DE3220086A1

DE3220086A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von zinkstaub

Info

Publication number: DE3220086A1
Application number: DE19823220086
Authority: DE
Inventors: Werner 6000 Frankfurt Behrens; Manfred 6369 Schöneck Laudenklos
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: Dr Hans Heubach & Co Kg 3394 Langelsheim D GmbH
Priority date: 1982-05-28
Filing date: 1982-05-28
Publication date: 1983-12-01
Also published as: DE3220086C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Zinkstaub
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Zink staub durch schnelles Abkühlen von Zinkdampf in einem geschlossenen Gehäuse.
Zinkstaub ist ein sehr feines Pulver von metallischem Zink mit geringem Zinkoxidgehalt, das als Nebenprodukt bei der thermischen Zinkgewinnung gewonnen oder direkt aus Zinkmetall als Handelsware hergestellt wird. Bei der Herstellung aus Zinkmetall wird Zinkstaub in der Weise gewonnen, daß Zink bis auf Destillationstemperatur erwärmt und der sich bildende Zinkdampf durch schnelles Abkühlen in Kammern kondensiert wird. Den ersten Niederschlag mit einem Anteil von 25 - 35 % bildet Zinkpulver mit einer Korngröße von 4 - 6 pm. Der größere Teil des Zinkpulvers mit einer Korngröße von 2 - 3 fm wird in einem nachgeschalteten Zyklon niedergeschlagen.
Solche Verfahren lassen jedoch keinen kontinuierlichen Betrieb zu, da in der Regel das zu verdampfende Zink in Tiegeln erschmolzen wird. In festen Zeitabständen müssen die im Ausgangsmaterial enthaltenen Verunreinigungen abgezogen werden. Die verwendeten Tonerde-Graphit-Tiegel besitzen niedrige Standzeiten. In unterschiedlichen Zeitabständenschamottieren die Tiegel und müssen ausgetauscht werden, da die zum Verdampfen erforderliche Energie nicht mehr durchgesetzt werden kann, was mit einem kontinuierlichen Abfall der Verdampfungsleistung verbunden ist.
Der energetische Wirkungsgrad fällt in gleichem Maße ab.
Im übrigen wird die Verdampfungsleistung durch die im Vergleich zum Tiegelinhalt relativ kleine Oberfläche bestimmt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Verfahren zur Herstellung von Zinkstaub durch schnelles Abkühlen von Zinkdampf so zu führen, daß mit einem vergleichsweise geringeren Energieaufwand eine höhere Zinkstaubleistung bei kontinuierlichem Betrieb erreicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei dem Verfahren zur Herstellung von Zinkstaub durch schnelles Abkühlen von Zinkdampf, erfindungsgemäß der von der inneren Mantelfläche einer unter Einwirkung von Zentrifugalkräften trichterförmig in dünner Schicht um eine Drehachse rotierenden Zinkschmelzemenge abdestillierende Zinkdampf durch einen koaxial zugeführten Inertgasaufstrom mit turbulenter Strömung mit fortgeführt, dabei kondensiert und der gebildete Zinkstaub niedergeschlagen wird.
Die auf die Zinkschmelze wirkenden Zentrifugalkräfte werden auf mechanische oder induktive Weise erzeugt.
Infolge der Trichterform und der von unten nach oben keilförmigen Abnahme der Schichtdicke der Zinkschmelzemenge werden eine relativ große Verdampfungsoberfläche und damit eine hohe Verdampfungsleistung erzielt, die nacn einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch gesteigert werden kann, daß die äußere Mantelfläche der Zinkschmelzemenge beheizt wird.
Durch den koaxial zugeführten Inertgasaufstrom wird der durch Kondensation des Zinkdampfs gebildete Zinkstaub nach dem Prinzip der Gleichfälligkeit klassiert, wobei eine genaue Klassierung der feinen Körnungen durch entsprechendes Einstellen der Größe der Aufstromgeschwindigkeit des Inertgasstroms erfolgen kann.
Die Beheizung der äußeren Mantelfläche der Zinkschmelzemenge erfolgt durch gasförmige Brennstoffe oder auf elektrischem bzw. induktivem Weise.
Der größte Teil der in dem das Gehäuse verlassenden, vorzugsweise im Kreislauf geführten, Inertgasstrom enthaltenen Wärmemenge wird zurückgewonnen und zweckmäßigerweise wieder zur Aufheizung des zu schmelzenden Zinkmetalls verwendet.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem in einem geschlossenen Gehäuse angeordneten Zinkschmelzebehälter, in den ein trichterförmiger bodenloser Tiegel mit seinem unteren Teil eintaucht und durch dessen Bodenöffnung eine koaxial mit der Tiegelachse verlaufende in den Tiegel hineinragende Inertgaszuführung angeordnet ist. Durch den Inertgasaufstrom wird der Zinkdampf laufend kondensiert und der sich bildende Zinkstaub abgeschieden, so daß die verschiedenen Kornklassen, unmittelbar verwendungsfähig, laufend am Boden des Gehäuses abgezogen werden können, während der Inertgasstrom ständig umläuft.
Zweckmäßig ist es allerdings, daß am Boden des Gehäuses, der horizontal oder geneigt ausgebildet sein kann, konzentrisch angeordnete kreisringförmige Räume für die Aufnahme der unterschiedlichen Kornklassen des Zinkstaubs angeordnet sind.
Damit sich an der Öffnung der Inertgaszuführung kein kondensierter Zinkstaub festsetzen kann, ist es sinnvoll, wenn um die Inertgaszuführung eine kreisringförmige Öffnung für die Zuführung eines Sekundär-Inertgasaufstroms angebracht ist.
Die in der Zinkschmelze enthaltenen ungelösten Bestandteile wie Eisen, Aluminium, Kupfer usw. werden unmittelbar über den Rand des Tiegels ausgetrieben, da die Größe der Aufstromgeschwindigkeit des Inertgasaufstroms so eingestellt ist, daß diese die Trenngrenze darstellt, d.h., diejenigen Körner, die eine größere Maximalfallgeschwindigkeit haben als der Größe der Aufstromgeschwindigkeit entspricht, werden durch den Aufstrom nicht fortgeführt, sondern fallen in einen entsprechenden Ringraum am Boden des Gehäuses.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die hohe Verdampfungsleistung und damit das hohe Ausbringen an Zinkstaub durch die Kombination von Tiegelgeometrie, Rotationsgeschwindigkeit der umlaufenden Zinkschmelzemenge, der von außen zugeführten Wärme und Geschwindigkeit des zugeführten Inertgasaufstroms bestimmt werden.
Die Klassierung des Zinkstaubs in mehrere Kornklassen wird im wesentlichen durch die gleichmäßige Aufstromgeschwindigkeit erzielt, die günstig ist für die Gleichfälligkeitsklassierung.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt und wird näher wie folgt erläutert.
Im Boden 1 des geschlossenen Gehäuses 2 befindet sich ein kreisringförmiger mit Zinkschmelze 3 gefüllter Behälter 4.
In die Zinkschmelze 3 taucht ein trichterförmiger bodenloser Tiegel 5 mit seinem unteren Randbereich ein. Auf dem Außenmantel des Tiegels 5 befindet sich eine stromdurchflossene Spule 6, mit der sowohl die Rotation der im Tiegel befindlichen Zinkschmelzemenge 7 als auch deren Erwärmung bewirkt werden. Durch die mittige Öffnung des Schmelzebehälters 4 ist koaxial zur Tiegelachse 8 die Zuleitung 9 für den Inertgasaufstrom 10 angeordnet. Durch den zwischen der Zuleitung 9 und dem Schmelzebehälter 4 befindlichen Ringraum 11 wird ein Sekundär-Inertgasaufstrom 12 zugeführt. Durch den Inertgasaufstrom 10 wird der von der Oberfläche der Zinkschmelzemenge 7 abdestillierende Zinkdampf 13 kondensiert und die entstandenen Zinkstäube 14 nach dem Prinzip der Gleichfälligkeit klassiert und entsprechend den gewünschten Kornklassen in den auf der schrägen Seitenwand 15 des Gehäuses 2 konzentrisch angebrachten Ringräumen 16 gesammelt und von dort kontinuierlich abgezogen. Der am Kopf 17 des Gehäuses 2 austretende Inertgasstrom 10 wird zur Zurückgewinnung der in ihm enthaltenen Wärme durch den Wärmeaustauscher 18 geleitet und über das Gebläse 19 wieder in den Kreislauf gegeben. Die im Wärmeaustauscher 18 zurückgewonnene Wärme wird zur Vorwärmung des einzuschmelzenden Zinks benutzt.
Die ungelösten -Bestandteile 20 der Zinkschmelze werden unmittelbar über den Rand des Tiegels 5 abgetrieben. Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von Zinkstaub durch schnelles Abkühlen von Zinkdampf in einem geschlossenen Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß der von der inneren Mantelfläche einer unter Einwirkung von Zentrifugalkräften trichterförmig in dünner Schicht um eine Drehachse rotierenden Zinkschmelzemenge abdestillierende Zinkdampf durch einen koaxial zugeführten Inertgasaufstrom mit turbulenter Strömung mit fortgeführt, kondensiert und der gebildete Zinkstaub niedergeschlagen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugalkräfte auf mechanische oder induktive Weise erzeugt werden.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinkschmelzemenge von der äußeren Mantelfläche her beheizt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung durch gasförmige Brennstoffe oder auf elektrische bzw. induktive Weise erfolgt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klassierung der feinen Körnungen des Zinkstaubs durch entsprechendes Einstellen der Größe der Aufstromgeschwindigkeit des Inertgasaufstroms nach dem Gleichfälligkeitsprinzip erfolgt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem das Gehäuse verlassenden Inertgasstrom enthaltene Wärme zurückgewonnen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dad ~ch gekennzelchnet, daß die zurückgewonnene Wärme zum Vorheizen des zu schmelzenden Zinks eingesetzt wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Inertgasstrom im Kreislauf geführt wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen in dem Gehäuse (2) angeordneten Zinkschmelzebehälter (4), in den ein trichterförmiger bodenloser Tiegel (5) mit seinem unteren Randbereich eintaucht und durch dessen Bodenöffnung eine koaxial mit der Tiegelachse (8) verlaufende in den Tiegel hineinragende Inertgaszufüh rung (9) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Inertgaszuführung (9) und dem Zinkschmelzebehälter (4) eine kreisringförmige Öffnung (11) für einen Sekundär-Inertgasaufstrom (12) angebracht ist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch kennzeichnet, daß am Boden (1) des Gehäuses (2) Ringräume (16) für die Aufnahme der Kornklassen des Zinkstaubs (14) konzentrisch angeordnet sind.