DE2548471B2 - Verfahren zum vermeiden der oxydation von fluessigem zink - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vermeiden der Oxydation oder, genauer, der Wiederoxydation von flüssigem Zink. Es ist bekannt, daß die Verarbeitungsschritte, die auf die Erzeugung des Zinks folgen, wie die Destillation, die Herstellung von Legierungen oder der Barrenguß, den Aufenthalt des Metalls in zahlreichen Temperaturhalteöfen oder Wiederaufschmelzöfen erfordern. Diese allgemein »Flammofen« genannten öfen werden durch einen oder mehrere Brenner beheizt, dessen bzw. deren Flamme das Zinkschmelzbad überstreicht, wobei die Temperatur des letzteren meistens oberhalb 500 C liegt. Nun bilden sich in diesen öfen erhebliche Mengen von Kratzen, die zum überwiegenden Teil aus Oxiden bestehen.

Dieser Tatbestand stellt die Verarbeiter vor schwere Probleme, die im folgenden erläutert werden.

Zunächst werden die gebildeten Oxide während der gesamten Arbeitsgänge von Hand abgestrichen, was eine äußerst lästige Arbeit für die betroffenen Arbeiter darstellt und außerdem den Gestehungspreis nicht nur wegen der hohen Arbeitskraftkosten, sondern auch wegen der Wärmeverluste durch die offenen Türen während des Abstreichens in ungünstiger Weise steigert.

Andererseits verringert die Reoxydation des Zinks die Produktivität, da man die Oxide zum Eingang der Sinteranlage rückführen muß. Außerdem nehmen die Kratzen den Platz des flüssigen Zinks ein und hindern wegen ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit die normale Erhitzung des Zinks mittels des oder der Brenner, die bekanntlich oberhalb der Badoberfläche angeordnet sind.

Schließlich ist die Leistung der verwendeten Brenner verhältnismäßig schwach, z. B. in der Größenordnung von 10^e kcal/h, und zur Vereinfachung ihres Einsatzes werden sie mit Hausheizöl gespeist. >Jun wäre es aus offensichtlichen wirtschaftlichen Gründen und insbesondere in Zeiten einer Energiekrise wünschenswert, Erdgas, wie das aus Holland stammende, zu verwenden, doch zeigten alle Versuche, daß ein solches Gas sehr erhebliche Krätzemengen zur Folge hat.

Was oben hinsichtlich der unmittelbar auf die Erzeugung des Zinks folgenden Verarbeitungsschritte, wie Herstellung von Legierungen oder Barrenguß, angegeben wurde, gilt ebenfalls für andere Verfahren, wo flüssiges Zink bei einer Temperatur oberhalb von 500"C vorliegt. Dies ist z. B. bei der Verzinkung von Silizium-Eisen- oder -Stahlblechen der Fall, die bekanntlich bei einer höheren Temperatur als die übliche Verzinkung stattfindet.

Selbstverständlich wurden schon zahlreiche Anstrengungen unternommen, um das beschriebene Problem zu lösen. So hat man vergeblich versucht, sorgfältig sämtliche Eingänge zu verstopfen, durch die Sekundärluft in die öfen eindringen könnte, um den Gehalt ihrer Atmosphäre an freiem Sauerstoff möglichst weitgehend zu verringern. Andere Versuche richteten sich auf die Regulierung der Brenner und sogar auf die besondere Anpassung der Flammofen selbst an Erdgas, doch wurden die Versuche nicht von Erfolg gekrönt, und man kann sagen, daß die obigen Schwierigkeiten bisher nicht überwunden worden sind. Darüber hinaus ist darauf hinzuweisen, daß die Oyxdation sogar in Gegenwart von reduzierenden Rauchgasen auftritt, die von der Verbrennung des Erdgases stammen.

Im Hinblick auf das Vorstehende liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vermeiden der Oxydation von flüssigem Zink in den Flammofen zu entwickeln, die mit Erdgas gespeist werden. Mit anderen Worten läßt sich als Ziel der Erfindung auch ein Verfahren bezeichnen, das den Betrieb solcher öfen durch die Verringerung der Menge an dabei gebildeten Krätzen verbessert. Außerdem soll das erfindungsgemäß zu entwickelnde Verfahren einfach und unaufwendig durchführbar sein.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zum Vermeiden der Oxydation von flüssigem Zink in den mit Erdgaß beheizten Flammofen, mit dem Kennzeichen, daß man in die Ofenatmosphäre eine Schwefeldioxidmenge von 0,01 bis 0,04 Volumprozent einbläst. Vorzugsweise beträgt die Schwefeldioxideinblasmenge etwa 0,02 Volumprozent.

Fachleute verstehen leicht, wie überraschend dieser Effekt ist. Tatsächlich ist es nach der Literatur, insbesondere Pascal, »Traite de Chimie Minorale«, Bd. XlII, S. 1229, an sich bekannt, daß Schwefeldioxid (SO₂) gegenüber flüssigem Zink oxydierend ist. Man versteht also nicht, weshalb das erfindungsgemäß vorgeschlagene Einblasen von SO₂, statt zur Bildung von Krätzen, die in gewisser Weise die Oxydation veranschaulicht, beizutragen, im Gegensatz dazu die Bildung dieser Kratzen unterdrückt oder wenigstens sehr stark verringert.

Ohne daß die Anmelderin beabsichtigt, sich auf irgendeine Theorie festzulegen, könnte eine Erklärung dieses erstaunlichen Ergebnisses darauf beruhen·, daß das Schwefeldioxid die Oxidationskinetik des flüssigen Zinks durch den Restsauerstoff der Rauchgase verlangsamt, was anscheinend bisher unbekannt war.

Wie dem auch sei, so ist es klar, daß die Ofenatmosphäre nicht zu oxydierend sein darf, was den Erfolg der erfindungsgemäßen Maßnahme beeinträch-

tigen könnte. Vorteilhaft wird der Gehalt der Ofen- Krätzen gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgen-

atmosphäre an Sauerstoff auf einem Wert unter etwa den Tabelle zusammengestellt.

1,5 Volumprozent gehalten, was selbstverständlich

leicht und bei Bedarf nach einer geeigneten Analyse SO₂-Einblasmenge

durch entsprechendes Einstellen des Durchsatzes an 5 (Volumprozent) 0 0,01 0,02 0.04

in den Ofen eingeblasener Verbrennungsluft verwirk- Gewicht der gebildeten

licht werden kann. Krätzen in 24 h (kg) 2400 110 0 30

Andererseits führt man erfindungsgemäß das Ein- Anmerkungen (1) (2) (3)

blasen von Schwefeldioxid in den Ofen vorzugsweise

durch Einblasen in die bzw. in der Verbrennungsluft io (1): Tatsächlich ist bereits der Gehalt der Ofendurch, was eine sehr einfache und wenig kostspielige rauchgase an Schwefeldioxid gleich 0,0005%, der von Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens der Verbrennung der dem Erdgas zugesetzten geruchdarstellt, erzeugenden Gase stammt.

Das folgende zahlenmäßige Beispiel ist nicht als (2): Berechnet aus der Menge der in 72 h gebildeten

beschränkend aufzufassen. Es ist lediglich dazu be- 15 Kratzen, d. h. 330 kg.

stimmt, den Fachleuten die Ergebnisse zu zeigen, die (3): Die Menge der gebildeten Krätzen war so ge-

man mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ring, daß es der Arbeiter nicht für erforderlich hielt,

erreichen kann. Kratze abzustreichen.

Diese Ergebnisse zeigen, daß das Einblasen von

η ■ · , 20 Schwefeldioxid gemäß der Erfindung in ganz erstaun-

P licher Weise die Verringerung der Oxydation des flüs-

Die vorliegenden Versuche wurden in einem Ofen sigen Zinks in den mit Erdgas betriebenen Flammofen

durchgeführt, der in einer Zinkproduktionsanlage und infolgedessen auch die fast völlige Unterdrückung

existierte und dazu bestimmt war, Destillationssäulen der Krätzenbildung in diesen öfen ermöglicht,
zu speisen. Dieser Ofen wies einen Gas/Öl-Misch- *5 Daraus ergibt sich gleichzeitig, daß das erfindungs-

brenner von der Firma »NORTH-AMERICAN, gemäße Verfahren die Verwendung des Erdgases zum

Serie Nr. 113-7« auf. Der Brenner wurde mit Erdgas Beheizen solcher öfen sinnvoll möglich macht, wäh-

gespeist, und sein Betrieb wurde derart reguliert, daß rend bisher diese Verwendung wegen der Bildung einer

die Rauchgase etwa 0,5 bis 1 % freien Sauerstoff ent- unzulässig großen Krätzemenge als nachteilig betrach-

hielten. Genauer ausgedrückt, wurde der Luftfaktor, 30 tet wurde. Offensichtlich bedeutet dieser Ersatz des

d. h. das Verhältnis zwischen der in den Ofen einge- üblichen Heizöls durch Erdgas wegen des niedrigeren

blasenen Luft und der stöchiometrisch erforderlichen Preises dieses Gases einen klären Vorteil. Außerdem

Menge, auf einem Wert unter 0,95 gehalten. erlangt dieser Vorteil noch eine besondere Bedeutung,

Der Ofen wurde mit kalten Zinkbarren in einer wenn eine Krisensituation die Versorgung an Erdöl-Menge von 55 t/Tag beschickt, und die Ausgangs- 35 produkten beeinträchtigt,
temperatur des flüssigen Zinks war 550^cC. Schließlich sei bemerkt, daß das beim erfindungs-

Um zu bestimmen, welcher Einfluß des erfindungs- gemäßen Verfahren verwendete Schwefeldioxid von

gemäßen Einblasens von Schwefeldioxid auf die aus einer Bleigießerei stammenden Saug- oder Schwach-

Oxydation des flüssigen Zinks und infolgedessen auf gasen geliefert werden kann, was einen offenbaren

die Bildung von Krätzen auftritt, wurden mehrere 4° wirtschaftlichen Vorteil darstellt.
Versuche mit verschiedenen SO₂-Gehalten durchge- Es ist klar, daß das verwendete Schwefeldioxid auch

führt, wobei das Gas in die Verbrennungsluft des durch die Verbrennung »in situ« jedes schwefelhaldgen

Ofens eingeblasen wurde. In jedem Fall wurde das Stoffs, insbesondere durch die Verbrennung von

Gewicht der während 24 Betriebsstunden erzeugten Schwefel selbst geliefert werden kann.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vermeiden der Oxydation von flüssigem Zink in den mit Erdgas beheizten Flammöfen, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Ofenatmosphäre eine Schwefeldioxidmenge von 0,01 bis 0,04 Volumprozent einbläst.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwefeldioxid-Einblasmenge etwa 0,02 Volumprozent beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Schwefeldioxid in der Verbrennungsluft einbläst.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gehalt der Ofenatmosphäre an freiem Sauerstoff auf einem Wert unter 1,5 Volumprozent hält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur so des flüssigen Zinks auf über 500° C hält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Einblasen verwendete Schwefeldioxid von aus einer Bleigießerei stammenden Schwachgasen geliefert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Einblasen verwendete Schwefeldioxid durch die Verbrennung eines Schwefel enthaltenden Stoffs geliefert wird.

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