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Verfahren zur Vorbereitung und zur Verhüttung zinkhaltiger Produkte
und 1Kischerze. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung
und Verhüttung zinkhaltiger Produkte und Mischerze, das darin besteht, daß dieselben
zum Zwecke weitgehender Entschwefelung und inniger Verbindung der nebeneinander
in den Erzen vorkommenden Eisen- und Zinkverbindungen bis zuin beginnenden Schmelzen
erhitzt werden und die derartig erhaltene gesinterte Masse, die für die Reduktion
im Schacht des Hochofens durch das Hochofengas zu dicht ist, wiederum zerkleinert
und entweder für sich oder unter Zusatz anderer Erze oder Zuschläge in, eine so
poröse, stückige Form gebracht wird, daß die darin enthaltenen Eisenverbindungen
im Hochofen durch die Einwirkung des Hochofengases zu Eisenschwamm reduziert werden,
welch letzterer zusammen mit dem Hochofengas das in inniger Berührung vorhandene
Zinkoxyd reduziert, wobei das Zink durch den Gasstrom aus dem Ofen abgeführt wird.
Durch die stufenweise Vorbereitung des Materials wird ein technischer Fortschritt
erzielt, der von ausschlaggebender Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit der Verhüttung
derartiger Produkte ist.
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Bekanntlich kommen unter den gemischten Zinkerzen, Aufbereitungsprodukten
und Schlakken eine ganze Anzahl solcher Produkte vor, die sich nach den seither
gebräuchlichen Methoden nur schlecht oder wenig wirtschaftlich verhütten lassen.
Hierher gehören in erster Linie die gemischten, zinkhaltigen, oxydischen. und pyritischen
Eisen- und Bleierze, wie oberschlesische Zink-Eisenerze, Meggener Kiese, gemischte
Blei-Zinkerze sowie auch deren Aufbereitungsprodukte und die von der Verhüttung
derselben stammenden Eisen- und zinkhaltigen Schlacken und Aschen.
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Für die Zugutemachung dieser Produkte sind verschiedene Verfahren
vorgeschlagen worden, unter anderen das dem Erfinder unter Patent 3505i9 geschützte
Verfahren zur Verhüttung oxydischer zinkhaltiger Produkte und Mischerze.
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Es hat sich bei der Ausführung dieses Verfahrens herausgestellt, daß
beim Rösten zwecks möglichst vollkommener Entschwefelung der zu verhüttenden Produkte,
vorzüglich der zinkhaltigen Kiesabbrände, die Entschwefelungstemperatur so nahe
bei der Schmelztemperatur liegt, daß ein weitgehendes Zusammenschmelzen des Materials
- nur äußerst schwierig zu vermeiden ist, so daß eine Verschlackung des Zinks eintritt
und ein. für die Einwirkung des Hochofengases zu dichtes, geschmolzenes, ungenügend
poröses Material erhalten wird, wodurch die Reduktion des Eisenerzes zu Eisenschwamm
oberhalb der Schmelzzone im Hochofen verhindert wird. Infolgedessen muß das Sinterprodukt
größtenteils durch festen Kohlenstoff in der Schmelzzone des Ofens reduziert und
geschmolzen werden. Dieses Verhalten verursacht den großen technischen Nachteil,
daß der Mehrverbrauch an Koks über den für die Verhüttung normaler Erze nötigen
Koksverbrauch hinaus etwa das Dreiundeinhalbfache des theoretisch nötigen Koksmehrverbrauchs
beträgt.
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Hierdurch wird das Verfahren unter Umständen unwirtschaftlich, nämlich
dann, wenn
der Gehalt an Zink nicht sehr hoch und die Spanne zwischen
dem Preis des Kokses und des Eisenerzes nicht sehr groß ist.
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Untersuchungen des Erfinders haben gezeigt, daß das Verschlacken des
Zinks in dem stark gesinterten Material einen großen technischen Fortschritt bedeutet,
wenn das gesinterte und verschlackte Material entweder bei der Sinterung oder nachträglich
in eine solche Form gebracht wird, daß es dem reduzierenden Angriff des Hochofzngases
im Kohlensack und dem Schacht des Hochofens unterliegt, wodurch einesteils der Koksverbrauch
erheblich herabgesetzt, anderanteils die Verflüchtigung des Zinks außerordentlich
begünstigt wird und die Leistung des Hochofens bedeutend höher erscheint, wenn sie
mit der Leistung beim Verhütten geschmolzener Sinterprodukte verglichen wird.
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Durch die vorhergehende Verschlackung des Zinkoxyds mit dem Eisenoxyd
oder eisenoxydhaltigen Gemengen oder Verbindungen wird das Zinkoxyd So innig mit
dem Eiscnoxyd in Verbindung gebracht, daß bei der im - Hochofenschacht eintretenden
Reduktion des Eisenerzagglomerates das gebildete metallische Eisen zusammen mit
dem Hochofengas bei steigender Temperatur das Zinkoxyd reduziert, wodurch die Verflüchtigung
und das Hinwegführen des Zinks in dem Hochofengasstrom erleichtert und beschleunigt
wird. Durch die Gegenwart von Chloriden der Alkalien und Erdalkalien wird die Bildung
von zinkischen Ansätzen im Ofen herabgesetzt und ein vorwiegend oxydisches Zinkprodukt
in dem Schlamm der Gaswäsche erhalten.
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Das Verfahren wird wie nachfolgend beschrieben ausgeführt: Die oxydischen
oder abgerösteten pyritischen Erze werden zum Zwecke möglichst weitgehender Entschwefelung
und möglichst innier Verbindung der darin enthaltenen Eisen-- und Zinkverbindungen
in Drehrohröfen oder anderen geeigneten Röstapparaten so weit erhitzt, daß eine
genügende Entschwefelung und eine innige Verbindung der in dem Erz enthaltenen Zinkverbindungen
mit den Eisenverbindungen eintritt. Um dies zu erreichen, muß die Temperatur so
weit gesteigert werden, daß ein weitgehendes Sintern unter Bildung dichter geschmolzener
Massen mit geringer' Porosität unvermeidlich ist.
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Das dichte, gesinterte, teilweise geschmolzene Material hat den großen
Nachteil, daß eine Vorreduktion in dem oberhalb der Schmelzzone liegenden Teil des
Hochofens durch das Hochofengas nur an der Oberfläche des stückigen Materials eintritt
und daß der weitaus größte Teil des Agglomerats erst in der Schmelzzone des Ofens
unter Aufwand unverhältnismäßig großer Koksmengen durch festen Kohlenstoff reduziert
und dabei auch das Zink verflüchtigt wird. Augenscheinlich wird dies Verhalten durch
folgende Versuchsergebnisse gemacht Das für die Versuche verwandte gesinterte Material
enthielt 9,14 Prozent Zn und 44,96 Prozent Fe, wovon 8,46 Prozent in der Oxydul-und
36,5 Prozent in der Oxydform vorhanden waren. Von dem Material wurde eine Probe
zu Erbsengröße oder 4 bis 6 mm Korngröße und eine zweite Probe zu i mm Korngröße
zerkleinert, jede Probe gesondert im Hochofengasstrom 6 Stunden lang auf etwa goo
° erhitzt mit dem Ergebnis, daß das gröbere Material noch 7 Prozent Zn und nur z,65
Prozent Fe metallisches Eisen neben 33,19 Prozent Fe in der Oxydul- und 15,9 Prozent
Fe in der Oxydform und das unter gleichen Bedingungen behandelte, auf i mm zerkleinerte
Materi- 1 nur noch 1,12 Prozent Zn neben 18 Prozent metallischem Eisen und 35,76
Prozent Fe als Oxydul enthielt. Beim Glühen des auf i mm zerkleinerten Materials,
dem etwa 9 bis 18 Prozent NaCl oder GaCh zugesetzt war, unter gleichen Bedingungen,
wie soeben beschrieben, fand eine Reduktion von über 96 Prozent der Eisenoxyde zu
Eisenschwamm unter vollkommener Verflüchtigung des Zinks statt.
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Um den hohen Koksverbrauch und gleichzeitig die Schmelzkosten herabzusetzen
und die Leistung des Ofens zu erhöhen, wird das gesinterte bzw. geschmolzene Material,
wie zinkhaltige Bleischlacken, auf die für die möglichst weitgehende Reduktion im
Hochofengasstrom geeignete Korngröße, nämlich zu einem groben Pulver zerkleinert
und nun für sich oder in Mischung mit anderen Erzen, Zuschlägen oder Flußmitteln,
gegebenenfalls auch Chloriden, zu porösen, nicht staub°nden Stücken nach den i_1
der Hüttenindustrie gebräuchlichen Verfahren brikettiert oder leicht gesintert.
Diese werden im Hochofen wie andere Eisenerze, Eisenerzagglomerate oder Briketts
mit Koks und den nötigen Zuschlägen in der im Eisenhochofenbetrieb gebräuchlichen
Weise verhüttet, dabei zunächst leicht zu Eisenschwamm unter Verflüchtigung von
Zink reduziert und gelangen in der Schmelzzone ohne Schwierigkeit zum Schmelzen.
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Die Chloride können selbstverständlich auch gesondert in den Ofen
eingeführt werden oder das derartig vorbereitete Erz kann auch ohne Zusatz von Chloriden
geschmolzen werden.
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Durch diese Art der Vorbereitung wird der ganze Prozeß außerordentlich
erleichtert und der ungewöhnlich hohe Koksverbrauch unter Ausnutzung der reduzierenden
Eigenschaften und des Wärmeinhaltes des Hochofengases weitgehend heruntergedrückt,
was zur Folge hat, daß die Schmelzkosten entsprechend geringer werden und die Leistung
des Hochofens wächst.
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Der derart erzielte technische Fortschritt ist von ausschlaggebender
Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit
der Verhüttung der genannten
Produkte.
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Im nachfolgenden wird noch auf ein Verfahren hingewiesen, das in der
deutschen Patentschrift 196o65 beschrieben ist, welches die Gewinnung von Zinkoxyd
aus zinkhaltigen Materialien bezweckt und darin besteht, daß diese zerkleinert,
in Mischung mit zerkleinerter Kohle brikettiertundin einemüberschüssigen Sauerstoff
enthaltenden Luftstrom erhitzt werden, wobei das durch den festen Kohlenstoff reduzierte
und verflüchtigte Zink sofort wieder zu Zinkoxyd oxydiert und von dem Gasstrom weggeführt
wird, während der Rückstand zu einer bis zu 3 Prozent Zink enthaltenden Schlacke
zusammenschmilzt. Es unterscheidet sich demnach von dem oben beschriebenen Verfahren
dadurch, daß die Reduktion des Zinkoxyds der Erze durch festen Kohlenstoff in V'eiß,_"lathitze
vor sich geht, das Ofengas vollständig verbrannt und oxydierend ist und die erhaltene
Schlacke noch bis zu 3 Prozent Zink und das gesamte Eisen enthält.