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Elektrischer Ofen zur kontinuierlichen Gewinnung von Zink aus Erzen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung des durch Stamm-Patent Nr. 36947 geschützten elektrischen Ofens und ermöglicht die vollständige Ausnützung der aufgewendeten Wärmeenergie, da ein Teil der vom Ofen ausgestrahlten Wärme auch zur Erwärmung des Kondensators dient, und die Erzielung einer allseitig gleichen Wirkung des Kondensators, weil die Dämpfe von allen Seiten in den Kondensator eintreten, und im zweiten Falle die Erzielung einer Reinigung des Zinks.
In der Zeichnung sind Ausführungsformen eines der Erfindung gemäss ausgebildeten elektrischen Ofens dargestellt und zwar zeigen Fig. 1 und 2 je einen Vertikalschnitt einer Ausführung.
Der Ofen (Fig. 1) besteht hauptsächlich aus einem Schmelztiegel in Form einer ringförmigen Rinne oder eines Kanales a, welcher mit einem Gewölbe bedeckt und von einer dicken
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gehäuse eingebettet sind. Er wirkt ausschliesslich als Widerstandsofen. Der Strom wird in den Schmelztiegel durch Elektroden b eingeführt, deren jede durch ein in Mauerwerk eingebettetes Bündel von Graphitstäben gebildet wird. Der dargestellte Ofen arbeitet mit einem Dreiphasenstrom und erhält demgemäss drei ähnliche Elektroden b.
Das geschmolzene Material in dem Ringraume a bildet den Widerstandsleiter, welcher die Dreiphasen des Stromes empfängt.
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Charge schmilzt und fliesst im Schmelztiegel gegen diese Abflussöffnung. Die von a entweichenden Metalldämpfe sind gezwungen, die weissglühende Koluensäulp e zu durchströmen, um in den Kondensator f zu gelangen. Dieser ist der Erfindung gemäss längs der Mittelachse des Ofens angeordnet, so dass die Metalidämpfe von allen Seiten gleichmässig in die weissglühende Kohlensäule eintreten. Der Kondensator selbst besitzt die im Stamm-Patente beschriebene Ausbildung. Der Strom tritt in und aus der Säule g durch entsprechend ausgestattete Graphit- blöcke ein und aus.
Der Strom tritt, nachdem er die Säule durchflossen und mittels einer geeigneten Regelungsvorrichtung die Kohlen e in Weissglut erhalten hat, aus dieser Vorrichtung durch eine Elektrode h aus, die längs der Achse eines geschlossenen Trichters nach abwärts
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Boden des Kondensators fällt.
Das durch e, g und h gebildete System elektrischer Wiederstände ist im Stromkreise eines Transformators mit variablen Ankupplungen eingeschaltet, so dass leicht und je nach
Bedarf die bedingte Spannung und die zur Erzielung der geeigneten Temperatur notwendige Stärke des Stromes herbeigeführt werden kann. Die Elektrode h kann während des Ganges unbeweglich erhalten werden ; man versenkt sie, um die Abnützung auszugleichen, bloss dann, wenit man die Stöpsel des Trichters zwecks Nachfüllens desselben herausnimmt. Zur Beschickung des Ofens dient ein einfacher, stark gebauter und vollkommen regelbarer Apparat, welcher in kontinuierlicher Weise arbeitet und einen Lufteintritt in den Ofen verhindert.
Zweckmässig besteht dieser Apparat aus einem kleinen Metallöffel i, welcher auf einer horizontalen Welle
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bindungalssnung zwischen dem Trichter und der Trommel vorgesehen ist und die von dem Löffel geschöpften Mengen reguliert.
Von grosser Wichtigkeit ist es, auch den Abfluss des Eisensulfide und der Schlacken in kontinuierlicher Weise ausführen zu können. Zu diesem Zwecke besitzt der Ofen eine Elektrode l, welche in die in Form eines Syphons ausgebildete Abflussöffnung eintaucht, die in der Seitenwand des Ofens vorgesehen ist. Diese Elektrode ist mit b verbunden und die Intensität des sie durchfliessenden Stromes, welche notwendig ist, um die in der Öffnung d und im Syphon befindlichen Eisensulfide und Schlacken sehr flüssig zu erhalten, wird je nach dem Gange des Ofens durch eine geeignete Kombination von Stromgeneratoren geregelt.
Wahrend des Ausflusses des Eisensulfids findet durch die Berührung mit der Luft die Bildung von schwefeliger Säure und Zinkoxyddiimpfen statt, die durch von den Schlacken mitgerissene, kleine Teilchen freien und nicht destillierten Zinks entstehen. Um sich vor diesen für die Arbeiter sehr schädlichen Gaaen und Dämpfen zu schützen, lässt man die Ausfluss-
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den sich in die Säule o ergiessenden Strom der geschmolzenen Massen auf einen sehr kräftigen Wasserstrom fallen, welcher aus einem Strahlrohr q geschleudert wird, dass der Richtung des geneigten Bodens p eines geschlossenen unterhalb der Säule o angeordneten Kanales Das Eiaensulnd und die Schlacken werden dadurch zu groben Körnern geformt, weiche der Wasserstrom zu grossen Absetzbassins mitreisst.
Die sich bildenden Wasserdämpfe werden durch den Luftstrom angesaugt. Der Ofen ist durch eine Eisenblechglocke r vervollständigt, in welche das untere Ende des Kondensators f mündet. In diesem Behälter, dessen Deckel leicht
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entweichen konnten.
Das destillierte Zink fällt in einen Behälter s, der mit einer langen Rinne ausgestattet ist, welche das flüssige Metall nach aussen führt. Der Strom gelangt zu den Elektroden b durch Stangen u, die Tragsäulen des Ofens und den Leitern t.
Es ist zu bemerken, dass durch diese Einrichtungen die ganze im Ofen entwickelte Hitze zur Warmhaltung des Kondensators ausgenützt werden kann, wobei zur Erhitzung des Kondensators der geringst mögliche Strom aufgewendet werden braucht. Dieser Ofen ist vollständig geschlossen und verhindert zugleich mit dem Eintritt der Luft die Bildung von für die Arbeiter gefährlichen Dämpfen.
Im vorhergehenden wurde vorausgesetzt, dass der Ofen mit Wechselstrom gespeist wird.
Man kann ihn aber auch mit Gleichstrom speise. Es muss aber bemerkt werden, dass dieser Ofen sich insbesondere für die Benützung von mittels Widerständen arbeitenden Dreiphasen strömen eignet, da die geschmolzenen Massen einen Ring bilden, welcher die drei Elektroden miteinander verbindet und zwischen ihnen Stücke von Leitern bildet, welche den gleichen, sehr empnndlichen Widerstand haben und dadurch eine Phasenverschiebung vermeiden.
Die Fig. 2 stellt eine andere Anordnung dar, bei welcher der Ofen einen zylindrischen Schmelztiegel aus feuerfestem, widerstandsfähigen Material, mit einem inneren Belag al aus Carborundum oder Chromeisenstein besitzt. Das Ganze ist in einem Blechbehälter bl ange- ordnet. Dieser Schmelztiegel besitzt in seiner Mitte einen Kraterkegel Cl in der Form eines Flaschenbodens. In dem aus Karborundum oder Chromeisenatein gebildeten Bodenbelag sind Blöcke eingebettet, an welche von den übrigen Teilen der Vorrichtung isolierte elektrische Leiter anschliessen, die den Strom dem Boden zuführen und ihn mit einem Pole verbinden.
Die Decke wird durch eine abnehmbare Platte dl'gebildet, welche aus dem gleichen Material besteht, wie der äussere Teil des Tiegels al. Der andere Pol des Ofens wird durch eine vertikale Elektrode gebildet, welche in vertikaler Richtung von Hand aus oder mittels einer Vorrichtung eingestellt werden kann und durch die Mitte der Decke geführt ist. Sämmtliche Fugen zwischen der Decke und dem Tiegel einerseits und der Elektrode andererseits sind durch eine au die Fugen aufgeschichtete Lage aus feuerbeständigem Sande verstopft.
Die aue einem Gemenge von Erz,
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Wänden des Kondensators kondensiert, fällt in einen Bottich o1 der aus stark kohlenhältigem Silikatguss gebildet ist, um von dem herabfallenden Zink nicht angegriffen zu werden, und dessen Boden das untere Ende des Leiters m1 trägt. Der elektrische Strom tritt aus dem Bottich durch Leiter aus, welche am Boden des Bottichs befestigt sind, wobei das durch Erhitzung der Elektrode flüssig erhaltene Zink die Verbindungsleitung des Stromes vom Bottich zu dem Leiter bildet.
Das Metall, welches an den Wänden des Kondensators herabfliesst, enthält manche Verunreinigungen, welche von den Silikaten, von dem Eisen und den in der Blende mit dem Zink
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sprechend angebrachte Öffnungen entfernt werden können. Das für den Handel geeignete, reine
Zink wird durch das Rohr pl abgelassen. Alles was bei der Kondensation entweicht, setzt sich in Form von Staub mit dem Kohlenoxyd in der grossen Metallglocke ql ab, welche gleichzeitig als Träger des Ofens dient. Das Kohlenoxydgas entweicht durch die Offnung e, die mit einem hydraulischen Verschluss versehen ist, welcher den Eintritt von Luft hemmt und eine leichte
Reinigung des Gases während des Ganges gestattet. Der Staub setzt sich am Boden der Glocke q1 ab, von wo er durch Türen 11 entfernt werden kann.
Der Arbeitsgang kann ununterbrochen geführt werden, denn das gebildete, sehr leichtflüssige
Eisensulfid kann gleichzeitig mit den durch zugesetzte, geeignete Flussmittel leichtflüssig ge- machten Schlacken entfernt werden. Die Entleerung der geschmolzenen Schichten kann also kontinuierlich vorgenommen werden, ohne dass Luft in den Ofen eindringen kann. Die Be- schickung wird ebenfalls kontinuierlich eingeführt, so dass keine Luft eintreten kann. Andererseits gelangt das verdampfte Zink in den Kondensator in Abwesenheit aller anderen entstehenden
Gase und kondensiert sich vollständiger.
Da überdies das Zink aus seinencn Sulnden ohne grossen
Energieaufwand abgesetzt wird, ist sowohl ein kontinuierlicher Arbeitsgang als auch die Sparsamkeit im Wärmeaufwand zufolge der Strahlung des Ofens und die vollkommene Konden- sation des Zinkes gewährleistet.
Die beschriebenen Einrichtungen sind nur als Ausführungsbeispiele anzusehen, die sowohl einzeln für sich oder in Kombination miteinander verwendet werden können. Die Formen,
Dimensionen und Einzeleinrichtungen können in allen Fällen verschieden sein, ohne das Wesen der Erfindung zu ändern.
PATENT-AN8P', ÜCHE :
1. Ausführungsform des elektrischen Ofens nach Stamm-Patent Nr. 35947, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Kondensator im zentralen Teil des Ofens angeordnet ist, so dass ein voll-
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dämpfe längs des ganzen L'mfangcs des Kondensators in die glühende Kohlenschichte eintreten, wodurch ein allseitig gleiches Funktionieren des Kondensators gesichert wird.
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