DE288648C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Rösten von Zinkblende. Sie betrifft weiterhin eine Vorrichtung, welche zur Ausführung des Verfahrens besonders geeignet ist. Es war bisher technisch nicht möglich, Zinkblende durch direkte Verbrennung ihres Schwefels zu rösten, und zwar weil es Schwierigkeiten bietet, die hohe Temperatur zu erreichen, welche am Ende des Röstprozesses

ίο erforderlich ist, um das stets gebildete Zinksulfat zu zersetzen. Während der Endoperation bleibt ein kleiner Prozentsatz Schwefel im Erz, und von diesem kleinen Prozentsatz ist eine große Menge schon oxydiert und in Zinksulfat umgewandelt.

Um das Zinksulfat zu zersetzen, verfuhr man bisher gewöhnlich in der Weise, um die für diesen Zweck erforderliche hohe Temperatur durch die Verbrennung von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial zu erzielen, daß die Operation entweder in gewöhnlichen Röstöfen oder in Muffelöfen vorgenommen wurde. Um mit diesen Öfen vorteilhaft zu arbeiten, ist es indessen erforderlich, das Erz kräftig zu rühren, um die Erzteilchen in innige Berührung mit der Luft zu bringen, da die Oxydation des Schwefels lediglich durch die direkte Oberflächenwirkung erreicht wird. Damit aber die Rühröfen wirtschaftlich arbeiten, ist ein hoher Prozentsatz von Oxyden erforderlich, weil diese Gase gewöhnlich zu einer Schwefelsäureanlage zur Wiedergewinnung als Schwefelsäure geleitet werden. Diese Erfordernisse der Muffelöfen haben zu Konstruktionen geführt, welche außerordentlich kompliziert und kostspielig sind. Es ist insbesondere erforderlich, die Rührvorrichtung im Ofen gegen die Einwirkung der höhen darin herrschenden Temperaturen, welche bisweilen 1100⁰ C erreichen, zu schützen. Tatsächlich hat man es für nötig gefunden, die Rührvorrichtungen von Zeit zu Zeit vollständig zu entfernen, damit sie an der atmosphärischen Luft abkühlen können. Durch das häufige Öffnen und Schließen des Ofens zur Durchführung der Rührvorrichtung tritt aber so viel überschüssige Luft in den Ofen ein, daß er übermäßig abkühlt, die Oxydation herabgesetzt und die Schwefelgase unter das erforderliche Minimum verdünnt werden.

Man hat bereits vorgeschlagen, drehbare Muffeln, deren hohle Wände von Verbrennungsgasen durchstrichen werden und in welchen eine oxydierende Röstatmosphäre aufrechterhalten wird, zum Rösten verschiedener Stoffe zu verwenden. Indessen können die bekannten Muffeln dieser Art, zum »Totrösten« von Zinkblende nicht verwendet werden, und zwar vor allem deshalb, weil der Dissoziationspunkt von Zinksulfat, das sich im ersten Stadium des Verfahrens bildet, so hoch ist, daß eine entsprechend hohe Temperatur in einem derartigen Apparat nicht erzielt werden kann. Die Zersetzungstemperatur der

Zinksulfate liegt bei etwa 739⁰. Um nun eine . derartige hohe Temperatur innerhalb der bekannten drehbaren Muffel zu erhalten, müßte natürlich die Temperatur der Muffelwände auf eine entsprechend höhere Temperatur gebracht werden. Dies ist aber bei dem bekannten Apparat unmöglich. Infolgedessen eignet sich diese Vorrichtung auch nicht zum Rösten von Zinkblende.

Bei dem vorliegenden Verfahren wird nun die Zinkblende in eine drehbare Röstkammer eingeführt, in der in an sich bekannter Weise eine oxydierende Röstatmosphäre aufrechterhalten wird, während sich die Charge in Bewegung befindet. Es wird jedoch die Heizung der Röstkammer durch den Durchgang eines elektrischen Stromes durch die Ausfütterung der Röstkammer vorgenommen. Hierdurch wird in jedem Stadium des Verfahrens die Temperatur der Charge genau auf der zum Rösten von Zinkblende erforderlichen Temperatur gehalten. Weiterhin aber stellt man gleichzeitig neutrale Bedingungen zwischen Ausfütterung und der Charge während des Röstvorganges her.

Durch diese neuen Maßnahmen wird ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen zur Erzielung jeder gewünschten Temperatur zum Rösten von Zinkblende ohne Verbrennung von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial, wobei das Erz beständig ohne Hilfe vpn Rührvorrichtungen bewegt wird. Die für den Zweck erforderlichen zusätzlichen Wärmeeinheiten werden in unmittelbarer Berührung mit der zu behandelnden Zinkblende erzeugt, und die in den Ofen zur Oxydation des Schwefels eingeführte Luftmenge steht unter vollständiger Kontrolle, so daß nur so viel Luft zugeführt wird, als, zur Oxydation des Schwefels und zur richtigen Zusammensetzung der Abgase erforderlich ist, so daß sie später wirtschaftlich auf Schwefelsäure verarbeitet werden ,können. Die ganze Arbeit wird daher unter Bedingungen ausgeführt, welche einen hohen Wärmeeffekt liefern und die Verwendung von Handarbeit zum Rühren des Erzes ausschalten. " . '

In den beiliegenden Zeichnungen stellt
Fig. ι im Längsschnitt eine Form eines elektrischen Röstofens und seiner Verbindungsteile dar, welcher besonders geeignet zur Ausführung der Erfindung ist.

Fig. 2 ist eine Endansicht des Ofens, bei welcher einzelne Teile entfernt" sind.

Fig. 3 ist ein vertikaler Schnitt in Richtung der Linie A-A von Fig. 1.

Der Röstofen besteht aus einem zylindrischen Mantel k zweckmäßig aus Kesselblech, an welchem auf Rollen e liegende Führungsreifen d angebracht ■ sind. Der Ofen erhält seine Drehbewegung durch eine Transmission /, die mit dem Zahnrad g ineinandergreift, welches ein Element eines geeigneten Antriebes mit wechselnder Geschwindigkeit darstellt.

Der Ofen ist zweckmäßig horizontal ausgebildet und ist an einem Ende mit einer Platte h versehen, die eine mit einem Ring E versehene mittlere zylindrische Nabe Q trägt. Die Nabe Q erstreckt sich teilweise in die Ausflußöffnung L einer Staubkammer R. Der Ring £ ist zwischen der Nabe und der Wand der Staubkammer dicht eingepaßt, um den Luftzutritt an diesem Punkt soweit wie möglich herabzusetzen. DiePlatte h wird an dem Mantel k durch isolierende Bolzen i, welche durch den Winkel j hindurchgehen, der an dem Mantel vernietet ist, und durch den gleitbaren Ring I gehalten. Zwischen Ring / und Winkel j sind Federn m angeordnet. Diese Fe- dem in umfassen die Bolzen i-, wobei Mittel vorgesehen sind, um der Platte h eine verhältnismäßige Bewegungsfreiheit zu erteilen, welche mittels der langen Gewinde auf den Bolzen geregelt werden kann. Die Platte h ist weiterhin mit einem runden Vorsprung ν versehen, welcher den Kontakt mit einer Bürste y herstellt, die mit einem der äußeren Stromleiter verbunden ist.

Das entgegengesetzte Ende des Ofens ist mit einer Platte h' versehen, die mit dem Mantel k ähnlich wie die Platte h verbunden ist. Während die Platte h sorgfältig elektrisch von dem Mantel k isoliert ist, steht die Platte h' in elektrischer Verbindung mit dem Mantel k mit Hilfe der weichen U-förmigeii Kupferplatten G, welche abwechselnd mit den Bolzen i verbunden sind, wie dies Fig. 2 deutlich zeigt. Die Rückführung des äußeren Stromes, wenn ein direkter oder einphasiger Wechselstrom verwendet wird, kann mit dem Mantel k mittels der Bürste ζ Kontakt erhalten, die mit einem der Teile d in Verbindung steht.

Die Platte h' hat eine zentrale Bohrung F, durch welche ein Rohr C zur Einführung des oxydierenden Gases, zweckmäßig vorerhitzter Luft, in das Innere des Ofens hindurchgeht. Das Rohr C ist mit einer Klappe K versehen, um die dem Ofen zugeführte Luftmenge zu regeln, und weist einen, falls erforderlich, mit Asbest ausgefütterten Ring E' auf, welcher dicht mit der Platte h' abschließt.

Der Mantel k ist mit einer äußeren Ausfütterung von Ziegeln, zweckmäßig Silikatziegeln, α und einer inneren elektrisch leitenden Ausfütterung b versehen, welche sich durch die ganze Länge des Mantels erstreckt, so daß sie gegen die inneren Oberflächen der beiden Endplatten h und }%'■ anstößt. Die beiden Endplatten werden in elastischer, aber

fester mechanischer und elektrischer Berührung mit der leitenden Ausfütterung gehalten. Die leitende Ausfütterung besteht zweckmäßig aus einer Ausfütterung von Magnesit-

. 5 ziegeln, welche durch eine kleine Menge zugesetzten Graphits leitend gemacht sind. Die Ziegel werden in einen Mörtel gelegt, welcher aus öligem oder teerigem Material besteht, . welchem eine Mischung von 25 Gewichtsteilen Graphit und 75 Gewichtsteilen fein gemahlener Magnesia zugesetzt ist. An Stelle der leitenden Magnesitziegel können indessen auch die gewöhnlichen sogenannten Graphitziegel verwendet werden, welche aus etwa 50 Gewichtsteilen Flockengraphit und 50 Gewichtsteilen geeigneten Tones hergestellt werden. Diese Graphitziegel werden ebenfalls in den oben erwähnten öligen oder teerigen Mörtel gelegt. Die Endplatten sind zweckmäßig mit Ma- gnesiablöcken 5" ausgefüttert. Der Ofen kann in beliebiger Weise beschickt und entladen werden, beispielsweise durch Öffnungen M, die mit Hilfe geeigneter, durch Schließen metallischer Deckel gebrannter, nicht gezeichneter, feuerbeständiger Blöcke geschlossen werden können. In der Staubkammer R ist ein System von Vorheizröhren B angebracht, durch welche die Luft in das Rohr C tritt. Diese Röhren können durch die überschüssige Hitze der aus dem Ofen entweichenden Gase auf hohe Temperatur gebracht werden.

Das Innere des Ofens kann mit leitenden Blöcken von ungleicher Länge ausgefüttert werden, und zwar in der Weise, daß einige derselben entweder irregulär oder zweckmäßig in horizontalen oder fachartigen Reihen vorspringen, um die Blende der Einwirkung der oxydierenden Gase besser auszusetzen, als dies in anderen rotierenden Röstöfen der Fall ist.

Zur Ausführung der Erfindung wird zweckmäßig direkter Strom oder einphasiger Wechselstrom verwendet, wie oben angegeben. Indessen können auch mehrphasige Ströme in jeder geeigneten Weise verwendet werden.

+5 Es können auch eine Reihe von Öfen der beschriebenen Art mit einem mehrphasigen Strom verbunden werden, und zwar derart, daß ein Ofen in je einen Zweig des Kreises gebracht wird.

Die innere Ausfütterung des Ofens wird zuerst auf die Rösttemperatur erhitzt. Dies kann entweder durch die Verwendung eines Gas- und Luftinjektors oder einer »Kerze« von genügender Heizkraft oder durch sofortige Anwendung des elektrischen Stromes oder auch durch beide Mittel gleichzeitig oder nacheinander erreicht werden. Das 'Vorerhitzen der neuen Ausfütterung bewirkt, daß der auf den vorstehenden Oberflächen der leitenden Blöcke anwesende Graphit verbrannt wird, so daß in Berührung mit der.nachher eingebrachten Charge eine Oberfläche kommt, welche kein kohlenstoffhaltiges Material mehr aufweist. Die zweckmäßig· auf die gewöhnliche Größe, d. h. etwa 1 bis 2 mm zerkleinerte Zinkblende wird dann in den Ofen gebracht und diesem eine schwache Umdrehung erteilt, zweckmäßig etwa 10 bis 60 Umdrehungen in der Stunde. In der Zwischenzeit wird dem Ofen Luft in regelbarer Menge durch das Rohr C zugeführt, und da die Charge durch die Drehung des Ofens gekippt wird, kommt ihre Oberfläche in ständig wechselnde Berührung sowohl mit dem durchgehenden Luftstrom wie mit den elektrisch erhitzten Wänden des Ofens. Der elektrische Strom wird so stark verwendet, daß die nötigen Temperaturbedingungen für das wirksame Fortschreiten der Röstoperation aufrechterhalten werden. Die Charge wird folglich durch direkte Berührung mit der elektrisch geheizten Ausfütterung erhitzt und außerdem von oben durch Strahlung von den Teilen der Ausfütterung, welche sich nicht in Berührung mit ihr befinden. Natürlich wird die Temperatur noch weiter durch die Verbrennung des Schwefels durch den Sauerstoff des durchstreichenden Luftstromes erhöht.

Die in den Ofen eintretende Luftmenge wird durch das Schmetterlingsventil K leicht reguliert, und mittels des dicht: eingepaßten Kragens E' wird dafür gesorgt, daß keineLuft in den Ofen und das Rohr D eintritt, und in gleicher Weise wird durch den Ring E verhindert, daß Luft in die Staubkammer R und die Nabe Q eintritt. Auf diese Weise wird .der Ofen gegen den Zutritt von Luftströmen geschützt mit Ausnahme derjenigen, die für die Arbeit erforderlich sind, und es wird eine Verdünnung und Abkühlung der Röstgase verhindert.

Es ist klar, daß eine große Menge der von den Röstgasen fortgetragenen Wärme zum Vorerhitzen der in die Röstkammer eintretenden Luft ausgenutzt wird, wie dieses auch bei anderen Röstöfen bekannt ist. Hierbei wird nicht nur die Hitze wiedergewonnen, sondern die Luft wird auf die für die Röstoperation geeignetste Temperatur gebracht. Dies ist nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen sehr wünschenswert, sondern auch weil die chemische Aktivität der Luft hierbei erhöht wird und gleichzeitig die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion zwischen der Blende und dem Sauerstoff der Luft beschleunigt wird. Es ist ebenfalls klar, daß die Stärke der Bewegung der Charge nach Belieben erhöht öder vermindert werden kann, ohne daß die durch den Ofen hindurchgehende Luftmenge davon betroffen wird, wobei verhindert wird, daß

während des Rührens überschüssige Luft eintritt.

Während des Endstadiums der Operation ist es zweckmäßig, die Menge der zutretenden Luft beträchtlich zu verringern oder den Luftzutritt überhaupt abzuschließen, um die Temperatur sehr schnell zu erhöhen und das noch in dem Erz enthaltene Zinksulfat durch Dissoziation zu zerstören, wobei eine sehr vollständige Entschwefelung des Endproduktes erzielt wird. An einer der Endmauern des Ofens sind Rührarme angebracht, welche normal während der Arbeit des Ofens geschlossen, jedoch derart eingerichtet sind, daß sie die Ein-Setzung einer geeigneten Zange gestatten, um die Entladung der Charge durch die Öffnungen M zu fördern, wenn die Entschwefelung der Blende vollendet ist.

In früheren Patenten insbesondere sind Verfahren und Vorrichtungen zur Extraktion des Zinks aus Zinkerzen und ähnlichen reduzierbaren Zinkverbindungen beschrieben. Diese Verfahren beruhen im wesentlichen darauf, daß ein Reduktionsprozeß in einer geschlossenen Kammer durchgeführt ist, wobei große Sorgfalt darauf gelegt wird, den Luftzutritt auch in außerordentlich geringen Mengen zu verhindern, weil deren Gegenwart sehr verhängnisvoll für die Reduktion des Zinks und besonders für die Kondensation desselben in Form von Handelszink ist. Weiter ist in diesen früheren Patenten beschrieben, daß die Erzeugung der zur Reduktion erforderlichen Hitze derart ganz oder teilweise durch die Vermittlung eines geeigneten geschmolzenen Widerstandes vorgenommen wird, und als wichtiger Bestandteil der Vorrichtung , wird ein Kondensator verwendet, in welchem das reduzierte, in den Gasen enthaltene Zink kondensiert wird. Diese Kondensation ist ein untrennbarer Teil des Verfahrens und der wichtigste in der ganzen Reihe von Operationen. Bei der vorliegenden Erfindung ist die metallurgische Operation in ihrem wesentlichen Teil gerade entgegengesetzt wie bei den in den früheren Patenten beschriebenen Apparaten. Bei den früheren Patenten besteht die Operation in der Reduktion der oxydierten Form des Zinks, welche durch einen Rost- oder Oxydationsofen erhalten wird. Im vorliegenden

' Falle dagegen besteht die Operation im Oxydieren oder Rösten mit Hilfe von erhitzter Luft, d. h. Luft in sehr aktiver Form von Erz, wie Zinkblende, um das Erz in einen Zustand zu bringen, in welchem es nachher in Handelszink übergeführt werden kann.

Während . also bei der Ausführung einer früher beschriebenen Erfindung auf keinen Fall Luft zugelassen werden durfte, ist es hier gerade umgekehrt der Fall, wo, um den Rösteffekt zu erzielen, Luft in sehr großen Mengen zugelassen werden muß, Und zwar in Mengen, die mindestens dem Gewicht nach dreimal größer als Zinkblendenmenge sind. Es müssen also wenigstens drei Tonnen Luft durch den Ofen für jede Tonne öoprozentiger zu röstender Zinkblende hindurchgehen. Man kann daher bei der vorliegenden Erfindung keinen geschmolzenen Widerstand verwenden, da die- ■ ser die Blendeteilchen derart bedecken würde. daß der Sauerstoff des Luftstromes nicht in Berührung mit dem unveränderten Sulfid kommen könnte. Die Röstoperation muß daher mit außerordentlicher Sorgfalt so geführt λνει^--den, daß jedes Sintern der Blende vermieden wird, weil das Sintern die vollständige Entschwefelung, welche für die gute Extraktion des Zinks bei dem folgendenReduktionsprozeß erforderlich ist, stören würde. Es ist also wesentlich, daß jede Tendenz zur Reduktion in dem Röstöfen unterdrückt werden muß, weil bei Gegenwart reduzierender Bedingungen bei Temperaturen, die im Endstadium der Röstoperation erreicht werden, ein Teil der Zinkverbindungen der Charge reduziert werden würde, wobei Zinkdämpfe frei werden, die mit den Röstgasen fortgehen und daher verloren sein würden, wodurch beträchtliche \^erluste entstehen.

Es dürfte daher klar sein, daß sich die vorliegende Erfindung in ihrem allgemeinen Charakter wie in den Einzelheiten der Ausführung wesentlich von den in den früheren Patenten beschriebenen Verfahren zur Reduktion des Zinks aus seinen Oxyden und zur Kondensation zu Handelszink unterscheidet.

Claims (1)

1. Patent-An Sprüche:

   I. Verfahren zum Rösten von Zinkblende, bei welchem das Röstgut. in eine drehbare Röstkammer eingeführt wird, in der eine oxydierende Röstatmosphäre aufrechterhalten wird, während sich die Charge in Bewegung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung der Röstkammer durch den Durchgang eines elektrischen Stromes durch die Ausfütterung der Röstkammer erfolgt, wodurch in j edem Stadium des Verfahrens die Temperatur der Charge genau auf der zum Rösten von Zinkblende erforderlichen Temperatur gehalten werden kann, während gleichzeitig neutrale Bedingungen zwischen Ausfütterung und der Charge während des Rost-Vorganges hergestellt werden.

   ■ 2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röstkammer des Ofens eine feuerbeständige leitende Aus-

   fütterung aus einem Stoff aufweist, dessen in Berührung mit der Charge stehende Oberfläche im wesentlichen nicht reduzierend ist.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röstkammer mit einer Ausfütterung aus Magnesitziegeln versehen ist, welche einen derartigen Prozentsatz Graphit enthalten, daß sie zu einem Leiter erster Klasse werden, aber keinen wesentlichen reduzierenden Einfluß auf die Charge ausüben können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.