DE529431C

DE529431C - Process for the reduction of zinc, lead and similar raw ores containing a vaporizable metal

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Publication number: DE529431C
Application number: DED57072D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1928-08-04
Filing date: 1928-11-15
Publication date: 1931-07-13

Description

Verfahren zur Reduktion von Zink-, Blei- und ähnlichen, ein verdampfbares ldetall enthaltenden Roherzen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduktion der Erze von verdampfbarem Metall, wie z. B. Zink, Blei, Wismut, Arsen, Quecksilber u. a. m.Process for the reduction of zinc, lead and the like, a vaporizable one Crude ores containing metal ores The invention relates to a method and a Device for reducing the ores of vaporizable metal, such as. B. zinc, lead, Bismuth, arsenic, mercury and others m.

Die Erfindung besteht darin, daß die aus Erz, Kohle und Kalkstein o. dgl. bestehende Beschickung in eine Reduktionskammer in der Nähe ihres unteren Endes eingeführt und dann. im Inneren derselben durch ständig heißer werdende Zonen hochgeleitet wird, daß nach Sammlung der sich entwickelnden Gase und der verdampften Metallbestandteile die Metallbestandteile abgeschieden und die bei der Reduktion entwickelten Gase einer bzw. mehreren an der Reduktionskammer anliegenden Verbrennungskammern zugeleitet werden, in der bzw. in denen sie nach der Vermischung mit Luft verbrannt werden, wodurch die für die Reduktion erforderliche Hitze erzeugt wird, und daß das taube Gestein am oberen Ende der Reduktionskammer ausgetragen wird. Dadurch, daß die Beschickung in 'der Reduktionskammer von unten nach oben bewegt wird, brauchen die heißesten Teile der Beschickung nicht von einem der Hitze ausgesetzten Rost getragen zu werden, sondern sie werden viehmehr von den unteren Teilen der Beschickung getragen, für welche die Erhitzung nicht unerwünscht, sondern geradezu erwünscht ist. ` Die Erfindung besteht ferner darin, daß die bei der Reduktion entwickelten Gase bei der Verbrennung in den neben der Reduktions; kammer angeordneten Verbrennungskammern entgegen der Bewegung der Beschickung von oben nach unten geführt werden, so daß ohne weiteres die Reduktionskammer im oberen Teil heißer ist als im unteren Teil.The invention consists in that made of ore, coal and limestone o. The like. Existing loading in a reduction chamber in the vicinity of its lower End introduced and then. inside the same by constantly hotter zones is passed up that after collection of the evolving gases and the evaporated Metal constituents the metal constituents deposited and those in the reduction evolved gases of one or more combustion chambers adjacent to the reduction chamber are supplied, in or in which they are burned after mixing with air , whereby the heat required for the reduction is generated, and that the dead rock is discharged at the top of the reduction chamber. Through this, that the charge is moved in 'the reduction chamber from bottom to top, need the hottest parts of the load not from a grate that is exposed to heat to be carried, but they are more abundant from the lower parts of the load worn, for which the heating is not undesirable, but actually desirable is. `The invention is also that the developed in the reduction Combustion gases in the addition to the reduction; chamber arranged combustion chambers are guided against the movement of the feed from top to bottom, so that the reduction chamber is easily hotter in the upper part than in the lower part.

Um .aus der Beschickung der Reduktionskammer eine zur Aufrechterhaltung des Reduktionsvorganges genügende Menge von verbrennbarem Gas zu gewinnen, wird gemäß der Erfindung der Beschickung ein überschuß an Kalkstein zugesetzt, wobei neben der Bindung der Schwefelbestandteile der Erze zu Schwefelcalcium Kohlenmonoxyd erzeugt wird.To .from the loading of the reduction chamber one to maintain the reduction process to gain sufficient amount of combustible gas is according to the invention of the charge added an excess of limestone, wherein in addition to binding the sulfur constituents of the ores to form sulfur calcium carbon monoxide is produced.

Es sind zwar schon Verfahren bekannt, bei denen die Erze von unten nach oben bewegt werden. Jedoch weisen die bekannten Verfahren schwerwiegende Mängel auf, die ihre allgemeine Einführung verhindert haben. Bei einem der bekannten Verfahren müssen die Erze erst zerkleinert, dann mit einem Bindemittel vermischt und schließlich zu Formsteinen gepreßt werden; durch diese Formsteine wird dann ein elektrischer Strom geschickt, wobei durch den Strom die zur Verdampfung ;und Reduktion der Erze erforderliche Hitze erzeugt wird. Die Herstellung der Formsteine und die Erhitzung durch den elektrischen Strom an Stelle der in der Erfindung beschriebenen Verwendung der Roherze und ihre Erhitzung `durch die bei der Reduktion erzeugten- Gase ist äußerst kostspielig und nur dort anzuwenden, wo die Erze sich zu einer weitgehenden Zerkleinerung gut eignen und wo der elektrische Strom äußerst billig ist. Nach einem anderen bekannten Vorschlag sollen die Erze durch eine Schnecke in einem Schacht hochgedrückt werden. Im Gegensatz zur Erfindung sollen aber heiße, die Reduktion bewirkende Gase den Erzen in demselben Schacht entgegenströmen, wobei die Abgase und der Dampf dicht an der Einführungsstelle der Erze .abgeleitet werden. Bei diesem Verfahren müssen die reduzierten, dampfförmigen Metallbestandteile über die noch wenig erwärmten Erzbestandteile hinstreichen, so daß ein Niederschlag der Metallbestandteile auf den Erzen unvermeidlich ist; außerdem bereitet es erhebliche Schwierigkeiten, die heißen Gase ihrem natürlichen Bestreben entgegen von oben nach unten zu bewegen.There are already processes known in which the ores from below be moved upwards. However, the known methods have serious shortcomings that prevented their general introduction. In one of the known methods the ores must first be crushed, then mixed with a binding agent and finally are pressed into shaped stones; through these shaped bricks an electrical one then becomes Stream sent, whereby through the stream the evaporation; and reduction of the ores required heat is generated. The production of the shaped stones and the heating through the electric current instead of that described in the invention Use of the raw ores and their heating `` by the - Gases is extremely expensive and can only be used where the ores become one extensive shredding and where the electricity is extremely cheap is. According to another well-known proposal, the ores should be fed through an auger be pushed up in a shaft. In contrast to the invention, however, hot, the gases causing the reduction flow counter to the ores in the same shaft, with the exhaust gases and the steam are discharged close to the point of introduction of the ores. In this process, the reduced, vaporous metal components must be over Brush out the ore constituents, which have not yet been heated, so that a precipitate of the Metal components on the ores is inevitable; Besides, it prepares considerable Difficulties, the hot gases against their natural endeavor from above move down.

Es ist schließlich allgemein bekannt, bei der Verhüttung von verdampfbaren Metallen der Beschickung Kalkstein und Kohle zuzusetzen. Diese Zusätze hatten ,aber nicht wie bei der Erfindung den Zweck, eine für die Reduktion der Erze genügende Menge von brennbarem Gas zu erzeugen, sondern nur den Zweck, schädliche Bestandteile; insbesondere die Schwefelbestandteile der Erze, zu binden. Soweit bei den bekannten Verfahren schon kleinere Mengen von brennbaren Gasen abfielen, ist allerdings auch schon vorgeschlagen worden, diese Gase zur Vorwärmung der Beschickung, nicht aber zur eigentlichen Erhitzung zu verwenden.It is after all well known in the smelting of vaporizable Add limestone and coal to metals in the feed. These additives had, however not the purpose, as in the case of the invention, which is sufficient for the reduction of the ores Amount of combustible gas to generate, but only the purpose of harmful components; in particular to bind the sulfur components of the ores. So much for the well-known Process already dropped smaller amounts of flammable gases, however, is also it has already been suggested that these gases be used to preheat the charge, but not to be used for the actual heating.

Die Einzelheiten der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrichtung ergibt sich aus dem nachfolgend beschriebenen und in der beiliegenden Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiel. Die linke. Hälfte der Zeichnung zeigt einen Schnitt durch die Reduktionskammer und die rechte Hälfte einen Schnitt durch die Verbrennungskammer.The details of the device used to perform the method results from what is described below and in the accompanying drawing reproduced embodiment. The left. Half of the drawing shows one Section through the reduction chamber and the right half a section through the Combustion chamber.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, bestellt die Vorrichtung @u. a. aus der Reduktionskammer io und einer ,daneben angeordneten Verbrennungskammer i i. Die Charge gelangt durch einen Schacht 12 in ,einen Zylinder 14, aus dem sie absatzweise durch einen horizontalen Stößel oder Kolben 13 einem Zylinder 15 oberhalb eines senkrecht beweglichen Stößels oder Kolbens 16 zugeführtwird; bei der Aufwärtsbewegung des Stößels 16 wird die Charge in das Innere der Verbrennungskammer hereingepreßt; bei der Abwärtsbewegung des Stößels 16 wird der Inhalt der Reduktionskammer durch den den Durchtritt nur in einer Richtung zulassenden, durch das Gestänge 18 gesteuerten Verschluß 17 getragen. Die soeben beschriebene Beschickungsvorrichtung stimmt im wesentlichen mit derjenigen der erwähnten älteren Erfindung überein und wird im wesentlichen in der gleichen Weise tätig. Das taube Gestein wird durch eine Öffnung 20 abgeleitet, und die Gase und Dämpfe werden durch einen in dem Mauerwerk ausgebildeten Schacht nach abwärts geleitet und einer Kammer 23 zugeführt, die durch einen Wassermantel 2 i gekühlt werden kann. Die Gase steigen aus der Kammer 23 durch einen zweiten in dem Mauerwerk vorgesehenen Schacht 2q. nach oben und gelangen zu einem Hauptrohr i, welches zur Versorgung der Verbrennungskammer i i mit Gas dient. In der Verbrennungskammer werden die Gase verbrannt unter Zufügung der notwendigen Luft durch ein Rohr 26, welches oben auf dem Ofen angeordnet ist. Die Verbrennungsluft kann vorgewärmt werden, z. B. dadurch, daß sie durch einen Mantel hindurchgeleitet wird, der den zur Ableitung des tauben Gesteins dienenden Schacht 20 ,umgibt.As can be seen from the drawing, the device orders @u. a. from the reduction chamber io and an adjacent combustion chamber i i. The batch passes through a shaft 12 in, a cylinder 14 from which it intermittently by a horizontal plunger or piston 13 a cylinder 15 above a vertically movable plunger or piston 16 is supplied; on the upward movement the ram 16 presses the charge into the interior of the combustion chamber; during the downward movement of the plunger 16, the content of the reduction chamber is through the one which allows passage in only one direction and is controlled by the linkage 18 Clasp 17 worn. The loading device just described is correct essentially coincides with that of the earlier invention mentioned and is in essentially act in the same way. The deaf rock is through an opening 20 discharged, and the gases and vapors are formed through a in the masonry Well directed downwards and fed to a chamber 23, which is through a water jacket 2 i can be cooled. The gases rise from the chamber 23 through a second Shaft 2q provided in the masonry. up and get to a main pipe i, which is used to supply the combustion chamber i i with gas. In the combustion chamber the gases are burned with the addition of the necessary air through a pipe 26, which is placed on top of the stove. The combustion air can be preheated, z. B. in that it is passed through a jacket that is used to derive of the deaf rock serving shaft 20, surrounds.

Für jede Retorte werden zweckmäßig mehrere Kondensations- und Schmelzkammern hintereinander angeordnet, so daß vorzugsweise eine fraktionierte Kühlung und Kondensation zur Trennung der bei verschiedenen Temperaturen verdampfenden Metalle; die in einem Erz enthalten sind, angewendet werden können.Several condensation and melting chambers are expediently provided for each retort arranged one behind the other, so that preferably fractional cooling and condensation to separate the metals that evaporate at different temperatures; the in one Ore are contained, can be applied.

Das Metallbad wird raffiniert, und .ein anderes Verfahren zur Trennung der Metalle kann Verwendung finden, falls ein Blei-Zink-Erz gemäß dem neuen Verfahren behandelt wird, bei welchem .sich infolge seines hohen spezifischen Gewichtes das Blei von dem Zink trennt und die beiden Metalle in verschiedener Höhe .aus der Schmelze abgeleitet werden können. -Irgendwelche in den .aus der Reduktionskammer kommenden Gasen zurückbleibenden Metalldämpfe werden in der Verbrennungskammer oxydiert, darauf in geeigneten Skrubbern und Staubabscheidern abgefangen und dann entweder mit der übrigen Charge wiederum der Reduktionskammer zugeleitet oder zur Verwendung als Oxyd zurückgehalten.The metal bath is refined, and another method of separation the metals can be used if a lead-zinc ore according to the new process is treated, in which, due to its high specific weight, the Lead separates from the zinc and the two metals at different levels from the melt can be derived. -Anything in the. Coming out of the reduction chamber Residual metal vapors are oxidized in the combustion chamber, thereupon caught in suitable scrubbers and dust collectors and then either with the Remaining batch in turn fed to the reduction chamber or for use as Oxide retained.

Das taube Gestein wird fortlaufend am oberen Ende der Retorte abgeleitet und kann durch Zuführung von Dampf oder Wasser in der Weise behandelt werden, daß irgendwelche von dem Gestein mitgeführte Brennstoffrückstände durch die Hitze des Gesteins selbst in Kohlenoxyd und Wasserstoff umgewandelt werden. Das Gestein wird dann weiter dadurch abgekühlt, daß es zum Vorwärmen der Verbrennungsluft Verwendung findet, und nachdem noch irgendwelche wertvollen, in ihm enthaltenen Bestandteile herausgezogen sind, wird über dasselbe in irgendeiner zweckmäßigen Weise verfügt.The dead rock is continuously drained at the top of the retort and can be treated by supplying steam or water in such a way that any residual fuel carried by the rock due to the heat of the Rock itself can be converted into carbon oxide and hydrogen. The rock will then further cooled by using it to preheat the combustion air finds and after having extracted any valuable components contained in it are disposed of in some convenient way.

Das Verfahren geht in folgender Weise vor sich Das natürliche Roherz wird gemahlen und mit einer genügenden Menge Kalk oder Kalkstein oder anderen ,geeigneten Oxyden oder Carbonaten und mit pulverisierter Kohle und Natriumchlorid oder anderen verdampfbaren oder sich leicht zersetzenden Chloriden in solchen Verhältnissen gemischt, daß unter Berücksichtigung der Zusammensetzung des Erzes und der thermischen Anforderungen der Mischung die chemische Reduktion der einzelnen Bestandteile während der Hitzebehandlung Kohlenmonoxyd und Wasserstoff mit oder ohne eine unbeachtliche Menge von Kohlendioxyd, Schwefeldioxyd und Stickstoff zusammen mit Zink, Blei und anderen verdampfbaren Metallen in Dampfform ergibt. Die Mischung wird in die Reduktionskammer in der schon beschriebenen Weise eingeführt, und bei Erreichung des oberen Teiles der Kammer wird das taube Gestein durch die Üffnung 2o abgeleitet. Die Gase und Dämpfe treten in die Kammer 23 ein. Die Gase werden dann dem oberen Ende der Verbrennungskammer zugeführt, während die Dämpfe in der vorher beschriebenen Weise behandelt werden.The procedure is as follows: The natural raw ore is ground and coated with a sufficient amount of lime or limestone or other suitable Oxides or carbonates and with powdered charcoal and sodium chloride or others vaporizable or easily decomposing chlorides mixed in such proportions, that taking into account the composition of the ore and the thermal requirements the chemical reduction of the individual components during the heat treatment of the mixture Carbon monoxide and hydrogen with or without a negligible amount of carbon dioxide, Sulfur dioxide and nitrogen along with zinc, lead and others vaporizable Gives metals in vapor form. The mixture is put into the reduction chamber in the already described manner, and when reaching the upper part of the chamber the dead rock is diverted through the opening 2o. The gases and vapors occur into chamber 23. The gases then go to the top of the combustion chamber supplied while the vapors are treated in the manner previously described.

Die Gase erzeugen bei ihrer Verbrennung die erforderliche Hitze zur Durchführung des chemischen Prozesses und zur Verdampfung des Zinkes, Bleies und anderer verdampfbarer Metalle, außerdem für das Schmelzen und Raffinieren des kondensierten Metalles.When burned, the gases generate the heat required for Carrying out the chemical process and evaporation of the zinc, lead and other vaporizable metals, as well as for melting and refining the condensed Metal.

Die Verwendung von kohlensaurem Kalk oder Kalkstein oder anderer Oxyde oder Carbonate dient einem doppelten Zweck: i. der Herstellung einer genügenden Menge von CO., welche unter der Einwirkung der in der Charge enthaltenen Kohle, gegebenenfalls mit anderen Kohlereaktionen, ein Gas ergibt, dessen Hitze bei geeigneter Verbrennung gleich der Hitze ist, welche zur Behandlung der ganzen Charge und für das darauffolgende Schmelzen und Raffinieren des Kgndensates erforderlich ist, 2. als Mittel zur Vermeidung der unerwünschten Freimachung von Schwefeldioxyd hi den Abgasen durch Umwandlung dieses Schwefeldioxydes durch Einwirkung und Verbindung mit dem Kalk oder Kalkstein oder anderen `geeigneten Oxyden oder Carbonaten, die mit dem Erz gemischt sind, zu einem S.uI-fid, Sulfit oder Sulfat, wobei die so -gebildeten Sulfide, Sulfite oder Sulfate in dem tauben Gestein eingeschlossen bleiben.The use of carbonate of lime or limestone or other oxides or carbonates serves a dual purpose: i. the production of a sufficient quantity of CO., which under the action of the coal contained in the charge, possibly with other coal reactions, results in a gas whose heat, when properly burned, is equal to the heat required for treating the entire charge and for the subsequent melting and refining of the aggregate is necessary, 2. as a means of avoiding the undesired release of sulfur dioxide in the exhaust gases by converting this sulfur dioxide through the action and combination with the lime or limestone or other suitable oxides or carbonates mixed with the ore a S.uI-fid, sulphite or sulphate, whereby the sulphides, sulphites or sulphates formed in this way remain trapped in the dead rock.

Die Verwendung der Erfindung macht das vorherige Rösten zum Austreiben des Schwefels als Dioxyd oder der Kohlensäure in den Carbonaten überflüssig und ergibt eine -wirksame und Wirtschaftliche Gewinnung von Zink, Blei und anderen derartigen verdampfbaren Metallen aus den Erzen.The use of the invention makes pre-roasting for expulsion of sulfur as dioxide or carbonic acid in carbonates superfluous and results in an effective and economical extraction of zinc, lead and other such vaporizable metals from the ores.

Weiterhin gestattet die Erfindung die Gewinnung der ,gesamten für das. Verfahren erforderlichen Hitze ,aus den Gasen, die durch die Reaktion gewonnen werden (nachdem das Verfahren erst durch einen besonderen, von außen zugeführten Brennstoff eingeleitet ist). Der Kalkstein oder andere Carbonate, die in der Charge enthalten sind, dienen nicht nur dazu, die Gasmenge dem Hitzebedarf entsprechend zu vermehren, sondern gleichzeitig zur Umwandlung der Schwefelbestandteile in Calciumsulfid, -sulfit oder -sulfat an Stelle der störenden Umwandlung in Schwefeldioxyd.Furthermore, the invention allows the recovery of the whole for the process required heat, from the gases obtained by the reaction be (after the procedure only through a special, externally supplied Fuel is introduced). The limestone or other carbonates that are in the batch are not only used to adjust the amount of gas according to the heat demand to increase, but at the same time to convert the sulfur components into calcium sulfide, sulfite or sulfate instead of the disruptive conversion into sulfur dioxide.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the reduction of zinc-lead and similar, raw ores containing a vaporizable metal, characterized in that the made of ore, coal and limestone or the like. Feeding into a reduction chamber introduced near its lower end and then through continuously inside it hotter zones will be directed up that after collection of the developing Gases and the vaporized metal components deposited the metal components and one or more gases evolved during the reduction at the reduction chamber adjacent combustion chambers are supplied, in or in which they are after the mixture with air can be burned, thus providing the necessary for the reduction Heat is generated and that the dead rock is at the top of the reduction chamber is carried out.

2. The method according to claim i, characterized in that the gases in the combustion in the combustion chambers from top to bottom of the. Reduction chamber are guided along, so that the temperature of the walls of the reduction chamber from the entry point of the feed to the exit point of the feed of the evolved gases towards iand t constantly take.

3. Procedure according to claim i or 2, characterized in that to generate a sufficient Amount of CO gas of the feed an excess of limestone is mixed. q .. Device for carrying out the method according to claim i, characterized by a reduction chamber, or several at the reduction chamber adjacent combustion chambers, a device for introducing the charge at the lower end of the reduction chamber and for moving the loading upwards in the Inside the reduction chamber and by means of collecting and separating the developed gases and the vaporized metal parts and for the supply of the gases the combustion chamber or chambers located next to the reduction chamber, in which the gas is mixed with air and burned.