sich beim Erhitzen gelb färbt, beim Abkühlen jedoch wieder weiss wird. Bei Temperaturen bis etwa 800 C spielt dabei die Dauer der-Erhitzung keine wesentliche Rolle. Wenn jedoch ZnO auf sehr hohe Temperaturen erhitzt worden ist, so kann seine gelbe Farbe auch nach dem Erkalten nicht zum Verschwinden gebracht werden, was bisher für die Zinkweissherstellung nicht bekannt war.
Zufolge der stark positiven Wärmetönung der Reaktionen Zn + 0 = ZnO bzw. Zn + CO2 = ZnO + CO, ist das gebildete ZnO nun zunächst einer ausserordentlich hohen Temperatur ausgesetzt, die jedoch beim Muffelverfahren durch das im Überschuss vorhandene oxydierende Gas fast momentan stark herabgedruckt wird. Anders ist es jedoch bei den direkt beheizten Ofen. Hier streicht das am Anfang des Ofens gebildete ZnO über die ganze Metallbadoberfläche, längs welcher ständig weitere Verbrennungen stattfinden, so dass die hohe Temperatur, je nach der Bauart des Ofens, mehr oder weniger lang beibehalten wird, ehe eine Abkühlung erfolgen kann.
Auch bei Verwendung sehr guter Absaugevorriehtungen genügen unter Umständen auch Bruchteile von Sekunden, um die dauernde Gelbstichigkeit des Materials zu verursachen.
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Überdies wird bei diesem Verfahren die Brennstoffersparnis durch die wesentlich ungünstigeren Ausbeuten mehr als ausgeglichen, da in all diesen Fällen eine durch direkte Einwirkung oxydierender Gase auf das geschmolzene Zink bewirkte grössere Veraschung nicht vermieden werden kann.
Es folgt daraus die Notwendigkeit, die Zinkdämpfe erst dann zu verbrennen, wenn sie keinen Zusammenhang mit dem Zinkbad mehr besitzen, wie es ja auch bei den Muffelverfahren geschieht. Hierin liegt aber eine bisher noch nicht befriedigejid gelöste Schwierigkeit, welche es unmöglich machte, dass die Verfahren, welche mit direkt beheizten Ofen arbeiten, den Muffelverfahren in jeder Beziehung ebenbürtig wurden.
Gemäss der Erfindung wird diese Schwierigkeit beseitigt und im direkt beheizten Ofen ein dem nach dem Muffelverfahren gewonnenen Zinkweiss völlig gleichwertiges Produkt dadurch gewonnen, dass die Verdampfung des Zinks mittels auf die Zinkschmelze unmittelbar einwirkender Gase oder Dämpfe erfolgt, die keine mit dem Zink reagierenden bzw. dasselbe oxydierenden Bestandteile enthalten. Vorzugsweise werden zur Verdampfung des Zinks aus einer beliebigen Feuerung (Generator, Rost-, Ölfeuerung) stammende Heizgase verwendet, die, bevor sie mit dem Zinkbade in Berührung kommen, derart gereinigt werden, dass jeder das Zink verändernde oder oxydierende Bestandteil, vor allem O2 und Co., entfernt wird, was beispielsweise vermittels Durchleiten der Heizgase durch eine reduzierend wirkende Substanz, z.
B. eine glühende Koksschicht, erreicht werden kann. Solche gereinigte Gase kann man nicht nur über die Oberfläche des Bades, sondern auch durch dasselbe hindurchführen, wodurch eine vorzügliche Wärmeausnutzung erreicht wird, ohne dass Veraschungen, die bei normalen Heizgasen unvermeidlich sind, zu befürchten wären.
Die Ausführung dieses Verfahrens erfolgt derart, dass die Verdampfung der Zinkschmelze in einem Raum, die Verbrennung der gebildeten Dämpfe jedoch in einem zweiten Raum stattfindet, in den die zur Verbrennung erforderlichen Gase, beispielsweise Luft, eingeführt werden. Bei Verwendung einer Koksfeuerung kann dieselbe auch gleichzeitig als Filter für die Heizgase dienen, wobei das Rohmaterial auf die Kokslage der Feuerung selbst aufgebracht wird und auf ihr verdampft.
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Zinkbad mit Kohle oder Koks bedeckt gehalten werden. Die Deckschicht reduziert die Gase wieder, bevor sie mit der Schmelze unmittelbar in Berührung kommen.
Da bei der endotherm verlaufenden Reaktion der Heizgase bei unsachgemässer Arbeit eine zu starke Abkühlung derselben eintreten könnte, wodurch eine Verlangsamung der Zinkverdampfung unvermeidlich wäre, empfiehlt es sich, schon im Gaserzeuger so zu arbeiten, dass vorwiegend CO entsteht.
Die Entfernung der geringen Reste CO2 und O2 beeinträchtigt dann die Temperatur der Heizgase nur unbedeutend.
Auch bei den Muffelverfahren werden vielfach reduzierende Gase verwendet, die über das Zinkbad geleitet werden. Dies geschieht aus dem Grunde, weil bei diesen Verfahren die Abfuhr der infolge der Aussenbeheizung sich bildenden Zinkdämpfe aus der Retorte nur langsam vor sich geht. Das eingeleitete Gas führt nun den Zinkdampf mit sich und ruft dadurch eine wesentliche Beschleunigung der Verdampfung hervor. Dass nur ein reduzierendes Gas für diesen Zweck verwendet werden kann, ist klar, da andernfalls eine vorzeitige Oxydation des Zinks in der Retorte auftreten würde ; irgendeine thermische Wirkung kommt den Gasen bei diesen bekannten Verfahren jedoch nicht zu.
Eine Herabsetzung der Produktionskosten lässt sich durch Vergrösserung des Durchsatzes erzielen.
Da nun die Verdampfungsgeschwindigkeit der Metallbadoberfläche proportional wächst, lässt sich durch geeignete Bewegung des Zinkbades, die zeitweise oder ständig durchgeführt werden kann, eine Erhöhung der Ofenleistung erreichen. Als sehr vorteilhaft haben sich für diesen Zweck an sich bekannte Drehöfen erwiesen.
Auch Brennstoffersparnisse lassen sich bei vorliegendem Verfahren erzielen, indem zum Schmelzen des Zinks die bei der Verbrennung der Zinkdämpfe freiwerdende Wärme verwendet wird, indem die Zinkschmelzvorrichtung direkt in der Verbrennungskammer angeordnet wird, wodurch eine sehr gute Wärmeübertragung erreicht wird. Es ist dabei jede Gefahr beseitigt, dass durch direktes Schmelzen des Zinks in der oxydierenden Atmosphäre'der Verbrennungskammer Veraschungen oder Verunreinigungen des gebildeten Zinkweiss auftreten.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist darin zu erblicken, dass die Nebenbestandteile der verarbeiteten zinkhaltigen Metalle, die sonst ebenfalls oxydiert würden und in der Zinkasche enthalten und daher vollkommen entwertet wären, in metallischer Form als wertvolles Nebenprodukt im Ofen zurückbleiben und von dort in geeigneter Weise entfernt und weiter verarbeitet werden können.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Vorrichtungen zur Durchführung des neuen Verfahrens im lotrechten Schnitt dargestellt.
Nach Fig. 1 ist eine Koksfeuerung vorgesehen, die eine innerhalb des Schachtes 1 befindliche, am Brennrost 2 aufruhende Koksfüllung 3 aufweist. Das obere Ende des Schachtes 1 weist Luftdurchtrittsöffnungen 4 auf, deren Querschnitte durch einen Schieber 5 od. dgl. geregelt werden können. An die seitliche Schachtöffnung 6 schliesst sich der das Zinkbad 7 aufnehmende Verdampfungsraum 8 an, der durch eine auf Rollen 9 gelagerte Drehtrommel-M gebildet ist. Die Rollen 9 erhalten ihren Antrieb
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beispielsweise über ein Schneckengetriebe 11. Am schaehtseitigen Ende der Trommel ist eine Kammer 12 abgeteilt, die von einer Koksschichte erfüllt ist.
Eine den Verbrennungsraum 13 bildende Kammer 14 weist Luftdüsen 15 sowie einen Kanal 16 auf, der zu einem (nicht dargestellten) Sauggebläse führt, das die Luft durch die Öffnungen 4, die Koksschichte in der Kammer 12, den Verdampfungsraum 8 und Verbrennungsraum 13 in Pfeilrichtung durchtreibt.
Bei 17 erfolgt die Aufgabe des Rohmaterials, das über den schwach geneigten Kanal 18 in das Bad 7
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unter der Wirkung der bei 15 eingesaugte Luft verbrannt. Das Luft-Gas-Gemisch gelangt durch den Kanal zu einer üblichen Verdichtungs-bzw. Kondensationsanlage, in der sieh das gewonnene Zinkweiss abscheidet. Die im Verbrennungsraum H gebildete Reaktionswärme erhitzt gleichzeitig den Kanal 18, so dass das Material bereits in demselben schmilzt.
Nach Fig. 2 erfüllt der Koks nur den unteren Teil des Schachtes 1', welcher hier oben geschlossen ist. Der Besehickungskanal mündet oberhalb der Koksfüllung 3', so dass das im Kanal M' geschmolzene Zink auf den Koks tropft und auf diesem verdampft wird. Der Feuerungsschacht bildet in seinem oberen Teil somit auch gleichzeitig den Verdampfungsraum 8', aus dem die Zinkdämpfe unmittelbar in den Verbrennungsraum 13'eintreten. Die Reduzierung der Heizgase erfolgt bei dieser AusführungEform durch den Koks der Feuerung selbst, indem die Luft durch die unterhalb liegende Öffnung 4'und die Koksfüllung 3'durchgesaugt wird. Die sonstige Wirkungsweise der Anlage ist die gleiche wie beim vorbeschriebenen Beispiel.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Zinkweiss aus metallischen Ausgangsstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfung des Zinks ausschliesslich mittels auf die Zinkschmelze unmittelbar einwirkender Gase oder Dämpfe, vorzugsweise Heizgase, erfolgt, die keine mit dem Zink reagierenden bzw. dasselbe oxydierenden Bestandteile enthalten.