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Gewinnung von messing und Zink aus metallurgischen Rückständen Die
Erfindung betrifft die Wiedergewinnung von sowohl Messing als auch Zink aus metallurgischen
Rückständen, insbesondere aus jene Metalle enthaltenden und Zinkoxidhaltige Schlacke
aufweisenden metallurgischen Rückständen. Beispiele für metallurgische Rückstände,
aus welchen sowohl messing als auch Zink erfindungsgemäß zurückgewonnen werden kann,
sind Schlackenabstriche aus Messingschmelzöfen, Schlackenabstriche aus Messinglegierungsöfen,
Schlacke aus Messingschmelzöfen, Schlacke aus Messingraffinationsöfen, zinkhaltige
Schlacke aus Kupferraffinerien, zinkhaltige Schlacke aus Kupferschmelzern, usw.
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Bisher führte die Behandlung von Rückständen wie der oben erwähnten
nicht zur wiedergewinnung von sowohl tviessing als auch Zink. Eine Verfahrensweise
bestand darin, den rückstand in einer Kupferraffinerie zu behandeln, wobei nur das
vorliegende Kupfermetall wiedergewonnen wurde. in diesem Fall ging alles Zink verloren,
sowohl das Zink in der Schlacke als Zinkoxid als auch das in dem vorhandenen metallischen
Messing enthaltene Zinkmetall. Einwe andere Verfahrensweise war die Behandlung des
Rückstandes in einem Messingschmelzer. Bei dieser Behandlung wurde der mit Schmelzmittel
gemischte Riickstand unter Bildung einer flüssigen schlacke erschmolzen, was ein
Verschmelzen des im Rückstand erhaltenen metallischen bessings und Durchsickern
durch
die flüssige Schalcke und Bildung einer etallschicht erlaubte. Diese Arbeitsweise
gewann das metallische essing wieder, jedoch ging das Zink in Form von Zinkoxid
in der Schlacke verloren, wenn die Schlacke abgestochen wurde.
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Erfindungsgemäß wurde die wiedergewinnung von sowohl Messing als auch
Zink aus metallurgischen Rückständen der oben beschriebenen Typen angestrebt. Es
wird ein Verfahren zur iedergewinnung von sowohl Messing als auch Zink aus metallurgischen
Rückständen vorgeschlagen, welche jene Metalle enthalten und Zinkoxidhaltige Schlacke
aufweisen; dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Rückstand in
einen Ofen füllt, den Rückstand in einem solcnen Ofen bis zu etwa 12500 (J erhitzt,
wobei das Messing, welches bei dieser Temperatur geschmolzen ist, auf den Boden
des Ofens absinkt, Kohlenstoffmaterial zugibt, wobei das Zinkoxid in der behlacke
zu Zinkmetall in Dampfform reduziert wird, den Zinkdanipf abzieht und kondensiert,
die geschmolzene Schlacke aus dem Ofen absticht und das geschmolzene Messing aus
dem Ofen abaticht. Schmelzmittel kann und wird noralerweise zum ieackstand gegeben,
um die Schlacke fließfähiger zu machen, obwohl unter gewissen Umständen die Zugabe
von Jchmelzmitteln nicht notwendig zu sein braucht. wenn Schmelzmittel zugegeben
wird, kann es mindestens ein Material der folgenden sein: Gebrannter Kalk, Siliziumdioxid
bzw. Kieselsäure, Glasabfall, Borax, Rasorit und Colemanit. Das Kohlenstoffreduktionsmittel
kann mindestens eines der folgenden Materialien sein: Metallurgischer Koks, Petrolkoks,
bituminöse Kohle, Anthrazitkohle und Graphit, Der Zinkdampf wird aus dem Ofen durch
eine erste Ausgangsleitung abgezogen, die Schlacke wird, nachdem mindestens der
größere Teil des darin enthaltenen Zinkoxids zu Zink in Dampfform reduziert worden
ist, aus der Oren durch einen zweiten Ausgang und das geschmolzene Messing aus dem
Ofen durch einen dritten Ausgang abgezogen. Der Ofen ist vorzugsweise ein elektrischer
Lichtbogenofen, obwohl ein gasbefeuerter Ofen oder ein Induktionsofen verwendet
werden kann-
Beispiele für sperielle metallurgische Rückstände,
aus welchen erfindungsgemäß sowohl Messing als auch Zink gewonnen werden kann, sind
Schlacke aus einem Messingschmelzer, welche Schlacke etwa 15 % metallisches Messing
und d5 «,» Zink als ZinKoxid enthaltende Schlacke enthält, Schlackenabstriche aus
einem Messingschmelzofen, welche Schlackenabstriche aus annähernd 50 % metallischem
essing und 50 » Zink als Zinkoxid enthaltende Schlacke bestehen, und Erzabfälle
aus einem Messingskonzentrierungswerk, welche Erzabfälle aus etwa 1,5 % metallischem
Messing und einem Rest Jcn.lackeriickstand bestehen, der etwa 35 % Zink in horm
von Zinkoxid enthält.
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Das den Zink-führenden Rückstand, das kohlenstoffhaltige Reduktionsmaterial
und gegebenenfalls Schmelzmittel enthaltende Gemisch kann in einen elektrischen
Lichtbogenofen gegeben werden. nach Schmelzen unter Bildung einer flrjsaigen Schlacke
sinken die metallischen Bestandteile, wie Kupfer, Messing usw., durcn die Schlacke
auf den Boden des ofens ab. Unterhalb der Schlackenschicht bildet sich dann eine
Ietallschicht. Das oben auf der Schlacke schwimmende kohlenstoffhaltige Xeduktionsmaterial
reduziert das Zinkoxid in der schlacke unter Bildung von Zinkdampf und Sohlenmonoxidgas.
Die den Zinkdampf enthaltenden Ofengase verlassen den Ofen über zweckmäßige Anzüge.
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Der Zinkdampf wird dann mittels eines der üblichen metallurgischen
Verfahren zu massiven Zinkmetall kondensiert. Das Beschickungsgemisch wird dem oberen
Teil des Schlackebades periodisch zugegeben. In ausgewahlten Zeitintervallen werden
die Schlacke und Metall getrennt aus dem Ofen abgestochen.
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er Zindampf ird kontinuierlich erzeugt und entfernt.
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Die Elektroden des elektrischen Lichtbodenofens tauchen normalerweise
in aie Schlackeschicht ein, und der Ofen wird unter Benutzung der Schlacke als Widerstandsheizung
betrieben. Wenn unter bestimmten Umständen die Schlacke einen zu hohen iderstand
aufweist, wird oben auf die Schlacke eine kohlenstoffnaltige Schicht aufgesetzt.
Da der Kohlenstoff einen geringeren
iderstand als die Schlacke aufweist,
flieht mehr elektrischer Strom durch den Kohlenstoff, wodurch dem Ofen mehr Wärme
zugeführt wird. Es ist auch möglich, mit den Elektroden oberhalb des Schlackebades
zu arbeiten und einen Licntbogen zum Bad herzustellen, wobei die Beschickung mittels
Strahlung aus dem Lichtbogen erhitzt wird.
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Die Durchführbarkeit der Erfindung wird anhand der im folgenden beschriebenen
Arbeitsweise erläutert. Ein Zink-führender Schlackenrückstand aus einem Messingschmelzofen
wurde analysiert und enthielt 33,45 % Zink und 1,34 % Kupfer. 8,165 kg dieses Materials
wurden in einen zylindrischen Graphittiegel, 21,6 cm tief und 17,8 cm Innendurchmesser,
gefüllt. Der Tiegel wurde in einen Induktionsofen gesetzt und die Beschickung bei
einer Leistung von 30 kW niedergeschmolzen. 0,907 kg Anthrazitkohle wurden zur Beschickung
gegeben und die Leistung auf 10 kW gedrosselt. Das Zinkoxid in der Schlacke wurde
zu Zink reduziert, verdampft und konnte den Ofen verlassen. Die bndzusammensetzung
der Schlacke war 1,12 % Zink und 0,23 % Kupfer.
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Es wurden mehrere Tests dieses Rückstandes in der soeben bechriebenen
Weise durchgeführt. Die Endschlacken enthielten entsprechend 0,71 , 0,15 und 0,24
, Zink und 0,22 , 0,05 * und weniger als 0,01% Kupfer. Derartige Tests zeigen, daß
Zink aus Schlackerückständen der zur Diskussion stehenden Typen durch Anwendung
der Erfindung entfernt werden kann.
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Andere Tests wurden mit Schlackenabstrichen aus einem iiiessingschmelzofen
durchgeführt. Diese Schlackenabstriche zeigten bei analyse 46,9 % Zink und 3d,5
% tupfer und enthielten sowohl Schlacke als auch Metall. Der metallische Teil lag
in Form von Messingtröpfchen vor und zeigte bei Analyse 20,2 % Zink und 75,5 % unter.
Sie Schlackenabstriche waren zu 51 ,tfT metallischer Natur. Der nichtmetallische
Teil zeigte bei Analyse 74,6 % Zink. 3,629 kg Schlackenabstriche zusammen mit 0,907
kg wasserfreiem Rasorit als Schmelzmittel wurden zusammen in einen Ton-Graphittiegel
gegeben. Der Tiegel wurde in einen
gasbefeuerten Tiegelofen gesetzt.
Als die Beschickung geschmolzen war, wurden X,454 kg Anthrazitkohle zugesetzt. Die
Temperatur betrug etwa 1250°C. Das Zink in der Schlacke wurde kontinuierlich abgedampft.
Gegen Ende des Tests wurden 1,68 kg metallisches material entfernt und analysiert,
es enthielt 83,5 % Kupfer und 11,2 % Zink. Die gebildete Schlacke wurde analysiert
und enthielt 1,25 % Zink. Ein ähnlicher Test zeigte eine Endschlacke-Analyse von
0,64 % Zink. Dies bedeutet, daß etwa 99 % des Zinks in dem Schlacketeil der Beschickung
durch Reduktion und Verdampfung entfernt worden waren. Somit konnte die Anwendbarkeit
der Erfindung auf die wiedergewinnung von Zink aus Messingwerk-Schlackeabstrichen
demontiert werden.
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Wenn auch hier bestimmte zur Zeit bevorzugte Verfahren zur praktischen
Durchführung der Erfindung beschrieben worden sind, so sei ausdrücklich angemerkt,
daß die Erfindung selbstverständlich nicht hierauf beschränkt bleiben soll, sondern
in anderer Weise verschiedentlich durchgeführt werden kann innerhalD des Rahmens
der folgenden tnspriiche.
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Patentansprüche