DE2058942A1 - Verfahren zum Betrieb eines Zink- oder Zink/Blei-Schachtofens - Google Patents

Description

Wü/14 174 Dip! Ing Mürichen-Pullach, den I.Dezember 197D

D-£023 Μΰ.-.ώβη - Pullach WiöKe,:ir.2,T.Mdn.793J570J931782

BREYETS METALLURGItyJES, S.A., Boulevard de Perolles 4, Fribourg, Schweiz

Verfahren zum Betrieb eines Zink« oder Zink/Blei-Schachtofens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren aum Betrieb eLnes Zinkoder Zink/Blei-Schach tofena.

In einen Schachtofen dieser Art wirden von oben eine oxydische Charge und ein grobstückiger Kohlenstoffträger (für gewöhnlich grobsfcückiger oder brLkettierter Hüttenkoks) als wärmeilefernder Brennstoff und als Reduktionsmittel zusammen mit einem Blußmittel eingefüllt und Heißwind von unten naoh oben eingeblasen.

Aus einem Hochofen für Eisenerze wird das aus der Reduktion derselben erhaltene gesehmolaene Eisen aus dom Eisenabstich im tJnterofen, In dem sich ebenfalls die Stichlöcher zum Abführen der Schlacke befinden, abgezogen, während die Gichtgase am Ofenkopf abgezogen werden. Die aus einem Zink-Schachtofen, aus dem die Schlacke am Ofenboden abgezogen wird, austretenden Abgase enthalten Zlnkdämpfü, welche in el nein Sprühte !-Kondensator kondensiert und absorbiert werden, während aus einem Blei/Zlnk-Schqchtofen normalere I.je amüfenbolen zusätzlich Blei (weist zusammen mit kleineren Gehalten an Kupfer und sonstigen Metallen) als geschmolzenes üohblei abgezogen -wird.

Hüttenkoks und andere stückige Kohienitoffträger diener Aft -sind teuer und nicht lag^nmgsbesbändig. ILs sind daher in Hochöfen für Eisenerze Vornuche gemacht worden, ausätzllch zum Koka Kohlenpulver oder flüMslge bzw» gasförmige Kohlenwaseerotoffe beispielsweise zuiieinraen mib dem Heißwind in den Ofen elazuführen. Diese Maßnahmen haben sich für Zink-Schachtbfefc als untauglich erwiesen, w-jH nie Bich nachteilig auf die Zusammensetzung der Ofenabgaee auswirken und die Rückgewinnung der Zinkdämpfe erschweren»

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BAD ORIGINAL

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Ks ist nunmehr festgestellt worden, daß der Nutzeffekt des KV*.-ses bzw„ eines gleichartigen stückigen Brennstoffes durch diejenige Kohlenstoffmenge erbracht wird, welche die Windformaone, d«h# die Heißwindeinlässe unweit des Ofenbadens, erreicht» Kohlenstoffrerluste in den kühleren (oberen) Ofenabschnitten tragen nichts zur Bildung der Nutzwärme und des für die Reduktionsarbeit erforderlichen Kohlenmonoxyds im Ofen bei» Die Mutzwärme wird benötigt zum Schmelaen sowohl der Schlacke ale auch des am Ofenboden abzuziehenden Metalls sowie zum Verdampfen des durch Reduktion gebildeten Zinks«

Kohlenstoff reagiert mit Kohlendioxyd unter Bildung von Kohl&;imonoxyd gemäß der Beziehung G + GOp J^ 2 GO.

Bei einer Temperatur unter 1000 ⁰G wird durch dieses GO kein ZoD reduziert, so daß es in diesem Falle als "nutzloses GO^:t bezeichnet werden kann» ttberdies ist die Reaktion endothermisch Hieraus ergibt sich, daß jede derartige Reaktion zwischen Kohlendioxyd und heißem Kohlenstoff im oberen Teil des Schachtofens eine Kohlenstoffvergeudung darstellt, und zwar zufolge des tatsächlichen KohlenstoffVerlustes und wegen des Verbrauches ven zusätzlichem Kohlenstoff zum Ausgleichen der durch die endotherme Reaktion bedingten Wärmeverluste. Sie ist daher wirtschaftlich nicht vertretbar.

Diese Überlegungen haben zu dem erfindungsgemäßen Grundgedanken geführt, Aie Arbeitsweise eLnea Zink·- oder Zink/Blei-Schachtofens iöüöül mit Hilfe eines optimal wirkenden, für diesen Zweck bisher aiehl als besonders wertvoll erkannten Brennstoffes vu verbessern.

Dies wird bei eine« Terfahren ium Betrieb eines Zink- oder Zink/Blei-Schaohtofens, der mit oxjdischen Zink- und/oder oxy~ disehea Zink/Hei-Erien. auaammen. mit einea grobsfciicklgea Kohlenstoff träger al3 wärmeliefernden Brennstoff \χηά als Reduktionsmittel beschiekfc wird und in den Heißwind ton unten nach oben eingeblasen wird, gemäß der Erfindung dadurch erreieht,

109827/0918 "bad OWGfNAi

daß ein. einer seine Reaktionsfähigkeit mit Kohlendioxyd bei 1000 ⁰G vermindernde Vorbehandlung unterzogener stückiger Kohlenstoffträger benutzt wird.

Dieser Kohlenstoffträger kann entweder ein normaler, in üblicher Weise abgesiebter und klassierter Hüttenkoks oder ein entsprechend vorgeformtes Brikettiergut aus kohlenstoffhaltigem Material» das verhältnismäßig kleinkörnig ist, sein« "Br kann auch aus Bifeetts einer Mischung aus Kohlenstoff, oxydischem Erz, Schlackenbildnern und Bindemitteln bestehen.

Obwohl die Erfindung weitere Möglichkeiteti. bietet, hat es sich als besonders "vorteilhaft erwiesen, die Brennstoffstücke mit einem Schutzüberzug zu versehen, durch den der Zutritt des Kohlendioxyds zu dem Kohlenstoff des im oberen Ofenteil befindlichen Brennstoffes verhindert oder erschwert wird· Dieser Schuteüberzug kann entweder das einzelne Brennstoffstück vollständig umgebe* oder bzw. zusätzlich die Poren- und Hohlraumwandungen innerhalb des Brennstoffstückes bedecken» Ein solcher Schutzüberzug muß so beschaffen sein, daß er im unteren Ofenteil zerfällt, schmilzt oder in sonstiger Weise verschwindet.

Im allgemeinen wird ein solcher Schutzüberzug aus einem anor- A ganischen, sich gegenüber dem Schmelzprozeß neutral verhaltenden Material bestehen, doch kann er auch aus einem feinporigen bzw. porenfreien Kohlenstoff bestehen, der vor seinem Eintritt in den unteren Ofenteil keine nennenswerten. Reaktionen eingeht·

Vorzugsweise werden die Brennstoffstücke^ i«B« durch Eintau« oh en oder Besprühen) mitjtf einer wäßrigen Lösung oder Suspension einer geeigneten anorganischen Säure, Base bzw* eines entsprechendes Salzes vorbehandelt, die nach dem Trocknen oder Erwärmen einen Sohutiüberemg hinterläßt* Hierfür kommen *«B. Borsäure, Galoiumoxyd, -hydroxyd oder -carbonat, ferner SiIioate, wie Natr^Imsilicat, oder Borate, wie Borax, in Betracht«

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Andererseits bzw· zusätzlich können die Brennstoffstücke auch (ebenfalls durch Eintau chaao der Besprühen) mit geschmolzenem Pech oder Teer vorbehandelt und vor dem Einbringen in den Schachtofen zwecks Abtreibung der flüchtigen Bestandteile und Bildung eines dieilten Kohlenstoffüberzuges erwärmt werden· In diesem Falle weist also der in den Ofen einzubringende Brennstoff keinen überzug aus einem anorganischen Material auf, doch ist durch den dichten Kohlenstoffüberzug in dem grobporösen Gefüge der Koksstücke oder Briketts die für die Eeaktion zwischen Kohlenstoff und Kohlendioxid zur Verfugung stehende Angriffsfläche soweit verringert werden, daß der sonst au re— aktionsfreudige Brennstoff nunmehr sehr viel besser im Ofen ausgenutzt wird.

Wird üblicher Hüttenkoks benutzt, so wird dieser vor seinem Einsatz im Ofen erwärmt zwecks Austreibung des Wassers und Zurücklassung des anorganischen Üfeerzugsmaterials oder auch aivwcks Austreibung der flüchtigen Bestandteile aus dem Pech oder Teer« Es ist auch möglich, die Losung oder Guspension auf den vorgewärmte¹! Keks o-ier ,wf die .noch heißen Briketts aufm— sprühen« Bei der Verwendung 'von Pech oder Teer müssen jedoch die Briketts nach ihrer Herstellung zunächst abgekühlt werden, bevor das Pech o-ier der Teer aufgetragen -#ird, worauf sie vor ihrem Einsati im Ofen wieder erwärmt werden müssen« Dies ist ein kostspieliges Verfahren, so an,;· also ein Pech- oder Teer-« überzug für Briketts nicht empfehlenswert erscheint« Dagegen ist es ohne weil-ere s möglich, anorganische Stoffe der vorbe— zeichneten Arty '.ntweder als solche oder in wäßriger Lösung biw« Suspension, in die Mischung, .-.ui3 'leijea die Briketts hergestellt werdfeii sollen, einzubringen«

i)ie Heakiioiä.ai:."..:-i.(£kelfc dea uberzugHiüa ie rials Kann im Wege veiv ™z>.*.e * ν ■ ;.^..,-'i¥arfai:re£i. beatl. Ar, ^4_t wobei es am eia«

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BAD ORIGINAL

men. Ergibt der auf diese Weise ermittelte Gewichtsverlust des Kokses einen Wert über O_f2O g/sec je cm* Kohlendioxid, so haa-

sLch Koka

delt es/um einend der wegen seiner unzulässig hohen ReaktLonsberei tschaft für einen ISinsata im Zink-Schach fco fen nicht geeignet ist» Hierfür muß der Wert für gewöhnlich !deiner als 0,15 g/aec/cor selru

Während des Ofenbetriebes kann das 00/CO ,/-Verhältnis in dea Abgasen zur Bestimmung der Ko h leim to ff menge, tile durch die HeaktLon mit COp verbraucht wird, herangezogen werden« Je hoher unt-ίΓ 53on:!t ^Leichen Bedingungen dieses 00/00.,«Verhältnis ist, desto gröüex* Int die Kohlenatoffmenge, dlo durch die Reaktion mit UOp verbraucht '»orden Lst» olnd λ,Β» In der tflndformaone d«a O feiiü lurch don eingeleiteten HolßwLnd K)O % des Kohlen— HtotTes iu 00 verbrumit Aurdeii, ;jcj beträgt <kia aloh aus der HeduktLiii do» ZnO und Mndiiror Oi/du örgubonde UO/COw*·Verhält-· rila durch wog 2_}5· ί'Λη! }n loch nur 95 % do a Kohlenstoffes durch den Il '.Ulwind au 00 verbrannt im.I die rei3tlLoh.;ri 5 % durch die tmdukfclonureyktionöii Ln Ot)j umgowandelt w»rden, ao vergröiiort islch las i:o/(JO-^*Vnrhäl tuLfj auf 4,0, Unter ILc-ien lützbgönannton Be llrij-ynigen beträgt \ln jum fJchmMlafin VöPfii^b-ire M nnfimengri (d»h, die V-.irbröiinuiii'.ijwiniiti dim CO abjiii.'.LIoh der endotherm abHorbLi.'i'bnn iVärme für ILh {iti=ilctl'>n zwLaoheti 00« und G) nur derjenigen den or3t^-jnnnnten F-iileB» Um diene Dlfferen« 15 % aua zugleich on, bedarf e,<j einer entsprechend höheren iCr)hLeiiiiti>ffzufur je ZLnkoLrih »Lt In doll Ofen, damit die gLeiche /ilnkuienge Vfjr<iampft werdon kniin.

Zur näheren Rrläuterung d»r KrfLn<lung dieiion die beiden folgenden Beispiele in Verbindimg mLt der Zeichnung, In der in Jf'ig.'t ein Diagramm darge:jfcollt Lafc, da« böi eLner bestimmten Behandlung a tempera tür dea Gewichtsverlust JeweLls eines erfindungegemäü behandelten Brennstoffei in Vergleich au einem gleichen anbehandelten Brtnnetoff feranuchaullohfc_t während das Diagramm gemäß Fig.2 die au« vergleichenden Ofenversuchen mit vorbehandeltem und unbehaodeltera Brennstoff «ich ergebende» GO/GO^- Verhältnisse wiedergibt.

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Beispiel 1

Dieses Beispiel zeigt die sich aus der Reaktion mit Kohleadloxyd bei 1000 ⁰G ergebenden Gewichtsverluste von vorbehandel- teu und unbehandelten Stückkoksproben,, die jeweils in eLnem KohlendLoxjdstrom auf 1000 ⁰C erwärmt wurden. Der für jedes Probestück ermittelte Gewichtsverlust ist in Gewichtsprozent je Minute angegeben. Bei den behandelten Kokspro beil handelt ea sich um solche, die durch Besprühung mit einer 2,">-%i.grm wäßrigen Borsäurelösung mit einem Überzug verseilen wurden,

Das Heaktlonsverhalten der verschiedenen behandelten, odor unbehandelten Hüttenkoks β aus verschiedenen Ursprung Ländern wurde» bei 1000 C bestimmt» Die erhaltenen Ergebnisse sind Ln der Tabelle 1 zusammengestellt worden» Von jedem KoIc.m wurden jeweils vier Proben getrennt voneinander behandelt,

Das Maß der angestrebten Verminderung der Reaktionsfähigkeit, wie sie im vorstehenden eriäuteVt wurde, bestimmte sich auπ der statistischen Anljrae der erhaltenen Ergebnisse» Diene Analyse Ist In FIg, 1 zeichnerisch wiedergegeben zum aminen mit der Mitfcelwertllnie (KorrelatLonskoefflzient von 0,97) und 95 % dar aua eLnem Streubereich erfaßten Werte» Die auf diese Weise erhaltene Gleichung für dLe Mittelwertlinie lautet:

(Reaktionsfähigkeit des btihandelten Kokses) « C),G'39 mal (Re tionsfähigkeit dös unbehandelten Kokses) - 0,01»

BAD ORlQiNAl-

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Tabelle 1

Gew.-Verlust/min

Kokssort*

H e ricunf t i—

Probe 1

Probe 2

Probe 3

Probe 4

beh.

unbeh.i beh.

üiniieh. j beh»

unbeh. | beh.

ts

B (40-60 mm)

C
B (60-80 mm)

D
E
F
G
E
I
J
K
L
M
N

USA

Italien
England
Italien
England
England

USA

England
England
England
England
England
England

Polen
England

0,075 0,048

0,170 0,040 0,058 0,100 0,130 0,14-9

0,359 0,115 0,150 0,279 0,320 0,134 0,035 0,096

0,090
0,234
0,068
0,068
0,121
0,272
0,177
0,561
0,178
O,3?0

0,4-33
0,201
0,078

3,100 0,088 0,120 0,082 0,069 0,084 0,127 0,166 0,500 0,146 0,151 0,282 0,266 0,057 0,144

0,240 0,174

0,185 0,150 0,14-1

0,104

0,213 0,210 0,679 0,198 0,373 0,445 0,416

0,151 0,300

0,074 0,088 0,246 0,066 0,130 0,091 0,094 0,122 0,313 0,250 0,350 0,450 0,4-13

0,151 0,164

0,109 0,16t

0,409 0,120 0,237 0,116 0,120 0,203

0,348

0,677 0,573 0,434·

0,219 0,405

0,072

0,065

0,111

0,079

0,120

0,051

0,085

0,119

0,289

0,154

0,255

0,595

0,312

beh. m erfindungsgemäß vorbehandelte Proben unbeh. * unbehandelte Proben

unbeh.

0,128

0,139

0,290

0,131

0,254 0,·

Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt die Wirkung eines durch Behandlung mit einer Borsäurelösung entaktivierten Kokses in einem Zink/Blei-Schachtofen» Wie aus der Tabelle 2 und Pig,2 zu ersehen ist, erbringt die Verwendung von entaktiviertem Koks im Ofen wesentliche Vorteile, vor allem ein konstanteres CO/CO2-Verhältnis während des Ofenbetriebes und verbesserte Schlacken- und Herdcharakteristiken,

Ss wurden zwei Versuchsreihen im Ofen durchgeführt, und zwar eine mit Hüttenkoksbrikettes ohne überzug eines anorganischen Salzes und die andere aus den gleichen, jedoch mit einem Uberiug eines anorganischen Salzes (aus 2,5-%iger Borsnurelö« sung) versehenen Hiittenkoksbriketts,

Die Einflüsse dieser beiden Bedingungen auf den Ofengang gehen aus der Tabelle 2 hervor, in welcher der Fall/1 sich auf die Versuche mit nicht vorbehandeltem Koke und der Kali 2 sich auf die Versuche mit einen anorganischen überzug aufweisenden Briketts bezieht» Das mit diesen beiden Fällen verbundene CO/COo-Verhältnis ergibt sich aus Fig»2,

Da die Reaktionsfähigkeit des Kokses durch seine Reaktion mit CO2 unter Bildung ^von CO (d.h, C + CO^ -—-.-> 2 CO) bestimmt wird, ist das CO/COp-Verhältnis ein Maßstab für die Ofenarbeit zum Erschmelze» der Zink/JBlei-"5rze* Die in beiden Fällen hierbei auftretenden Nebenerscheinungen ainl in der Tabelle 2 iusasircengestellt worden,

/iUSi den beiden 'ji'enversucbsreihea ergibt eich somit, daß der Wirkungsgrad byic ^i-Bchznt-laen von c-xjdi-scr-en Zink/Blei—Erzen in einem üch·^¹:; t^fen durch die eine g-^siftlte Verminderung der iifcaktierrxfah -...-;,;... i I des EvlLSoa b<--?,d Kk :m ■:.-.■ Hilda.ag eines Schutft-« obiiMiigef; <%„t ■.;,■-,· t-ύί.::¹ erηϊχ. ai_Äa/öü-?r L.:,i,z.. ^ iioicefläohea vor "■^;;5...ibr.in_i;Vv i;.-, ,;· ,, .. ^s;·· ···:■.; i ... ■■)*■■■■, ^r, f·.·;· .■■.,■■■ .■'.',.* c i¹; ferbeasert wird*

It 9 δ / 7/09 >b —-

BAD

TabeLie 2

Ko ks co ok b L ν I bä t bei 1000 ⁰O

Herdbeschaffenheib

Vi ch lack on beschaff enheLfc

BesohafferihoLb dos Oferi3chachboa

FaLL 1 (unbeh, Koka)

0,250 Gew.-%
VöfLuab/niLii

BChLecht

starke Ariijj
uri^LoLohmafiLge
Aufnahme der
Charge Lm Ofenkopf
wog on μ bark nun-·
gfUiüL* Charge Lm.
Ofen

Fall 2 (beh. Koks)

Veriusb/mLn

no rmaL

normal

kaLne insäbze; koln HöngembLei« bon der Charge Lm Oftjn und nor>« maLu BegLchbung

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1, Verfahren ium Betrieb eines Zink- oder Zink/Blei-Schachtofens, der mit oxydischen Zink- und/oder Zink/Blel-Erzen zusammen mit einem grobstüoklgon Kohlenstoff träger als wärmeliefernden Brennstoff und als Reduktionsmittel beschickt wird und In den Heißwind von unten nach oben eingeblasen wird, d a durch gekennzeichnet, daß ein einer seine Reaktionsfähigkeit mit Kohlendioxid bei 1000 ⁰G vermindernde Vorbehandlung unterzogener stückiger Kohluns to ff träger benutzt wird,

   2» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenstoff träger vorbeh'indelter Hüttenkoks üblicher.» Gtückltfkelfc benutzt wird,

   5» Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekonnzeichnet, daß als Kohlenstoffträger vorbehandelte Briketts aus verhältnismäßig kleinkörnigem Material benutzt werden.

   4, Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der stückige Brennstoff vor seiner Einführung in den Ofen mit einer den Zutritt von Kohlendioxyd im oberen Ofenteil verhütenden bzw. erschwerenden Schutzschicht, welche die einzelnen Stücke vollständig und/oder deren Poren- und Hohlraumwandungen überzieht, vergehen wird,

   5, Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff alt einer anorganischen, den Sdiimelzprozeß nicht beeinflussenden Schlussschicht versehen wird.

   6, /erfahren nach den Ansprüchen 4- und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff mit einer wäßrigen Lösung oder Suspension einer anorganischen Säure, fiaae oder eines anorganischen liaises vorbehandelt und anschließend unter Hinterlassung einer Uchutischicht getrocknet und/oder erwärmt wird·

   109827/0918 bad original

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als anorganische Säure Borsäure "benutzt wird«

   8_a Verfaliren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als basische Verbindung Calciumoxyd oder «hydro xyd benutzt wird,

   9« Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Salz ein Carbonat, Silicat oder Borat, wie Galciumcarbonat, Natriumsilicat oder Borax, benutzt wird,

   10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stückige Brennstoff mit einer aus kleinporigem oder porenfreiea Kohlenstoff bestehenden Schutzschicht überzogen wird,

   11« Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der stückige Brennstoff vor seiner Einführung in den Schachtofen mit flüssigem Teer oder Pech behandelt und anschließend zwecks Abtreibung flüchtiger Bestandteile und Bildung eines kleinporigen oder porenfreien Kohlenstoffrückstandes als Schutzschicht erwärmt wird_e

   gekennzeichnet,daß 12, Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 11, dadurch/üblicher Hüttenkoks in die wäßrige Lösung oder Suspension biw» den geschmolzenen Teer oder das Pech eingetaucht bzw» daeit besprüht und anschließend zwecks Bildung der Schutzschicht und Vorwärmung erhitzt wird*

   13· Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß warmgepreßte Briketts in die wäßrige Lösung biw» Suspension eingetaucht oder mit dieser besprüht und hierbei warm gehalten und im Yorgewärmten Zustand in den Ofen eingeführte werden.

   Verfall reu nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß den Briketts υογ ihrer Verpressuag eine geeignete anorganische Säure* Base oder ein anorganisches SaI* als Mittel »ur Bildung einer 3«hut*schicht innerhalb der Briketts zugesetzt wird·

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