DE2027636C3

DE2027636C3 - Verfahren zur Abtrennung von Stoffen aus einer Schmelze guter elektrischer Leitfähigkeit

Info

Publication number: DE2027636C3
Application number: DE2027636A
Authority: DE
Inventors: Franz Prof. Dr.-Ing. 1000 Berlin Pawlek; Axel Von Dipl.-Ing. 5630 Remscheid Starck
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1970-06-05
Filing date: 1970-06-05
Publication date: 1978-07-27
Also published as: GB1294619A; CH559251A5; JPS5036308B1; DE2027636A1; FR2094064B1; SE368032B; FR2094064A1; DE2027636B2

Description

Bei der Gewinnung von Nichteisenmetallen steht man fast immer vor der Aufgabe, das erschmolzene Rohmetall von seinen Verunreinigungen zu befreien, Bei der Bleiherstellung z. B. werden Bleierzkonzentrale gewöhnlich auf einem Sinterband geröstet und der dabei erhaltene Sinter zusammen mit Koks in einem Schachtofen auf Werkblei verschmolzen. Dieses Werkblei enthält als unerwünschte Verunreinigungen Kupfer, Arsen, Antimon und Zinn sowie die Edelmetalle Silber und Gold, Zur Entfernung dieser Verunreinigungen wird das Werkblei zunächst bei einer Temperatur etwas oberhalb seines Erstarrungspunktes in großen eisernen Behältern gerührt, wobei sich mit der Zeit das Kupfer und ein geringer Teil des Antimons, des Arsens und des Zinns an der Oberfläche des flüssigen Bleis als schwarzes Pulver, dem sogenannten Kupferschlicker, abscheidet und abgezogen werden kann. Das so vorraffinierte Werkblei wird dann in einem Flammofen auf etwa 600⁰C erhitzt und der Rest der Verunreinigungen an Arsen, Antimon und Zinn durch Aufblasen von Luft entfernt Zur Abscheidung des Silbergehaltes wird der Bleischmelze zunächst Zink zugesetzt. und die Schmelze danach unter Umrühren abgekühlt, wobei der größte Teil des Silbers in das auf dem Bleibad schwimmende Zink übergeht Der im Blei verbleibende Silbergehalt wird durch Vakuumdestillation und Behandeln mit geschmolzener Natronlauge entfernt

Bei den meisten dieser Verfahrensschritte erfolgt die Abtrennung diskontinuierlich, d. h, in getrennten Chargen. Bei anderen Verfahrensschritten wieder werden zur Erreichung eines ausreichenden Wirkungsgrades große Mengen an Blei benötigt, oder es wird pro Gewichtseinheit raffinierten Bleis eine relativ hohe Energiemenge verbraucht

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Abtrennung von Stoffen aus einer Schmelze guter elektrischer Leitfähigkeit anzugeben, wobei die Löslichkeit der Stoffe in der Schmelze mit sinkender Temperatur stark abfällt und die Abtrennung kontinuierlich erfolgt

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet daß die Schmelze aus einem Schmelzoder Warmhaltegefäß durch eine schräg ansteigende feuerfeste Rinne mit Hilfe eines elektromagnetischen Wanderfeldes nach oben gefördert wird, wobei in der Rinne in ihrer Längserstreckung ein einstellbarer, einen Bereich stark abfallender Löslichkeit der abzutrennenden Stoffe umfassender Temperaturabfall erzeugt wird, so daß die abzutrennenden Stoffe längs der Rinne aus der Schmelze ausgeschieden und danach abgeführt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens ist das Temperaturgefälle so ausgelegt, daß die abzutrennenden Stoffe zumindest in einem in der Nähe des oberen Rinnenendes liegenden Rinnenbereich in fester Form ausgeschieden werden.

Nach einer anderen Variante des erfinderischen Verfahrens ist das Temperaturgefälle so ausgelegt, daß die abzutrennenden Stoffe in flüssiger Form ausgeschieden werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die in der Rinne ausgeschiedenen Stoffe gegen die Förderrichtung des Wanderfeldes in das Schmelz- oder Warmhaltegefäß zurückgeführt und von dort entfernt

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann insbesondere im Rahmen der Raffination von Werkblei vorteilhaft angewandt werden.

So wird bei einer vorteilhaften spezifischen Anwendung der Erfindung zur Entkupferung von Werkblei das aus einem Schachtofen kommende und dem Warmhaltegefäß als Schmelze zugeführte Werkblei durch die Rinne aufwärts gefördert und dabei so abgekühlt, daß seine Temperatur in einem Rinnenbereich in der Nähe

des oberen Rinnenendes nur wenige Grade oberhalb des Erstarrungspunktes der Schmelze liegt, so daß dort das Kupfer in Form von Kupferschlicker abgeschieden und von der Oberfläche der flüssigen Bleischicht in der Rinne abgeführt wird, *>

In einer weiteren spezifischen Anwendung im Rahmen der Bleiraffinatjon wird im Warmhaltegefäß einer Schmelze aus vorraffiniertem Blei bei einer Temperatur von mindestens 450⁰C Zink zugesetzt, die flüssige Blei-Zink-Legierung durch die Rinne aufwärts gefördert und dabei so abgekühlt, daß seine Temperatur in einem Rinnenbereich in der Nähe des oberen Rinneneiides nur wenige Grade oberhalb des Erstarrungspunktes des Blei-Zink-Eutektikums liegt, so daß ein Teil des Zinks mit dem Silber ausgeschieden und an der Oberfläche der Blei-Zink-Legierung in der Rinne gegen die Förderrichtung des Wanderfeldes in das Wannhaltegefäß zurückfließt.

Das erfinderische Verfahren wird nachstehend als Beispiel in seiner Anwendung bei der Bleiraffination anhand der Figuren eingehend erläutert:

In Fig. 1 ist das Gefäß 1 eines Warmhalteofens schematisch im Schnitt dargestellt An dieses Gefäß 1 schließt ein ansteigender feuerfester Rinnenkörper 2 an, der mit einem unter ihm angeordneten, zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wanderfeldes dienenden Drehstromlinearmotor 3 eine elektromagnetische Förderrinne bildet Das Warmhaltegefäß 1 ist mit einem Deckel 4 verschlossen, der an seiner Innenseite eine Heizvorrichtung 5 trägt und eine Einfüllöffnung 6 für die dem Gefäß zuzuführende Schmelze aufweist

Der Raum des Warmhaltegefäßes 1 ist vom Rinnenraum durch eine wehrartige Trennwand 7 derart abgegrenzt, daß das Warmhaltegefäß 1 nur über eine an den Rinnenboden anschließende Ausnehmung 8 in der Trennwand 7 mit dem Rinnenraum in Verbindung steht In der Nähe des gefäßseitigen Rinnenendes ist in einer seitlichen Rinnenwand eine Öffnung 9 angebracht, die — wie später erläutert wird — zum Abziehen des abgeschiedenen Kupferschlickers dient. Der Rinnenkörper 2 ist dutch eine Abdeckung 10 abgeschlossen, welche an ihrer Innenseite in der Nähe des gefäßseitigen Rinnenendes eine Heizvorrichtung 11 und in der Nähe des oberen Rinnenendes eine Kühlvorrichtung 12 trägt Das obere Rinnenende läuft in einer Gießschnauze 13 aus.

F i g. 2 zeigt ein Warmhaltegefäß mti anschließender elektromagnetischer Förderrinne, einer ähnlichen Konstruktion wie nach F i g. 1. Für äquivalente Teile sind die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 verwendet. Bei dieser Anordnung nach Fig.2 ist jedoch keine wehrartige Trennwand zwischen dem Gefäß- und Rinnenraum vorgesehen. Außerdem unterscheidet sie sich von der Anordnung nach Fig. 1 dadurch, daß bei ihr die Zufuhröffnunj» 14 für die Schmelze an der vom Rinnenkörper abgewandten Seite des Warmhaltegefäßes und die Schlackenüberlauföffnung 15 in einer in der Figur zur Zeichnungsebene parallelen Seitenwand des Warmhaltegefäßes angeordnet sind. Ferner ist an der Rinnenabdeckung 10 keine Kühlvorrichtung, sondern an ihrer Stelle eine Öffnung 16 vorgesehen, die zur Zuführung von Stoffen dient.

Die Anordnung nach Fig.3 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 1 nur dadurch, daß bei ihr ebenfalls keine wehrartige Trennwand zwischen Gefäß- und Rinnenraum noch eine Öffnung in der seitlichen Rinnenwand vorgesehen ist. Dafür ist das Warmhaltegefäß aber an der von der Rinne abgewandten Seite mit einem Oberlauf 17 versehen.

Mit Hilfe dieser drei Anordnungen wird die Raffination von Werkblei als kontinuierlicher Prozeß ζ. B. wie folgt durchgeführt;

Das im Schachtofen erzeugte flüssige Werkblei 18 ist dem Warmhaltegefäß 1 (F i g. I) über die Einfüllöffnung 6 zugeführt worden und reicht mit seinem Flüssigkeitsspiegel über die Ausnehmung 8 in der Trennwand 7 und in den Rinnenkörper 2 hinein. Durch Anschluß des Drehstromlinearmotors 3 an eine geeignete, in der Figur nicht dargestellte Drehstromquelle wird im Rinnenraum ein elektromagnetisches Wanderfeld erzeugt, das die Schmelze aus dem Warmhaltegefäß 1 im Rinnenkörper 2 nach oben fördert Die Dicke der im Rinnenkörper geförderten Schicht 19 flüssigen Metalls und damit die pro Zeiteinheit geförderte Menge ist durch die Höhe der Wanderfeldstärke steuerbar. Durch Regelung der Heiz- bzw. Kühlwirkung der Heizvorrichtung 11 und der Kühlvorrichtung 12 wird der Temperaturabfall in der Schmelze längs der Rinne so eingestellt, daß sich — bedingt durch die mit der Temperatur abnehmende Löslichkeit des Kupfers in Blei — das Kupfer längs der Rinne an der Bleioberfläche ausscheidet Die Abscheidung des Kupfers wird dabei durch die in der geförderten Bleischicht 19 auftretende starke Konvektion begünstigt Der Temperaturabfall ist dabei so ausgelegt, daß zumindest in einem Rinnenbereich in der Nähe des oberen Rinnenendes die Temperatur so niedrig ist, daß zumindest dort die Ausscheidung des Kupfers in Form von Kuferschlicker erfolgt In dem Kupferschlicker können — auch wenn er eine Schicht bildet — wegen seiner pulvrigen Form durch das- Wanderfeld keine nennenswerten Ströme induziert werden, so daß die Förderwirkung des Wanderfeldes auf den Kupferschlicker nicht ausreicht, um ihn mit dem flüssigen Blei aus der Rinne abzufordern.

Der ausgeschiedene Kupferschlicker 20 schwimmt nun auf der Oberfläche der Bleischicht 19 gege?? die Richtung des Wanderfeldes zurück, staut sich vor der Trennwand 7 und wird seitlich durch die Öffnung 9 in der Rinnenwand abgezogen.

Das aus der Gießschnauze 13 der Anordnung nach F i g. 1 abfließende, vom Kupfer bzw. einem geringen Teil des Arsens, Antimons und Zinns befreite Werkblei 21 wird dann — wie durch den Pfeil 22 angedeutet — dem Warmhaltegefäß der Anordnung nach F i g. 2 durch seine Zuführöffnung 14 zugeführt In dieser Anordnung wird das Blei ähnlich wie bei der Anordnung nach F i g. 1 aus dem Warmhaltegefäß durch die Wirkung des < Wanderfeldes in der schräg ansteigenden feuerfesten Rinne 2 nach oben gefördert und tritt an der Gießschnauze der Rinne 2 aus. Durch die Öffnung 16 in der Rinnenabdeckung wird eine Schlacke 23, bestehend aus einem Gemisch aus Natronlauge und Salpeter, zugeführt, welches gegen die Förderricht'ing des Wanderfeldes im Gegenstrom zur geförderten Bleischicht 24 und auf dieser schwimmend in das Warmhaltegefäß I zurückfließt und durch die Schlakkenüberlauföffnung i5 abgezogen wird.

Das auf diese Weise vorraffinierte und aus der Gießschnauze der Anordnung nach F i g. 2 austretende Blei wird nun — wie durch die Linie 25 angedeutet — dem Warrnhaltegefäß 1 der Anordnung nach F i g. 3 durch die Deckelöffnung 6 zugeführt. Der Bleischmelze 26 im Warmhaltegefäß (F i g. 3), die auf einer Temperatur von mindestens 450°C gehalten wird, setzt man nun durch die Öffnung 14 (F i g. 2) Zink in fester Form zu.

Die dabei erhaltene Mischung aus flüssigem Blei und Zink wird durch die Wirkung des Wanderfeldes in der schräg ansteigenden feuerfesten Rinne 2 nach oben gefördert. Durch Regelung der Dicke der geförderten Schicht 27 der Schmelze durch Steuerung der Höhe des > Wanderfeldes sowie durch Regelung der Heiz- und Kühlwirkung der Heizvorrichtung 11 und der Kühlvorrichtung 12 wird der Temperaturabfall in der Schmelze längs der Rinne so eingestellt, daß sich — bedingt durch die mit der Temperatur abnehmende Löslichkeit des h> Zinks im Blei und begünstigt durch die starke Konvektion in der geförderten Schicht 27 — das Zink mit dem Blei als Verunreinigung enthaltenen Silber längs der Rinne an der Bleioberfläche ausscheidet. Der Temperaturabfall ist dabei so ausgelegt, daß die r, Temperatur der Blci-Zink-Schmelze in einem Rinnenbereich in der Nähe des oberen Rinnenendes nur wenige Grade oberhalb des Erstarrungspunktes des Blei-Zink-Eutektikums liegt, so daß die Ausscheidung des Zinks dort in Pulverform erfolgt. Die Wirkung des Wanderfeldes auf diese pulvrige Ausscheidung ist jedoch zu gering, daß letztere mit dem Blei in der Rinne nach oben weiter gefördert wird, so daß diese ausgeschiedene Zink-Silber-Legierung 28 gegen die Förderrichtung des Wanderfeldes in das Warmhaltegefäß zurückschwimmt, während das vom Silber befreite Blei 29 aus der Gießschnauze 13 (F i g. 3) z. B. in ein Transportgefäß 30 abfließt. Dieses Blei kann dann auf übliche Weise, z. B. durch Vakuumdestillation, von dem restlichen Zink befreit werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

J, Verfahren zur Abtrennung von Stoffen, deren Löslichkeiten mit sinkender Temperatur stark "> abfallen, aus einer Schmelze guter elektrischer Leitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze aus einem Schmelz- oder Warmhaltegefäß (1) durch eine schräg ansteigende feuerfeste Rinne (2) mit Hilfe eines elektromagnet!- sehen Wanderfeldes nach oben gefördert wird, wobei in der Rinne (2) in ihrer Längserstreckung ein einstellbarer, einen Bereich stark abfallender Löslichkeit der abzutrennenden Stoffe umfassender Temperaturabfall erzeugt wird, so daß die abzutrennenden Stoffe längs der Rinne (2) aus der Schmelze ausgeschieden und danach abgeführt werden.

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturgefälle so ausgelegt ist, daß die abzutrennenden Stoffe zumindest in einem in der Nähe «es oberen Rinnenendes liegenden Rinnenbereich in fester Form ausgeschieden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturgefälle so ausgelegt ist, daß die abzutrennenden Stoffe in flüssiger Form ausgeschieden werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Rinne (2) ausgeschiedenen Stoffe gegen die Förderrichtung des Wander- Jo feldes in das Schmelz- oder Warmhaltegefäß (1) zurückgeführt urd von dort entfernt werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 zur kontinuierlichen Entkupferung von Werkblei, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einem Schacht- >5 ofen kommende und dem Warmhaltegefäß (1) als Schmelze zugeführte Werkblei (18) durch die Rinne (2) aufwärts gefördert und dabei so abgekühlt wird, daß seine Temperatur in einem Bereich in der Nähe des oberen Rinnenendes nur wenige Grade oberhalb des Erstarrungspunktes der Schmelze liegt, so daß dort das Kupfer in Form von Kupferschlicker (20) abgeschieden und von der Oberfläche der flüssigen Bleischicht (19) in der Rinne (2) abgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 zur kontinuierlichen Entsilberung von vorraffiniertem Blei, dadurch gekennzeichnet, daß im Warmhaltegefäß (1) einer Schmelze aus vorraffiniertem Blei bei einer Temperatur von mindestens 450" C Zink zugesetzt, die flüssige Blei-Zink-Legierung durch die Rinne (2) aufwärts gefördert und dabei so abgekühlt wird, daP seine Temperatur in einem Rinnenbereich in der Nähe des oberen Rinnenendes nur wenige Grade oberhalb des Erstarrungspunktes des Blei-Zink-Eutektikums liegt, so daß ein Teil des Zinks mit « dem Silber (28) ausgeschieden und an der Oberfläche der Blei-Zink-Legierung (27) gegen die Förderrichtung des Wanderfeldes in das Warmhaltegefäß (1) zurückfließt.

bO