DE350521C

DE350521C - Process and device for the extraction of zinc and similar volatile metals

Info

Publication number: DE350521C
Application number: DE1918350521D
Authority: DE
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1918-04-17
Filing date: 1918-04-17
Publication date: 1922-03-23

Description

Verfahren und Einrichtung zur Gewinnung von Zink und ähnlichen flüchtigen metallen. Die Gewinnung von Zink erfolgt in der Weise, daß die oxydischen Zinkerze mit Kohlenstoff gemischt einer Destillation unterworfen werden, wobei die flüchtigen Bestandteile abziehen, um nachher niedergeschlagen und so gewonnen zu werden. Abgesehen von dem eigentlichen Destillationsvorgang sind für die Gewinnung des Zinks hauptsächlich dadurch Schwierigkeiten bedingt, daß es nicht in genügend - chemisch und physikalisch -reiner Form gewonnen wird, sondern nachträgliche umständliche Verfeinerungsarbeiten erforderlich werden.Process and device for the extraction of zinc and similar volatile metals. The extraction of zinc takes place in such a way that the oxidic zinc ores mixed with carbon are subjected to distillation, the volatile Peel off components in order to be subsequently knocked down and thus won. Apart from that of the actual distillation process are mainly used for the extraction of the zinc thereby difficulties caused that it is not in sufficient - chemically and physically - pure form is obtained, but subsequent cumbersome refinement work will be required.

Nach der Erfindung wird das bei der Destillation von Erzen gewonnene Zink dadurch in hochwertiger Form gewonnen, daß von vornherein auf eine reinliche Scheidung der Destillationserzeugni'sse hingearbeitet wird in dem Sinne, daß der Zinkdampf nur mit einer äquivalenten Menge Kohlenoxyd zugleich erscheint, die dann eine Verarbeitung in besonders eigenartiger Weise gestattet. Ztt diesem Zweck werden die der ersten Destillationsstufe entsprechenden Gase und Dämpfe überhaupt abgespaltet und für sich abgezogen, so daß nur das vornehmlich Zink und Kohlenoxyd enthaltende Gemenge der Weiterverarbeitung unterzogen werden braucht. Das sich bei Beginn der Destillation entwickelnde Gemenge besteht aus Wasserdampf, Kohlensäure, Kohlenoxyd, Kadmium usw. Indem nun ähnlich wie bei der sogenannten »fraktionierten Gasabsaugung« bei Kammeröfen zur Irrzeugung von Gas und Koks zwei Vorlagen verwendet werden, ist man hier in der Lage, durch Anschluß der einzelnen Kammern an die eine Vorlage zunächst diese Menge von Wasserdampf, Kohlensäure -und Kadmitun abzuziehen, während in der zweiten Betriebsstufe die andere Vorlage angeschlossen wird und durch diese das zinkhaltige Dampfgemisch für sich abgezogen wird. Auf diese Weise wird eine reinliche Scheidung erzielt, die die Güte des Enderzeugnisses natürlich entsprechend erhöht.According to the invention, that is obtained from the distillation of ores Zinc obtained in a high-quality form by being clean from the start Separation of the distillation products is worked out in the sense that the Zinc vapor only appears at the same time with an equivalent amount of carbon oxide, which then allows processing in a particularly peculiar way. Ztt this purpose will be the gases and vapors corresponding to the first distillation stage are split off at all and subtracted for itself, so that only that which contains mainly zinc and carbon monoxide Batch needs to be subjected to further processing. That is at the beginning of the The mixture developing distillation consists of water vapor, carbonic acid, carbon dioxide, Cadmium, etc. By now similar to the so-called "fractionated gas suction" two templates are used in chamber furnaces to generate gas and coke you are able to start by connecting the individual chambers to the one template deduct this amount of water vapor, carbonic acid and kadmitun while in the second operating level the other template is connected and through this the zinc-containing vapor mixture is withdrawn for itself. In this way it becomes a neat one Divorce achieved, which of course increases the quality of the end product accordingly.

Es ist an sich ein Verfahren zur Vorbehandlung von zinkhaltigem Gut, besonders Zinkoxyd, Zinkasche u. dgl. unter Herstellung von reinem Zink bekannt, bei dem das zinkhaltige Gut vor der Reduktion des Zinkoxyds von seinen schädlichen Bestandteilen durch Reduktion und durch Verflüchtigung befreit wird, worauf das zinkhaltige Gut einem Zinkgewinnungsofen zugeführt wird. Entsprechend dem Umstande, daß hier nach wie vor die eigentliche Zinkgewinnung in den üblichen Ofen erfolgt, geht diese Vorbehandlung in einem besonderen Raum vor sich, womit technische Schwierigkeiten verbunden sind, sowohl in Rücksicht auf Wärmeverluste und Oxydationsgefahr bei, der i'berführung, überhaupt in Rücksicht auf die Behandlung einer derartig hocherhitzten Masse. Im vorliegenden Falle wird aber die zweistufige Abtreibung mit derselben Beschickung in ein und demselben Raum durchgeführt, wobei durch die Zusammenschaltung dieser Räume zu einer Batterie und ihren Anschluß an zwei Vorlagen dafür Sorge getragen ist, daß eine für die nachherige Weiterverarbeitung der Dämpfe zweckmäßige, möglichst gleichmäßige Anlieferung erfolgt.It is in itself a process for the pretreatment of zinc-containing material, especially zinc oxide, zinc ash and the like under production of pure Zinc is known, in which the zinc-containing material before the reduction of the zinc oxide of its harmful components are freed through reduction and volatilization, whereupon the zinc-containing material is fed to a zinc recovery furnace. Corresponding the fact that here as before the actual zinc production takes place in the usual Oven takes place, this pretreatment takes place in a special room, with which technical difficulties are associated, both in terms of heat losses and risk of oxidation in the case of the transfer, in general with regard to the treatment such a highly heated mass. In the present case, however, the two-stage Abortion performed with the same load in the same room, whereby by interconnecting these spaces to form a battery and connecting it to it two templates ensure that one is used for subsequent processing of the vapors is appropriate and as uniform as possible.

Diesg scharfe Trennung der beiden Destillationsstufen macht es auch erforderlich, die Beheizung der einzelnen Destillationskainniern so beherrschen zu können, daß die erforderliche Temperatur möglichst genau innegehalten werden kann. Zu diesem Zweck werden die ähnlich wie Koksöfen zu einer Batterie zusammengebauten Destillationskammern mit doppelten Heizwänden versehen, die auch mit besonderen Wärmespeichern in Verbindung stehen, so daß jede Kammer heiztechnisch als besondere Einheit betrieben werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, für die beiden Destillationsstufen die erforderlichen Temperaturen genau einzuregeln, so daß tatsächlich die gewünschte scharfe Trennung zwischen den beiden Erzeugnissen ermöglicht wird.This is what makes the sharp separation of the two distillation stages possible necessary to master the heating of the individual distillation containers to be able to keep the required temperature as precisely as possible can. For this purpose, they are assembled into a battery in a similar way to coke ovens Distillation chambers provided with double heating walls, which also have special Heat accumulators are connected, so that each chamber has a special heating technology Unit can be operated. In this way it is possible for the two distillation stages to regulate the required temperatures exactly, so that actually the desired sharp separation between the two products is made possible.

Das so in der zweiten Destillationsstufe geivonnene hochwertige Zinkkohlenoxvdgeiniscb wird nun unmittelbar anschließend einer Rektifikation unterworfen, ähnlich wie man dies mit Dämpfen von Flüssigkeiten zu machen pflegt, die aus einem Gemenge von Körpern verschiedenen Siedepunktes bestehen, so z. B. Petroleum, Teer, Leichtöl u. dgl. Z,i diesem Zweck wird das heiße Dampfgemisch durch eine Kolonne geführt, in deren oberen Teil ein Rückflußkühler eingebaut ist, durch den die Temperatur der abziehenden Gase und Dämpfe bis gegen die Schmelztemperatur des Zinks erniedrigt wird, so daß die Zinkdämpfe hier niedergeschlagen werden und als flüssiges Zink durch die Kolonne zurücklaufen, wobei sie aus dem entgegenströmenden Gasdampfgeinisch weiteres Zink aufnehmen und sich entsprechend anreichern. Die den Rückflußkühler -erlassenden Gase, die hauptsächlich aus Kohlenoxyd bestehen, können nach Reinigung für Heizzwecke verwendet werden. Das sich am Boden der Rektifizierkolonne ansainmelnde flüssige Zink fließt durch einen Tauchverschluß ständig nach außen ab.The high quality zinc carbon oxide thus obtained in the second distillation stage is now subjected to rectification immediately afterwards, similar to how one This is usually done with vapors from liquids, which come from a mixture of bodies different boiling points exist, so z. B. petroleum, tar, light oil and the like. For this purpose, the hot vapor mixture is passed through a column in which upper part a reflux condenser is installed, through which the temperature of the withdrawing Gases and vapors are lowered up to the melting temperature of the zinc, so that the zinc vapors are precipitated here and as liquid zinc through the column run back, with more zinc from the gas vapor flowing in the opposite direction absorb and enrich yourself accordingly. Those who dispense with the reflux condenser Gases, which mainly consist of carbon monoxide, can be used for heating purposes after cleaning be used. The liquid collecting at the bottom of the rectifying column Zinc constantly flows outwards through an immersion seal.

Zur Durchführung dieses Verfahrens ist es natürlich erforderlich, daß - das abdestillierte Zinkdampfgernisch möglichst mit der Temperatur seiner Erzeugung in die Kolonne gelangt. Zu diesem Zwecke wird einmal die Kolonne unmittelbar auf dem Ofen aufgebaut, während anderseits der von den einzelnen Kammern zur Kolonne führende Sammelkanal so tief in das Ofenmauerwerk eingebaut wird, daß er eine genügend hohe Temperatur annimmt, falls man nicht überhaupt eine besondere Beheizung vorsehen will.To carry out this procedure it is of course necessary to that - the distilled zinc vapor mixture as possible with the temperature of its generation enters the column. For this purpose the column is opened immediately the furnace, while on the other hand that of the individual chambers to the column leading collecting duct is built so deep into the furnace masonry that it has a sufficient assumes a high temperature, unless a special heating is provided at all want.

In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des gekennzeichneten Verfahrens geeignete Anlage in Abb. i im Längsschnitt durch eine Ofenkammer, in Abb. 2 im Querschnitt durch die zu einer Batterie vereinigten Öfen dargestellt.In the drawing is one for performing the identified method suitable system in Fig. i in longitudinal section through an oven chamber, in Fig. 2 in cross section represented by the ovens combined to form a battery.

Die Ofenkammer io ist auf beiden Seiten von den Heizwänden io' umgeben und ,wird durch die Türen ii abgeschlossen; die Heizwände sind dabei an die darunter' liegenden Wärmespeicher 12 bzw. r2' und 13 bzw. 13' angeschlossen, die ihrerseits mit Krümmern 14. bzw. 16 an die Abhitzekanäle 15 bzw. 1; angeschlossen werden können. Zwischen ztvei Kammern sind jeweilig zwei Heizwände io' vorgesehen und die darunter liegenden Wärmespeicher 12' bzw. 13' in der -litte abgeteilt, so daß jede Kammer mit den sie einschließenden Heizwänden io' und den 7ugehörigen Wärmespeichern 12, 13 bz«-. 12' bzW. 13' eine betriebstechnische Einheit bildet. Der Betrieb erfolgt dabei durch Umschalten der Wärmespeicher in der bekannten `"eise, indem diese in der ersten Betriebsstufe als Ab Wärmespeicher, in der zweiten Betriebsstufe als Luft- und Gaserhitzer wirken. Durch die Schächte 18 und 2o, die von oben zugänglich sind und mittels Stopfen 18' und 2o' abgeschlossen werden können, steht jede Kammer io mit den beiden im Mauerwerk ausgesparten N-orlagen i9 und 21 in Verbindung; die Vorlage 2i ist dabei an die an geeigneter Stelle, etwa in der Mitte der Batterie, unmittelbar auf die Öfen aufgebaute Rektifizierkolonne angeschlossen, und zwar mit Hilfe des Krümmers 22, der in den Rallln 23 unter dem durchlöcherten Gewölbe 2.4 führt, auf dem eine geeignete Füllung 25, z. B. in Gestalt von Raschlg-Ringen aus Kohlenstoff vorgesehen i"st, mit denen der Schacht 26 angefüllt ist. Im oberen Teile des Schachtes 26 ist der stählerne Behälter 27 eingehängt, der mit einer Füllung von flüssigem Blei oder Zink versehen ist und für das den Schacht 20 durchstreichende Dampfgemenge damit einen Kühler darstellt, der dies auf eine bestimmte Endtemperatur, etwa 500° C bringt, mit der es durch den Abgang 28 entweicht. Die An-Lage arbeitet nun folgendermaßen: Nach Einsetzen der Beschickung, die aus Zinkerzen gemischt mit Kohlenstoff .(Zinder) besteht, wird zunächst die Kammer angeheizt, und zwar möglichst auf einer Temperatur unter iooo` gehalten, womit ein Entweichen von Wasserdampf, Kohlensäure und Kadmium eintritt, während das Zink bei dieser Temperatur noch nicht flüchtig wird. Bei durch Stopfen 2o' abgeschlossener Vorlage 2i werden diese Gase und Dämpfe in die Vorlage ic abgezogen und zu gesonderter Verwendung abgeführt. Wie schon erwähnt, gestattet dabei die Ausbildung der Ofenkammern mit doppelten Heizwänden und abgetrennter Wärinespeicheranordnung jede Ofenkammer als Einheit zu betreiben und die Temperaturen so genau innezuhalten, daß tatsächlich ein Abtreiben des Zinks während dieser ersten Betriebsstufe praktisch ausgeschlossen ist.The furnace chamber io is surrounded on both sides by the heating walls io ' and, is completed by doors ii; the heating walls are attached to the ' lying heat accumulator 12 or r2 'and 13 or 13' connected, which in turn with elbows 14 and 16 to the waste heat ducts 15 and 1; can be connected. Between two chambers there are two heating walls 10 'and the one below lying heat accumulator 12 'or 13' divided in the -litte, so that each chamber with the heating walls io 'enclosing them and the associated heat storage 12, 13 bz «-. 12 'or 13 'forms an operational unit. The operation takes place by switching the heat accumulator in the well-known `` "way, by placing it in the first operating stage as Ab heat storage, in the second operating stage as Air and gas heaters work. Through the shafts 18 and 2o, which are accessible from above are and can be closed by means of plugs 18 'and 2o', each chamber is io in connection with the two N-orlagen i9 and 21 recessed in the masonry; the Template 2i is to be placed in a suitable place, roughly in the middle of the battery, connected directly to the furnace built rectifying column, namely with Help of the bend 22, which is in the Rallln 23 under the perforated vault 2.4 leads, on which a suitable filling 25, for. B. in the form of Raschlg rings Carbon is provided, with which the shaft 26 is filled. In the upper part of the shaft 26, the steel container 27 is suspended, which is filled with a filling of liquid lead or Zinc is provided and for that the shaft 20 stroking steam mixture thus represents a cooler that does this on a brings a certain final temperature, about 500 ° C, with which it escapes through the outlet 28. The on position now works as follows: After the loading has started, the off Zinc ores mixed with carbon. (Zinder), the chamber is first heated, and kept as much as possible at a temperature below iooo ', which means that there is an escape of water vapor, carbonic acid and cadmium enters, while the zinc is at this temperature does not yet become volatile. When template 2i is closed by stopper 2o ' these gases and vapors are drawn off into the template ic and for separate use discharged. As already mentioned, this allows the formation of the furnace chambers double heating walls and separate heat storage arrangement each furnace chamber as To operate the unit and to monitor the temperatures so precisely that actually a drive-off of the zinc during this first operating stage is practically impossible is.

Sind die erwähnten Stoffe abgetrieben, so wird die Temperatur des Ofens auf bzw. über iooo° C gesteigert, während jetzt durch den Stopfen 18' die Vorlage i9' abgeschlossen wird und die entstehenden Gase und Dämpfe durch den Schacht 2o in die Vorlage 2i übergeführt werden, die auf Grund ihrer Einlagerung in die entsprechend starke Ofenabdeckung so heiß liegt, daß hier eine Temperaturerniedrigung nicht eintritt. Durch diese mit Holzkohlenstückchen, die im Notfalle als Reduktionsmittel dienen, ausgelegte Vorlage 2i tritt das Gasdampfgemisch in die unmittelbar angebaute Rektifizierkolonne ein, wo beim Aufsteigen durch die Kolonnenfüllung 25 ein Austausch zwischen dem Gasdainpfgeinenge und dem durch Rückflußkühlung mittels des Kühlers 27 erzeugten flüssigen. Zink eintritt, das in ähnlicher Weise, wie dies bei der Rektifikation sonst der Fall ist, zu einer scharfen Trennung und Anreicherung führt. Das flüssige Zink sammelt sich dabei in dem Herde 29 am Boden der Rektifizierkolonne, um durch den nach Art eines Tauchverschlusses ausgebildeten Abschluß 30 ständig nach außen abzufließen.If the substances mentioned have been removed, the temperature of the furnace is increased to or above 100 ° C., while the template 19 'is now closed by the plug 18' and the gases and vapors produced are transferred through the shaft 2o into the template 2i , which is so hot due to its storage in the correspondingly thick furnace cover that a temperature drop does not occur here. Through this template 2i, which is lined with pieces of charcoal, which serve as a reducing agent in an emergency, the gas-vapor mixture enters the directly attached rectification column, where, as it ascends through the column filling 25, an exchange between the gas intake and the liquid generated by reflux cooling by means of the cooler 27. Zinc enters, which, in a similar way to what is otherwise the case with rectification, leads to a sharp separation and enrichment. The liquid zinc collects in the hearth 29 at the bottom of the rectification column in order to continuously flow out through the closure 30, which is designed in the manner of an immersion seal.

Claims

PATENT CLAIM: i. Method of obtaining Zinic and the like volatile metals with prior removal of harmful components by heating to a temperature below the actual zinc production temperature, thereby characterized that .the gradual abortion in each case in one and the same chamber is made, which is always connected to several of two gas collecting pipes in this way is that through one "the gas mixture produced during the first distillation stage (Water vapor, colilenic acid, cadmium) and by the other that in the second operating stage resulting mixture, which consists practically of zinc and carbon oxide, in as much as possible can be withdrawn from the same current.

2. Plant for method according to claim i, characterized in that the individual furnace chambers are each doubled Heating walls that are also connected to special heat storage systems are separated, so that each chamber represents a technical unit to ensure the sharp separation to enable the two distillation stages.

3. The method according to claim i, characterized characterized in that the hot mixture of zinc vapor and carbon oxide of the second distillation stage is subjected to a rectification by placing it in a column with liquid Zinc. Is brought to exchange, which is constantly through a reflux condenser in the upper At the end of the column from the mixture is precipitated, for the purpose of the zinc in to win forums that are as pure and enriched as possible.

4. Device for procedure according to claim 3, characterized by a with a suitable filler body Carbon, e.g. B. Raschig rings, filled column, in the upper part with a liquid A lead or zinc filled container is suspended, which acts as a reflux condenser, around the temperature of the withdrawing mixture up to the melting temperature of the Humiliate zinc.

5. Plant for method according to claim 3, characterized in that that by direct assembly of the rectifying column with the furnace system and Relocation of the first gas collecting pipe connecting the individual distillation spaces a heat loss for the zinc vapor mixture is prevented in the furnace roof.