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Schachtofen zur Verhüttung von flüchtige 1VIetalle (besonders Blei
und Zink) enthaltenden Erzen u. dgl. unter Gewinnung der flüchtigen Metalle in Form
von Oxyden Beim Betrieb von Entzinkungsschachtöfen hat man die Erfahrung gemacht,
daß man nur dann bei einer gegebenen Ofengröße eine genügend weitgehende Entzinkung
erzielt, wenn man die Durchsatzmenge in der Zeiteinheit nicht über ein gewisses
Maß steigen läßt. Der Grund ist der, daß die Entzinkung einer gegebenen Beschickungsmenge
eine bestimmte Zeit und eine innige Berührung jedes kleinsten Beschickungsteilchens
mit dem Reduktionsmaterial unter bestimmten Wärmebedingungen erfordert. -Vermehrt
man den Kokszusatz, um den Beschickungsteilchen eine vermehrte Gelegenheit zur Berührung
mit Reduktionsmaterial zu geben, dann entsteht bei eisenreichen Beschickungen der
Nachteil, daß die Eisenoxyde (wie im Hochofen) mehr oder minder in der Formzone
reduziert werden und sich im Ofenherd- Ansätze von metallischem Eisen bilden, die
sehr rasch anwachsen und schließlich den Schachtofenbetrieb gefährden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung gelingt es nun, diese Nachteile durch
bestimmte Ausgestaltung des Schachtofens und eine entsprechende Betriebsweise zu
vermeiden.
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Erfahrungsgemäß- erfolgt das Aufsteigen des Gebläsewindes an den Ofenwänden
entlang viel rascher als in den mittleren Teilen der Beschickung infolge des geringeren
Widerstandes, den er dort findet. Dies hat zur Folge, daß die Wechselwirkung zwischen
zu reduzierendem Gut und Reduktionsmaterial in der Nähe der Wandung sich schneller
abspielt als in den mittleren Teilen der Beschikkung; deshalb können die in der
Nähe der Ofenwand entstehenden Schlacken einen um einige Prozente höheren Zinkgehalt
haben als die Schlacken, welche in den mittleren Teilen des Ofens fallen. Diesem
Übelstande kann man gemäß der Erfindung in der Weise begegnen, daß man den Ofenschacht
unmittelbar oberhalb des Gestells tonnenförmig erweitert (ausbaucht) und die Ofenwände,
welche die Formen enthalten, im Gestell (Ofenherd) auf eine Entfernung von 6o bis
70 cm zusammenrückt. Dadurch wird einerseits verhindert, daß der Gas- und
Metalldampfstrom in prozentual größerer Menge oberhalb des Gestells unmittelbar
an den Wänden emporsteigt. Unter dem Einflusse des vertikal gerichteten Auftriebs
wird er vielmehr durch die Beschickung, vor allem in dem Teile, welcher innerhalb
der Ausbauchung liegt, hindurchgehen, was die Entzinkung befördert. Gleichzeitig
wird hierdurch verhindert, daß sich an den kälteren Ofenwänden durch Niederschlag
flüchtiger Substanzen aus dem Gasstrom (Sulfide) usw. Ansätze bilden, da durch
die
sich nach unten bewegenden Beschickungsmassen diese Produkte, die Ansätze bilden
könnten, wieder der heißen Düsenzone zugeführt werden, woselbst durch chemische
Reaktionen die in denselben befindlichen flüchtigen Metalle ausgetrieben werden.
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Andererseits bewirkt die Verengung der Düsenzone, daß der Wind leichter
bis. in die Mitte der Beschickung eindringen kann, wodurch er ebenfalls gezwungen
wird, mehr innerhalb der Beschickung als an der Wandung aufzusteigen.
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Eine weitere den Ofenbetrieb im Zusammenhang mit der Verengung der
Düsenebene verbessernde Maßnahme besteht darin, -daß man die Düsenöffnungen im Ofeninnern
weit unter das übliche Maß verkleinert. Gewöhnlich gibt man den Düsen innen eine
-Öffnung von etwa 3ö qcm; gemäß der Erfindung wird dieselbe bis auf etwa ein Viertel
und darunter verringert. Hierdurch erreicht man, daß der Gebläsewind in Form .von
. kräftigen Strahlen stichflammartig in den Ofen eindringt. Dies bewirkt, daß einerseits
in Gestell eine so hohe Temperatur - entsteht, daß im Herde sich bildende Eisensauen
schmelzen, andererseits wird so vielSauerstoff an Ort und Stelle geführt, daß das-geschmolzene
Eisen wieder von neuem oxydiert wird. Dieses oxydierte Eisen wird dann von dem Schlackenbade
aufgenommen und verläßt unreduziert den Ofen. Es wird also auf diese Weise die Bildung
von Eisenansätzen (Eisensauen) im Ofenherd verhindert, oder etwa durch besondere
ungünstige Umstände doch entstandene Ansätze werden allmählich weggeschmolzen oder
zum mindesten ihr Weiterwachsen über ein -gewisses erträgliches Maß vermieden.
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über der Düsenzone ausgebauchte Schachtöfen sind an sich bekannt.
Als Typ dieser Öfen mag beispielsweise der sogenannte Unterharzer Bleischachtofen,
wie er-in H i 1 d eb r.a n d t, Lehrbuch der Metallhüttenkunde, igo6, Seite
175, beschrieben ist, gelten. Dieser Ofen besitzt einen runden Querschnitt
von i m Durchmesser. Er ist oberhalb der Kühlkästen ausgebaucht und -an der Gicht
wieder so zusammengezogen, daß er dort enger als in der Formebene ist. Durch die
letzte Maßnahme soll eine Beschleunigung der abziehenden Gichtgase erreicht werden.
Demgegenüber ist der Ofengemäß der Erfindung, soweit es überhaupt angängig ist,
die Verhältnisse eines runden Schachtofens zur Gewinnung von metallischem Blei .mit
einem rechteckigen zur Gewinnung .von Zinkoxyd in Parallele zu stellen, an der Gicht
weiter als an der Formebene, da ja nicht wie beim Unterharzer Ofen nur eine-Beschleunigung
der Abgase, sondern auch eine ruhige und voll-'kommene Verbrennung über der Charge
erreicht werden soll, was zur Erzielung einer schönen Zinkfarbe unerläßlich ist.
Weiterhin hat hier die Ausbauchung in Verbindung mit der Verengung der Düsenöffnungen,
die im Gegensatz zu der des Unterharzer Ofens mit 5 cm Durchmesser nur z bis 2,5
cm Durchmesser.beträgt, den Zweck, die Entzinkung zu befördern. Denselben Zweck
hat die Verengung der Düsenebiene, di:e auf leine Entfernung von 6o bis
70 cm zusammengezogen ist, während bei den üblichen rechteckigen Öfen der
Abstand der die Düsen tragenden Längsseiten allgemein ioo bis 125 cm beträgt. Die
Ausbauchung in Verbindung mit der Zusammenziehung der Düsenebene beim Unterharzer
Ofen hat lediglich.den einzigen Zweck, die Ansatzbildung zu verhindern.
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Der Ofengang wird bei der Schachtofenentzinkung schließlich gemäß
der Erfindung noch dadurch besonders gefördert, daß in die Beschickung unterhalb
der Gicht Zusatzluft in an sich bekannter Weise eingeblasen wird. Dies hat den Vorteil,
daß die Beschickung sghon im oberen Teil des Ofens heiß wird und durch diese Vorerhitzung
sich die wirksame Reduktions- und Verdampfungszone bedeutend verlängert. Schon bei
gewöhnlichen Erzen macht sich diese Wirkung durch eine bessere Entzinkung und eine
heißere, gegen Abkühlung bei Neubeschüttung weniger empfindliche Gicht bemerbar;
heißere Gichtgase aber .ergeben Zinkfarbe -.von besserer -Beschaffenheit, da..sich:bei
zu kalter Gicht-geringe Mengen unoxydierten Metalldampfes in Form von dunklem Staub
-bilden, die den Farbton beeinträchtigen.
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Hat man .aber -schwerreduzierbare Erze, besonders Zinksilikate und
zinkhaltige Schlacken, zu verhütten,-so.gelingt beim Betriebe ohne diese Zusatzluft
deren vollkommene Entzinkung überhaupt nicht, da das Zinksilikat bei der bisher
Üblichen Verhüttungsweise nur eine-lcurze Reduktionszone zu passieren hat und deshalb
nicht genügend Gelegenheit zur völligen Abgabe seines Zinkgehaltes findet. Andererseits
bildet -sich im Schachtofen auch leicht Zinksilikatschlacke aus vorhandenem. freien
Zinkoxyd und kieselsäurehaltigen Materialien,-sofern beide in der Zone genügend
hoher Temperatur zusammentreffen. Wenn sich jedoch '<durch Zusatzluft bereits
im oberen Teil der Gicht die Temperatur bis zum -Eintritt der Zinkreduktion erhöht,
kann es im Ofen nicht zu einer Bildung von schwer reduzierbaren Zinksilikaten kommen.
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Zu bemerken ist, daß der Wind, der den unteren wie oberen Düsen zugeführt
wird, je nach Bedarf.als Heißwind verwendet werden kann.
Diese 'Maßnahmen
haben nicht nur bei der Verhüttung von Zinkerzen eine günstige Wirkung, sondern
sie sind auch bei Mischerzen, die mit und ohne Zink noch Blei oder andere flüchtige
Metalle enthalten, von Vorteil.
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Ein Ofen mit den Einrichtungen gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt. Abb. i stellt einen Vertikalschnitt dar, Abb. 2 einen Horizontalschnitt
nach 2-2 in der Düsenebene. A ist ein Schachtofen, der unmittelbar oberhalb des
Gestells C tonnenförmig erweitert ist. Die gestrichelte Linie B bedeutet die normale
Begrenzungslinie der Innenwand von gewöhnlichen Zinkschachtöfen an, so daß man danach
die Stärke der erforderlichen Ausbauchung ungefähr abschätzen kann. D sind die unteren
Düsen, E ist der Schlackenstich, und F sind die oberen Düsen. G ist die Beschickungsöffnung,
und H ist der Abzugskanal, in dem die verflüchtigten und oxydierten Metalle in den
Sammelraum abgeführt werden.
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Der Betrieb des Ofens erfolgt in der üblichen Weise, indem man das
mit Brennstoff und evtl. mit Zuschlägen gemischte Erz in Stückforrn oder brikettiert
oder agglomeriert durch die Beschickungsöffnung einführt und durch die Düsen kalten
oder heißen Wind einbläst.