DE225688C

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Publication number: DE225688C
Application number: DENDAT225688D
Authority: DE
Publication date: 1900-01-01

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 225688 -KLASSE 40«. GRUPPE

FRIEDRICH CW. TIMM in HAMBURG.

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Metallen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. Oktober 1908 ab.

Es sind bereits Verfahren zur Gewinnung von Metallen bekannt, bei denen flüssige Schmelzen eine Säule aus glühenden Kohlenstoff stücken durchfließen. Nach dem einen dieser Verfahren wird die Wärme für' die Metallreduktion durch die vorher hoch über die Reaktionstemperatur erhitzte Schmelze beschafft, ohne daß der Kohlenstoff von Luft durchströmt wird, während nach einem anderen Verfahren diese Wärmemenge durch Verbrennen von Kohlenstoff mittels Luft während der Reduktion beschafft wird. In beiden Fällen handelt es sich also um eine kontinuierliche Arbeitsweise.

Von dem bekannten Verfahren unterscheidet sich der Gegenstand der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß abwechselnd Metall reduziert und die für die Reduktion erforderliche Wärme durch Hindurchleiten von Luft durch die Säule von glühenden Kohlen erzeugt wird. Dieses abwechselnde Arbeiten: Reduzieren von Metall einerseits und Warmblasen andererseits erfolgt also in ganz ähnlicher Weise, wie es bei der Herstellung von Wassergas an sich bekannt ist.

Die Gewinnung von Metallen geschieht nach

dem vorliegenden Verfahren in folgender Weise:

Die betreffenden Metallverbindungen werden

zusammen mit den etwa vorhandenen Beimengungen oder erforderlichen Zuschlägen in eine flüssige Schmelze übergeführt und durch einen mit vorher hocherhitzten Kohlenstoffstücken gefüllten Ofen geleitet, wobei sich das Metall reduziert. Sobald dann die Reaktion beginnt, weniger vollkommen zu ver-45

laufen, denn die für die Metallreduktion erforderliche Wärme wird dem Kohlenstoff entzogen, dessen Temperatur sinkt also, stellt man den Zufluß der Schmelze ab und leitet dann Luft durch den Ofen. Nach einem gewissen Zeitraum, beispielsweise 2 bis 5 Minuten, sind die Kohlenstoffstücke wieder genügend hoch erhitzt. Dann stellt man die Luft ab und leitet wieder flüssige Schmelze ein.

In Fig. ι ist eine zur Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung für den Fall, daß flüchtige Metalle gewonnen werden sollen, beispielsweise dargestellt. Der Kohlenstoff wird dem Ofen durch den Trichter A, der mit einem dicht schließenden Deckel versehen ist, zugeführt und ständig auf ungefähr derselben Schütthöhe gehalten. Die Verbrennungsluft tritt aus der Zuleitung bei geöffneter Klappe B in den Ringkanal C und aus diesem durch mehrere Windformen in den Ofen, wo sie einen Teil des Kohlenstoffes vorwiegend zu Kohlensäure oder Kohlenoxyd, je nach Druck und Temperatur, verbrennt. Die entstehenden Gase verlassen den Ofen bei geöffnetem Schieber D durch den dargestellten Schornstein.

Die zu behandelnde Schmelze fließt durch die Rinne E zu und gelangt durch einen abdichtenden Sumpf in den Ofen, den die von Metall befreite Schlacke durch das ebenfalls mit einem Sumpfe abgedichtete Stichloch / verläßt. Die während des Durchfließens infolge der Reduktion entstandenen Metalldämpfe und Gase (Kohlenoxyd) entweichen durch

mehrere Öffnungen in den Ringkanal F und werden in der bei H angeschlossenen Kondensation zu flüssigem Metall verdichtet oder in dem nicht kondensierbaren Teile entweichen gelassen. Der Schieber G ist während der Reduktion geöffnet, während des Warmblasens dagegen geschlossen.

Die Zeichnung zeigt für die verschiedenen Absperrvorrichtungen die während der Metallreduktion eingenommene Stellung. Soll »warm geblasen« werden, so wird der Schlackenzufluß unterbrochen, Klappe B und Schieber D werden, geöffnet, und Schieber G wird geschlossen. Das vorliegende Verfahren läßt sich mit besonderem Vorteile bei der Verarbeitung mancher feinkörniger Erze, Zwischenerzeugnisse der Aufbereitung, Tailings, Röstabbrände u. dgl. in der Form ausführen, daß die Gase der Warmblasperiode nach Zuführung von Sekundärluft zur Verbrennung des vorhandenen Kohlenoxyds die Einschmelzung der Metallverbindungen in einem dem Reduktionsofen vorgelagertem Flammofen bewirken.
Man vermeidet auf diese Weise das beim üblichen Verschmelzen im Schachtofen für derartige feinkörnige Stoffe sonst erforderliche Brikettieren und kommt für die gesamte Verhüttung mit dem im Reduktionsofen so wie so verbrauchten Kohlenstoff aus. Ein etwaiger Überschuß an Gasen kann in bekannter Weise zur Beheizung von Dampfkesseln, Winderhitzern, Erztrocknern, Röstöfen u. dgl. dienen, während andererseits eine für das Schmelzen im Flammofen ungenügende Menge von Warmblasgasen durch besonders erzeugtes Gas ergänzt wird. Zweckmäßig verwendet man bei einer solchen Arbeitsweise zwei oder mehrere Reduktionsöfen, von denen regelmäßig einer warm geblasen wird. Es steht dann ununterbrachen Heizgas für den Flammofen zur Verfügung.

Eine besondere Ausführungsform des Verfahrens soll im folgenden an Hand einer dazu dienenden und in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung beschrieben werden. Hierbei leitet man die Gase der Warmblasperiode eines Ofenschachtes bei geeigneter Stellung der Absperrvorrichtungen durch einen Kanal Q in einen zweiten unmittelbar daneben aufgestellten, durchaus gleichartigen Ofen und verbrennt sie hier durch Sekundärluft, die den Ringkanälen M₁, M₂ bei geöffneten Klappen L₁, L₂ entnommen wird. Hierdurch kommen die auf den Rosten K₁, K₂ (wassergekühlten Röhren) lagernden Rohstoffe zum Schmelzen und tropfen auf den darunter befindlichen, durch voraufgegangenes Warmblasen hoch erhitzten Kohlenstoff, der die Reduktion des Metalles bewirkt.

Die Bezeichnung gleichartiger Teile ist im übrigen dieselbe wie in Fig. 1. In der abgebildeten Stellung nehmen die Gase der Warmblasperiode den durch Pfeile angedeuteten Weg. Dabei sind also geschlossen: B₂, G₁, L₁ und O₁, dagegen sind geöffnet: B₁, G₂₁L₂ und O₂. Nach Verlauf einer durch die Erfahrung ermittelten Zeit werden dann diese beiden Gruppen von Absperrvorrichtungen in ihrer Wirkung vertauscht, so daß die vorher geöffnete Gruppe jetzt geschlosesn ist und umgekehrt. Während also vorher in dem linken Ofen warm geblasen und in dem rechten reduziert wurde, haben jetzt beide Öfen ihre Wirkungsweise getauscht. Dabei ist es zweckmäßig, die beiden Gruppen von Absperrvorrichtungen nicht zusammen auf einmal umzulegen, sondern eine Zwischenstellung für einen Augenblick zu wählen, währenddessen noch geringere Mengen von Schmelze abtropfen, um hierdurch einen Metallverlust zu vermeiden. Solange die Zufuhr von Gasen aussetzt, wird auch keine Schmelze erzeugt, es gelangt davon also auch nichts in die darunter befindliche und gerade beheizte .Kohlenstoffschicht. Durch ständige Zufuhr von Koks und Rohstoff (durch Türen P₁, P₂) erhält man diese auf ungefähr derselben Schütthöhe.

Durch verschieden weites öffnen der Schieber G₁, G₂ hat man es in der Hand, außer den Metalldämpfen und dem bei deren Erzeugung gebildeten Kohlenoxyd noch mehr oder weniger von den Gasen der Warmblasperiode in die Kondensation zu leiten. Hierdurch läßt es sich auch erreichen, daß vor dem jeweiligen Umschalten die in den Zwischenräumen der Koksstücke verbliebenen Metalldämpfe gewissermaßen ausgespült werden. Den gleichen Erfolg kann man auch durch verschieden weites öffnen des Auslasses der Kondensation erreichen. too

Das vorliegende Verfahren ist besonders zur Gewinnung der verschiedenen flüchtigen Metalle geeignet, die sonst entweder durch den kostspieligen Retortenbetrieb gewonnen werden oder im Hochofenbetriebe erhebliche Verluste in der Form von Gichtstaub erleiden. Treten daneben oder auch ausschließlich solche Metalle auf, die bei den Ofentemperaturen nicht flüchtig sind, · so erfolgt deren Trennung von der leichteren Schlacke in bekannter Weise, sei es im Ofen oder sei es nach dessen Verlassen.

Auch der Grad der Flüchtigkeit der verschiedenen Metalle bei der Ofentemperatur entscheidet ebenso wie diese darüber, an weleher Stelle die Gewinnung erfolgt. Es destilliert deshalb, um die Metalle Zink, Blei und Silber als Beispiel anzuführen; bei der Verarbeitung eines silberhaltigen Zinkbleierzes oder einer zinkhaltigen Bleiofenschlacke das Zink, während das Blei je nach dem Mengenverhältnis zum größeren Teile mit übergeht

oder sich als flüssiges Metall im Ofen absetzt, und das Silber sich ähnlich verhält.

Die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung läßt sich noch dahin abändern, daß Koks und Rohstoff nicht getrennt voneinander, sondern in üblicher Weise vermischt dem Ofen zugeführt werden. Die durch Fortfall des Rostes dann eingetretene Vereinfachung hat aber den Nachteil, daß Schmelzen und Reduzieren nicht mehr so scharf geschieden sind. Der hieraus folgende Metallverlust weist einer solchen Vorrichtung nur solche Plätze zu, wo das Metall des Rohstoffes niedrig bewertet wird.

Eine weitere Abänderung der beschriebenen Vorrichtung besteht darin,. daß bei gleichzeitiger Begichtung mit Koks und Rohstoff ein einziger Öfen benutzt wird, in dessen Inneren ein Rohr zur Abführung der Warmblasgase angeordnet ist. Die Zuführung der zum eigentlichen Schmelzen dienenden Luft erfolgt dann in. einer höheren Zone. Auch hier wechseln naturgemäß Schmelzen und Warmblasen bei gleichzeitigem Reduzieren miteinander ab, wie es bei den anderen Einrichtungen beschrieben wurde.

Als Ergänzung des Vorstehenden sei noch erwähnt, daß der meistens gebrauchte Ausdruck »Koks« durchaus nicht die gleichwertige Verwendung von Holz oder Kohle ausschließt, denn deren destillierende Bestandteile lassen sich z. B. in der Vorrichtung gemäß Fig. 2 vollständig durch die Verbrennung zum Schmelzen von Rohstoff ausnutzen. In allen Fällen bedeutet die Anwendung von erhitztem Geblase winde beim Warmblasen und auch beim Verbrennen der hierbei entstandenen Gase erhebliche Vorteile.

Claims

Pate nt-An Sprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Metallen, besonders solcher, die sich leicht verflüchtigen, durch Hindurchleiten der geschmolzenen Rohstoffe durch einen mit glühenden Kohlenstoffstücken gefüllten Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß der Säule aus glühenden Kohlenstoffstücken abwechselnd durch die durchfließende Schmelze bei abgestellter Luftzufuhr unter Metallreduktion Wärme entzogen und durch eingeführte Luft bei abgestelltem Zufluß von Schmelze Wärme zugeführt wird.

2. Ausführungsart des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase der Warmblasperiode nach Zuführung von Sekundärluft zum Niederschmelzen von kleinstückigen Rohstoffen im Flammofen benutzt werden.

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gleichartige öfen wechselweise derart miteinander in Verbindung stehen, daß die beim Warmblasen in einem Schachte gebildeten Gase nach Zuführung von Sekundärluft zum Niederschmelzen von Rohstoff in einem anderen Schachte mit unter dem Schmelzräume liegenden Reduktionsraume dienen.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein inneres Rohr zur Abführung der in der Warmblasperiode gebildeten Gase angeordnet ist, und daß die öffnungen zur Zuführung der die Schmelzwärme erzeugenden Luft oberhalb derjenigen für das Warmblasen liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.