DE200668C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 200668 KLASSE 40 c·. GRUPPE

in LYON.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. März 1907 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf die Beheizung des Kondensationsraumes bei elektrischen Zinköfen.

Die aus Zinköfen kommenden Dämpfe von metallischem Zink müssen im regelrechten Betriebe etwa innerhalb der Temperaturen von 430 bis 560⁰ kondensiert werden, um flüssiges, zu Barren direkt vergießbares Zink zu erhalten. Sinkt die Kondensationstemperatur unter etwa 430°, , so erstarren die Zinkdämpfe zu staubförmigem Zink, steigt die Temperatur über die angegebene Höchstgrenze, so bleibt das Zink gasförmig. Es ist infolgedessen nötig, für eine gute Regelung der Temperatur im Kondensationsraum Sorge zu. tragen; insbesondere ist stets eine Beheizung des Kondensationsraumes nötig.

Die Heizung und ihre Regelung kann in einfacher Weise durch die Erhitzung einer Säule von Retortenkohlenpulver geschehen oder von irgendeinem anderen Leiter, der einen sehr großen elektrischen Widerstand besitzt, mit Hilfe eines elektrischen Stromes, zu welchem Zweck die Einrichtung zweckmäßig in die Achse einer zylindrischen Röhre eingelagert ist, welche den Kondensator bildet und Wandungen aus feuerfestem Ton besitzt. Die Vorteile der elektrischen Heizung bestehen, wie aus vorstehendem hervorgeht, neben ihrer bequemen Handhabung in der leichten und genauen Regelbarkeit der Temperatur, so. daß die Kondensation dem Ofengange entsprechend und ganz nach Wunsch betrieben werden kann.

In den Zeichnungen bedeuten

Fig. ι eine Ansicht des Ofens von oben im teilweise wagerechten Schnitt durch den Kondensator,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Ofenanlage nach A-A der Fig. I, ,

Fig. 3 eine Ansicht und

Fig. 4 einen Schnitt bei einer anderen Ausführungsform des Kondensators.

Die im Zinkreduktionsofen gebildeten Zinkdämpfe ziehen an der Stirnseite, welche der das Stichloch tragenden gegenüberliegt, durch eine öffnung t¹ ab, welche die in den Zeichnungen dargestellte Form besitzt und so nahe als möglich an der Decke des Ofens angebracht ist, und die in Verbindung mit dem Kondensator steht.

Der Kondensator selbst besteht, wie in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt ist, im wesentlichen aus einem senkrechten gußeisernen Zylinder 1, der innen mit einem Futter von feuerfestem Ton versehen ist und oben einen etwas größeren Durchmesser als Unten besitzt. Ein dünnwandiges Rohr 2 aus feinkörnigem und sehr fest gestampftem feuerfesten Ton oder einer anderen geeigneten, hohen Temperaturen genügend Widerstand leistenden Masse, die bei derartigen Temperaturen so porös als möglich ist, führt von oben nach unten durch den Kondensator in

der Richtung seiner senkrechten Achse hindurch. Zwischen der äußeren Wand dieses Rohres und der inneren Wand des Kondensators entsteht ein schmaler, ringförmiger Raum. Das Rohr 2 ist mit Retortenkohlenstücken und -staub angefüllt, die den elektrischen Strom leiten und ist an seinen beiden Enden zwischen Elektroden 3 und 4 eingepreßt und eingeschlossen. Ein elektrischer Strom, der zu einer dieser Elektroden gelangt, durchfließt die Kohlensäule, erwärmt sie nach dem Jouleschen Gesetz, bis die Wandungen des Rohres in Rotglut geraten und fließt durch die entgegengesetzte Elektrode wieder aus. Man kann nach Belieben die dem Kondensator zugeführte Wärme ändern: 1. durch Veränderungen der Stärke des Heizstromes, 2. durch Abänderungen in der Länge der Kohlensäule, welche man länger oder kürzer, je nachdem man die Elektroden 3 und 4 einander nähert oder voneinander entfernt, machen kann, und 3. durch Veränderungen der Größe und des Druckes der in dem Rohr 2 befindlichen Kohlenstückchen.

Ferner kann man ganz nach Wunsch den Kondensator mehr an seinem oberen oder an seinem unteren Ende erhitzen, anstatt ihn in seiner ganzen Länge zu beheizen, indem man die die Hitze abgebende Kohlensäule mehr nach oben oder mehr nach unten durch entsprechendes Einstellen der Elektroden 3 und 4 verlegt. Nach dem genannten Prinzip kann man bei der elektrischen Heizung auch Heizsäulen benutzen, die in jeder anderen geeigneten Weise angeordnet sind, z. B. mit Hilfe übereinander angeordneter öder ineinandergesetzter Scheiben von Elektrodenkohle oder von Carborundum, wobei diese Säulen an den Enden des Kondensators mittels aus Metall oder Kohle in geeigneter Weise hergestellter Kopfstücke gehalten werden, während die Heizung in derselben Weise, wie vorgeschrieben, geregelt werden kann. Statt · der beschriebenen Heizsäulen ließe sich auch der zwischen den beiden übereinanderstehenden Elektroden ohne Vermittlung einer Zwischenschicht sich bildende Lichtbogen verwenden. Wesentlich ist also die elektrische Beheizung des Kondensators durch eine in seinem Innern angebrachte elektrische Erhitzung, die die Regelung der Temperatur ganz nach Wunsch und für jeden Teil des Kondensators gestattet.

Von der öffnung t¹ strömen die Zinkdämpfe in den Kondensator 1 und treten dort tangential ein. Gegenüber der öffnung f¹ ist in der Wand des Kondensators ein Verschlußstück 5 eingesetzt, durch welches die Kratze 6 gut abgedichtet und leicht beweglich hindurchgeführt ist. Mit der Kratze kann die öffnung i¹ freigemacht werden, wenn dies nötig ist, z. B. wenn der Gang des Ofens gestört ist. Diese Arbeit kann, ohne irgendwie den Kondensator zu öffnen und die Möglichkeit zum Entweichen von Gasen oder von Eintritt τοπ Luft zu schaffen, vorgenommen werden. Die Kratze 6 ist im Ruhezustande ganz aus dem Kondensator herausgezogen, so daß nur die Spitze oder die Krücke allein innerhalb des Ofens bei dem Verschlußstück 5 ruht.

Das aus dem Dampf sich kondensierende flüssige Zink fließt auf die geneigte Sohle des Kondensators und wird durch die untere öffnung 7 abgestochen, welche gewöhnlich durch einen Asbestpfropfen verschlossen ist, der von Zeit zu Zeit in ziemlich kurzen Zwischenräumen herausgenommen wird.

Auf jeder Seite der öffnung 7 sind in der unteren Wand des Kondensators zwei andere Stopfen 8 und 9 angeordnet, durch welche ähnlich wie bei dem oberen Verschlußstück 5 zwei kleinere Kratzen 10 und 11 leicht beweglich und abgedichtet hindurchgeführt sind, mittels deren man den Boden des Kondensators von Zinkstaub, der sich dort zufällig bei unregelmäßigem Ofengange absetzen könnte, befreien kann, was ebenfalls geschieht, ohne daß Gase entweichen oder Luft eintritt. Der niedergeschlagene Zinkstaub wird mittels der Kratze durch die öffnung 7 in dem Maße, wie er sich bildet, herausgezogen. Wenn man das Entstehen von Zinkstaub bemerkt, kann man daraus sofort auf einen unregelmäßigen Gang des Ofens schließen.

Die Gase und die Zinkdämpfe, welche bei einer zu hohen Kondensationstemperatur aus dem Kondensator herausströmen könnten, verlassen diesen durch die öffnung 12, durch welche der Kondensator mit einer Art von zylindrischem Rauchfang 13 verbunden ist, der an seiner unteren Seite vollständig offen ist und in einen hohen und weiten Schornstein ausläuft.

Eine andere Ausführungsform des Kondensators, die zweckmäßig in dem Falle benutzt wird, wo man Zinkerze verarbeitet, welche Kohlensäure oder Feuchtigkeit enthalten, ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt.

In diesem Falle, der eintritt, wenn man unvollkommen gerösteten Galmei und besonders rohe Blenden verhüttet, deren Gangart kohlensauren Kalk oder Feuchtigkeit enthält, oxydieren die Kohlensäure und der Wasserdampf, welche sich im Ofen gleichzeitig mit den Zinkdämpfen entwickeln, die letzteren und bewirken die Bildung von Zinkstaub im Kondensator und im Ofen selbst.

Man vermeidet diesen Nachteil, indem man die Metalldämpfe zwingt, nach ihrem Aus-

tritt aus dem Ofen über eine Säule von glühenden Kohlen hinwegzustreichen. Die Kohlensäure und der Wasserdampf werden dann in Gegenwart der auf Rotglut erhitzten Kohle in Kohlenoxyd übergeführt. Der Zinkstaub, der sich innerhalb des Ofens bilden könnte, wird durch das Abziehen der Zinkdämpfe mitgerissen, und während seines Durchganges durch die glühende Kohle wird

ίο das Zinkoxyd dieses Staubes unter Bildung von Zinkdämpfen und Kohlenoxyd reduziert. Auf diese Weise hat man nach dem Durchleiten des Gases und der Metalldämpfe durch . diese Säule von auf lebhafte Rotglut erhitzter Kohle nur noch Kohlenoxyd und Zinkdämpfe, welche sich in dieser reduzierenden Atmosphäre zu geschmolzenem Zink kondensieren können.

Diese Operation des Hindurchführens der Gase und Dämpfe durch glühende Kohlen nach dem Austritt aus dem Ofen läßt sich mit der Kondensation der Zinkdämpfe im elektrisch geheizten Kondensator verbinden.

Die hierzu bestimmte Vorrichtung besteht aus einem senkrechten Zylinder aus zwei Teilen 20 und 21, welche aus feuerfestem Ton gefertigt und in einem abnehmbaren eisernen Mantel eingelagert sind. Der Teil 20 hat die Form eines zylindrischen Schach-

tes, dessen Boden durch eine große Öffnung durchbrochen ist. Über den Teil 20 ist ein Schüttrichter 22 aus feuerfestem Ton mit Eisenarmatur in zylindrischer bzw. konischer Form angeordnet.

Die in dem Ofen entstehenden Metalldämpfe und Gase strömen durch .den Rohrstutzen 23 in diesen Teil 20 ein.

In der senkrechten Achse des Teiles 21 ist ein hohler Zylinder 24 (Fig. 4), gleichfalls aus feuerfestem Material, vorgesehen, der an seinem oberen Teile mit einer Erweiterung versehen ist, deren Umfang gegen die Wandung von 21 stößt. Eine Anzahl von Öffnungen 25 ist in diesem erweiterten Rande des Zylinders vorgesehen. Der obere Teil dieser Erweiterung des Zylinders 24 setzt sich bis auf eine kleine Entfernung unterhalb des äußeren unteren Randes des Schachtes 20 fort. In der senkrechten Achse der ganzen Vorrichtung sind zwei zylindrische Kohlenelektroden (von viel kleinerem Durchmesser als die .' des Reduktionsofens) angeordnet. Die obere Elektrode 26 wird durch einen eisernen Rahmen 27 gehalten, der auf der Armatur des Schüttrichters 22 befestigt ist. .

Der metallische Kopf dieser Elektrode, an welchem die biegsamen Kabel, welche ihr den Strom zuführen, angebracht sind, ist elektrisch isoliert an einer mit Gewinde versehenen, senkrecht in einer Mutter 28 beweglichen Stange befestigt. Die Mutter 28 kann in einer Hülse gedreht werden, welche fest an dem Rahmen 27 befestigt ist.

Die untere Elektrode 29 wird durch eine mit Gewinde versehene, sehr kräftige Stahlstange 30 getragen, die eine Anzahl von wagerechten Bohrungen 31 besitzt. Diese Stange greift in eine mit langem Gewinde versehene Mutter 32 ein, an welcher die elektrischen Leitungen für die Rückleiturig des Stromes befestigt werden. Die Mutter 32 ist auf einer Marmorplatte 33 gut befestigt, welche in dem Boden eingelassen ist und diese Elektrode elektrisch gegen den Boden und gegen alle anderen Teile des Ofens isoliert. Wenn man einen eisernen Stift in die Löcher 31 einführt, kann man nach Wunsch die Stange 30 in der Mutter 32 auf- oder abwärts schrauben, d. h. also die Elektrode 29 zwecks Regelung der Beheizung oder Auseinandernehmens des Apparates höher oder tiefer stellen.

Der Schüttrichter 22 des Schachtes 20, der innere Zylinder 24 und seine obere Er-Weiterung sind mit kleinstückiger Kohle angefüllt. Die Kohle nimmt in den verschiedenen Teilen des Apparates den auf der Zeichnung angegebenen Raum ein und läßt Ringräume im oberen Teile von 20 und im oberen Teile von 21 frei. Die Kohle gleitet von selbst von oben nach unten in dem Maße ihres Verbrauchs.

Ehe der Ofen in Gang gesetzt wird, bringt man die Elektroden 26 und 28 zur Beruhrung und stellt den elektrischen Strom in dem Reduktionsofen ab. Man läßt die Elektroden in Berührung, bis die Kohlen, welche die Elektroden umgeben, zum Glühen gebracht sind. Darauf entfernt man nach und nach die Elektroden voneinander, bis die ganze Kohlenmenge, wenn die Elektroden in der Stellung sich befinden, welche in der Fig. 4 angegeben ist, zwischen der unteren Öffnung des Schüttrichters und dem oberen_yio5 Teile des mittleren Zylinders 24 in Glut sich befindet.

Von diesem Augenblick an kann man den Ofen anstellen. Die Metalldämpfe, welche durch den Rohrstutzen 23 austreten, werden durch diese dichte glühende Schicht im Sinne der Pfeilrichtung filtriert; diese Dämpfe kondensieren sich, nachdem sie die Öffnung 25 durchströmt haben, während des Hinabgehens in dem ringförmigen Räume zwischen-115 dem Zylinder 21 und dem Zylinder 24. Das kondensierte Zink wird durch drei Rohrstutzen 34, die symmetrisch am Anfang des Zylinders 21 angeordnet sind, abgestochen. Die Öffnungen sind gewöhnlich geschlossen; man kann sie aber, im Falle sich Zinkstaub absetzt, alle öffnen und, indem man durch

die eine oder die andere eine biegsame Kratze einführt, den Boden des Apparates reinigen, ohne den Gang zu unterbrechen.

Das entstehende Kohlenoxyd und die sich nicht kondensierenden Gase werden durch den Rohrstutzen 35 in einen Rauchfang geleitet, der ähnlich dem Rauchfang 13 gestaltet ist (Fig. i).

In dem Maße, wie die Kohle verbraucht wird, gleitet die entstehende Asche selbsttätig in den Zylinder 24 nach unten, den sie anfüllt. Es entsteht so ein dichter Verschluß , der wegen der großen Höhe der Aschensäule die Zinkdämpfe verhindert, ins Freie zu entweichen. Ein Metallkegel 36, der auf der Stange 30 aufgeschraubt ist, gestattet , die öffnung vollständig zu verschließen, durch welche die Asche herausgenommen wird, oder auch eine solche Öffnung anzustellen, daß die Asche während des Ganges des Ofens in dem Maße, wie sie sich bildet, entfernt werden kann.

Die Aschen, welche ein wenig Zink enthalten, werden mit dem Erz zusammen wieder in den Ofen gegeben, wo sie etwas als Flußmittel wirken.

In dem Schüttrichter 22 werden die Zinkdämpfe, welche nach außen durch die Kohle hindurchstreichen wollen, sofort in Zinkstaub übergeführt, sobald sie mit den ersten kalten Schichten in Berührung kommen. Der Zinkstaub bildet einen dichten Verschluß und verhindert jedes Entweichen, der Dämpfe; dieser Verschluß bildet sich ganz selbsttätig.

Um die Temperatur in dem Kondensator zu regeln, entfernt man die Elektroden mehr oder weniger voneinander mit Hilfe einer Regelungsvorrichtung, die der Spannung und Stärke des angewendeten Stromes entspricht, und man kann die Asche und die glühenden Kohlen mehr oder weniger schnell in den Zylinder 24 nach unten wandern lassen, um ihn mehr oder weniger warm zu erhalten.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von Zink in flüssigem Zustand in elektrischen öfen mit beheiztem Kondensationsraum, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensationsraum mittels zweier in ihn eingeführter Elektroden beheizt wird, indem entweder zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen gebildet oder eine Kohlenschicht als elektrischer Widerstand dazwischengeschaltet wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.