DE43471C

DE43471C - Verfahren und Vorrichtung zur Zinkgewinnung

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Publication number: DE43471C
Application number: DENDAT43471D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Anticipated expiration: 1907-06-15

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vorliegende Erfindung hat Bezug auf ein Verfahren und die Construction von Apparaten zum Reduciren des Zinkoxyds in natürlichen oder calcinirten Erzen, sowie zum Sammeln des metallischen Zinks hieraus in flüssiger Form.

Zinkoxyd wird gewöhnlich ans dem natürlichen Zinkerz nach drei Verfahren: dem belgischen, schlesischen und englischen, gewonnen. Dieselben haben die gleiche allge meine Methode zur Erzielung des Resultates und die Wahl zwischen ihnen hängt von localen Umständen ab, nämlich dem Preise des Brennmaterials, der Klasse des Erzes und der Menge des darin enthaltenen metallischen Zinks. Bei beiden Systemen werden schmale cylindrische Retorten von aufsen durch einen Siemens-Glasofen oder von Hand gefeuerten Ofen erhitzt, während die Retorten mit einer Mischung von calcinirten Erzen und Brennmaterial beschickt werden und das destillirte Zink in der Verlängerung der Retorte, welche dicht mit dem Ende derselben aufserhalb des Ofens verkittet ist, gesanrmelt oder condensirt wird. Bei dem übrigens sehr mühsamen Arbeiten nach diesem Verfahren geht viel Zink verloren. Es sind vielfach Versuche gemacht worden, Zinkerze in einem Cupolofen zu behandeln, aber bis jetzt mit wenig praktischem Erfolg, weil die den Cupolofen anhaftenden Eigenthümlichkeiten und die Temperatur, bei welcher die verschiedenen Reactionen stattfinden, nicht richtig beurtheilt werden konnten.

Vermöge meiner Erfindung sollen diese Schwierigkeiten vermieden werden und die Reductionen der Zinkerze sowohl als die Condensation und das Sammeln des metallischen Zinks aus diesen in flüssiger Form in praktischer und ökonomischer Weise vollzogen werden, wobei die dem Cupolofen anhaftenden Eigenthümlichkeiten und die Temperaturgrade, bei welchen die verschiedenen Reactionen stattfinden, berücksichtigt sind.

Zinkoxyd reducirt bei ca. 700⁰ C. und das Metall destillirt bei ungefähr 38⁰C. weniger; eine Verflüchtigung findet direct bei der Reduction des Zinkoxyds statt.

Bei einer Temperatur von 700 ° C bleibt die Holzkohle durch die Einwirkung der Kohlensäure vollkommen unangegriffen und die durch die Reduction des Zinkoxyds erzeugte Kohlensäure wird bei dieser Temperatur mit den Zinkdämpfen fortgeführt. Kohlensäure bei einer Temperatur unter ca. 700° C. oxydirt, mit Zinkdämpfen vermengt, diese Dämpfe wieder, so dafs ein unerwünschtes Resultat erzieh wird.

Ich habe nun gefunden, dafs, wenn man Zinkdämpfe und Kohlensäure, beide bei einer Temperatur zwischen ca. 760⁰C. und ca. 820⁰C. oder etwas höher, durch Kohlen oder kohlenartiges Material gehen läfst, welches ebenfalls auf einer Temperatur von ca. 760⁰ C. bis 820⁰C. gehalten wird, die Kohlensäure sich sofort in Kohlenoxyd verwandelt und der Zinkdampf eine weitere Oxydation nicht eingeht. Man erhält also, wenn man Kohlensäure und Zinkdampf bei einer Temperatur, die zwischen ca. 760⁰ und 820⁰C. liegt oder etwas höher ist, durch Kohle oder kohlenartige Masse streichen läfst, welche auf gleicher Temperatur gehalten wird, Zinkdämpfe und Kohlenoxydgas; ich habe diese Entdeckung der verschiedenen Temperaturen, bei welchen diese

Reactionen stattfinden, und die Kenntnifs der den Cupolöfen anhaftenden Eigentümlichkeiten zur wirksamen Reduction von Zinkerzen in einem Cupolöfen nutzbar gemacht.

Auf beiliegender Zeichnung ist:

Fig. ι ein Längenschnitt durch den Cupolöfen mit seinem Condensator und Zubehör, welche speciell zur vorliegenden Erfindung gehören,

Fig. 2 ein Horizontalschnitt durch den in Fig. ι dargestellten Condensator,

Fig. 3 ein Verticalschnitt nach der Linie i-i der Fig. ι in theilweiser Endansicht ohne die Obertheile des Ofens,

Fig. 4 ein rechtwinklig gegen Fig. ι geführter Längenschnitt durch den mit Brennmaterial und Erzen beschickten Cupolöfen,

Fig. 5 ein Querschnitt durch den Condensator nach der Linie 2-2 der Fig. 1.

Fig. 6 und 7 sind Längenschnitt bezw. Endansicht eines der vom Condensator abführenden Auslafs- bezw. Abstichrohre.

A ist der Ofen, welcher durch den Trichter B mit Brennmaterial und calcinirten Erzen beschickt wird. Die Mischung beider findet in solchem Verhältnifs statt, dafs genügend Brennmaterial vorhanden ist, um eine Reduction des Zinkoxyds zu bewirken, die Zone zu verflüchtigen und die in den Erzen enthaltenen schmelzbaren Verunreinigungen zum Schmelzen zu bringen; dieses Verhältnifs ist derart, dafs auf etwa 450 kg Brennmaterial ca. 1 t Erz, entsprechend der Qualität beider und der Ofenconstruetion, gewonnen werden. Auf das so beschickte gemischte Brennmaterial und Erz wird schliefslich durch die Hülfstrichter und Rohre D Brennmaterial oder kohlenartige Masse C aufgegeben. Das Rohr B ist so angeordnet, dafs sein unteres Ende in den Ofen A weit genug hineinreicht, um eine Abgabe des gemischten Brennmaterials und Erzes an einem Punkte des Ofens A zu sichern, wo die Temperatur der Charge ca. 820⁰C. oder etwas mehr beträgt, jedoch nicht so tief, dafs das Beschickungsrohr der intensivsten Hitze des Ofens A ausgesetzt ist, so dafs es zerstört werden könnte. In diesem Trichter jB wird das Gemisch von Brennmaterial und Erz zwischen dem Beschickungs- und Entleerungspunkt vorbereitet, um die Oxydation der Zinkdämpfe zu verhindern, wobei die im Brennmaterial enthaltene Feuchtigkeit durch die Hitze ausgetrieben und der Inhalt des Trichters B, sobald er beim Austritt aus dem Trichter näher kommt, allmälig auf eine Temperatur von ca. 820⁰ C. erhitzt wird. Dasselbe geschieht mit dem Brennmaterial in den Hülfstrichtern D mit der Wirkung, dafs die Feuchtigkeit aus den Chargen der Trichter B und D ausgetrieben wird und dafs das gemischte Brennmaterial und Erz und das nachgetragene Brennmaterial in einem solchen Zustande und bei solcher Temperatur in den Ofen A gebracht werden, dafs die Zinkdämpfe bei ihrem Entweichen aus dem Ofen A nicht oxydirt sind.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Wenn in dem angefeuerten Ofen A das Gemisch von Brennmaterial und Erz und das nachgeschickte Brennmaterial C eine Temperatur von ca. 820⁰ C. erreicht haben, gehen die Zinkdämpfe und die Kohlensäure (welche durch die vorhergehende Reduction des Zinkoxy ds erzeugt wurde), von den calcinirten Erzen durch die darüberliegende Brennmaterialöder kohlenartJEe Masse C, wobei die Kohlensäure sofort in Kohlenoxyd verwandelt wird; infolge dessen werden Zinkdämpfe und Kohlenoxyd erzeugt, welche durch ein oder mehrere Leitungsrohre zum Condensator abgehen, wo alsdann die Zinkdämpfe condensirt werden und das Kohlenoxyd durch passende Rohre zum Verbrauch weggeführt wird.

Um die Zinkdämpfe so zu condensiren, dafs das Zink niedergeschlagen wird und in flüssiger Form abgestochen, sowie die Kohlenoxyd-, Stickstoff- und andere uncondensirbaren Gase ausgetrieben werden können, halte ich den Condensator, welcher vom Ofen A getrennt ist und jede beliebige Form aus beliebigem Material haben kann, auf einer Temperatur, die zwischen ca. 420⁰ C. und etwas weniger als ca. 650⁰C. schwanken kann. Diese Bedingung ist sehr wesentlich, da bei einer geringeren Temperatur als ca. 420⁰C. das Zink fest werden und ca. 650⁰C. verdampfen und mit den anderen Gasen aus dem Condensator entweichen würde, während die Gase zwischen diesen Temperaturen in flüssiger Form niedergeschlagen werden.

Der Condensator besteht aus zwei Gufseisenkesseln oder Kammern G G¹ von passender Länge und in transversaler Richtung eiförmig ausgebildet. Sie sind neben einander angeordnet, wobei der längste Durchmesser vertical gerichtet und die engsten Theile nach unten auf den Boden eines Feuerkanals H gestellt sind, welcher durch Mauerwerk / gebildet wird und den ganzen Condensator umgiebt. Die Kessel oder Kammern G G^! sind verbunden und communiciren mit einander durch ihre oberen und weitesten Theile. vermöge umgekehrter U- oder syphonförmiger Rohre J, welche nach oben in den Feuerkanal H reichen und parallel zu einander in passender Entfernung angeordnet sind. An dem Kessel oder der Kammer G ist das Einlafsrohr K angebracht. Das Rohr K tritt durch das Mauerwerk / des Feuerkanals H nach oben oder aufsen zum Cupolöfen, mit welchem es communicirt, während am correspondirenden Theil des Kessels oder der Kammer G¹ hinter dem Verbindungsrohr J ein Auslafsrohr L nach oben oder aufsen

durch das Mauerwerk / führt und entweder mit dem Heiz- oder Feuerraum M unier der Feuerkammer H communicirt oder nach anderen Orten geführt ist, wo die Gase anderweitig benutzt werden können.

In Verbindung mit den untersten und engsten Theilen der Kessel oder Kammern G G¹ und von den Enden der letzteren durch das Mauerwerk / reichend, sind Auslafsrohre N angeordnet, deren äufseres Ende in die atmosphärische Luft reicht und mit passenden Vorrichtungen zum Oeffnen oder Verschliefsen ihrer Verbindungen mit den Kesseln oder Kammern G G' versehen ist, wie in Nachstehendem näher beschrieben.

Um den Condensator auf einer Temperatur zwischen ca. 420° C. und ca. 650⁰C. zu erhalten, benutze ich die Verbrennungsproducte, welche in einem mit dem Apparat verbundenen Ofen entstehen, indem ich sie in die Heizoder Feuerkanäle O, welche von dem Heizoder Feuerraum M auslaufen, leite, wo sie den Condensator umgeben und demselben eine gleichmäfsige Temperatur ertheilen. An Stelle der Verbrennungsproducte eines Ofens kann ich auch erhitzte Luft aus irgend einer Heizquelle benutzen.

Die Zinkdämpfe, Kohlensäure und andere Gase, welche von dem Cupolofen A durch die Einlafsrohre K führen, treten in den Kessel oder die Kammer G ein und gehen von hier durch die Rohre J in den Kessel oder die Kammer G¹, wobei die Expansion der Zinkdämpfe und die Abkühlung derselben durch die gleichzeitige Expansion der denselben beigemengten Gase die Condensation und das Niederfallen des Zinks in flüssiger Form verursachen. Dasselbe gelangt auf den Boden oder an die engsten Theile der Kessel oder Kammern GG¹, von wo es zum Gebrauch durch die Rohre N abgelassen wird, während die Kohlenoxyd-, Stickstoff- und anderen beigemengten uncondensirbaren Gase inzwischen aus dem Condensator durch das Auslaisrohr L entweichen und entweder zu den Feuerzügen, welche den Condensator umgeben, um zur Erhitzung des ersteren zu dienen, oder zu beliebigem anderen Gebrauch abgeleitet werden.

Um den Austritt des flüssigen Zinks aus dem Condensator durch die Rohre N zu regulären, umgebe ich das Ende jedes Rohres nach dem Condensator zu, Fig. 6 und 7, mit einem Rand oder Flantsch P, welcher unten mit einem Schlitz Q. versehen ist. Gegen diesen Flantsch P liegt aufsen eine kreisrunde Platte R an, welche mit einem Schlitz oder einer Oeffnun iS versehen ist, und die Platte R trägt eine Spindel T, welche in eine Handhabe U ausläuft, vermöge deren die Platte R von aufsen gedreht wird.

Wird die Platte R so gedreht, dafs die Schlitze S und Q zusammenfallen, so tritt das flüssige Zink aus dem Condensator aus, während bei gegen einander verschobener Lage der Schlitze der Ausflufs abgesperrt bezw. regulirt wird.

Claims

Patent-Anspruch:

Die Reduction von Zinkerzen zwecks Gewinnung von metallischem Zink in einem Cupolofen dadurch, dafs über die mit Brennmaterial gemischte Charge Zinkerze durch besondere Beschickungstrichter eine Lage Kohlen oder kohlenstoffhaltige Masse aufgegeben wird, durch welche die Kohlensäure und Zinkdämpfe streichen und welche (bei der beobachteten Temperatur von ca. 760 bis 820 ° C.) eine Reduction der Kohlensäure in Kohlenoxyd herbeiführt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.