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Verfahren zur Gewinnung von Blei oder anderen Metallen aus Flugstäuben,
Oxydgemischen und anderen oxydischen Ausgangsstoffen Der Fortschritt in der Technik
auf dem Gebiete der Rauchniederschlagung, besonders durch zunehmende Einführung
der elektrischen Staubniederschlagung, hat dazu geführt, daß immer größere Mengen
von Bleioxyd und anderen Oxyden auf den Hüttenwerken anfallen. Die übliche Nutzbarmachung
geschieht in der Weise, daß diese Flugstäube entweder unmittelbar oder nach vorhergehender
Sinterung oder Brikettierung in Schachtöfen auf Blei verschmolzen werden. In neuerer
Zeit sind mit Erfolg Versuche unternommen worden, diese Oxyde unmittelbar in Drehtrommelöfen
mit Kohle zu reduzieren. Der technische Fortschritt liegt darin, daß das Blei schneller
ausgebracht wird. Es hat sich nun aber ergeben, daß eine solche Reduktion in Flammöfen
oder Trommelöfen unmöglich wird oder zum mindesten ein niedrigeres Metallausbringen
ergibt, wenn Ausgangsstoffe verwendet -,verden, die in der Hauptsache leicht reduzierbare
Oxyde, wie Bleioxyd, Antimonoxyd oder Wismutoxyd, und daneben schwerer reduzierbare
oder nicht reduzierbare hochschmelzende Oxyde, z. B. Zinkoxyd und Calciumoxyd, enthalten:
Versuche haben ergeben, daß das Bleiausbringen aus Bleioxyd mit steigendem Zinkoxydgehalt
folgendermaßen absinkt:
| Blei- Tem- |
| ausbringen peratur |
| 010 Blei o c |
| Bleioxyd ohne Zn O ... 98 720 |
| - mit 2 1/0 Zn 0 86 720 |
| - - 40/0 - 62) 720 |
| - - 80/0 - 42 @`) 720 |
| - - i00/0 - 38:<) 720 |
Diese Versuchsergebnisse zeigen, in welchem Ausmaße das Bleiausbringen durch Zinkgehalte
im Bleioxyd herabgesetzt wird.
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Ein bekanntes Verfahren sucht die Rückgewinnung von Metallen aus Erzen
und Rückständen dadurch zu erleichtern, daß diese in ein flüssiges Bad von geschmolzenem
Salz allmählich eingebracht werden, das reduzierende Eigenschaften besitzt. Hierbei
sollen an Stelle reduzierender Salze auch technische Erzeugnisse treten können,
welche erst bei der Reaktionstemperatur reduzierend wirken, z. B. Kohlenstaub mit
Pottasche, Stärkemehl und Soda, Kalkstickstoff und Chlornatrium. Wenn dieses Verfahren
nicht
zu einem praktischen Erfolge geführt hat, jedenfalls in Fällen,
bei welchen es sich um schwierig zu verarbeitende 0xydgemische, wie solchen aus
Bleioxyd mit Zinkoxyd bestehend, gehandelt hat, so ist dieses darauf zurückzuführen,
daß es bisher an ausreichenden Vorschriften gefehlt hat über die Art und Weise,
in welcher die zu reduzierenden Stoffe mit dem Schmelzbade zusammenzubringen sind.
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Es hat sich nämlich als außerordentlich wirksam herausgestellt, daß,
wenn die Reduktion von einem Schäumen des Schmelzbades begleitet wird, sie besonders
wirksam verläuft. Wenn z. B. zinkoxydhaltiges Bleioxyd mit Kohle vermengt, hierauf
innig vermahlen wird und sodann in geschmolzene Soda oder ein Schlackenbad eingetragen
wird, dann entsteht ein Schaum von der Schmelze, welche hierdurch bis auf das äußerste
durch Gasbläschen von Kohlensäure, Kohlenoxyd und Wasserdampf aufgeteilt ist. Es
bilden sich feinste Häutchen der Schmelze, in welchen kleinste Teilchen von Bleioxyd,
Zinkoxyd und Kohlenstoff schwimmen. Die Bedeutung eines derartigen Schaumes wird
vielleicht am besten dadurch erklärt, daß vergleichsweise auf die Bedeutung der
Flotation als Aufbereitungsverfahren hingewiesen wird. Wenn es sich hierbei natürlich
auch um ganz andere Vorgänge physikalischer Art in wäßrigen Emulsionen handelt,
bei denen aber auch chemische Oberflächenreaktion mitspielen können, so liegt in
der feinsten Aufteilung der Stoffe ein gewisser Vergleich begründet. Durch die innige
Vermahlung des Oxydes mit Kohle liegen feinste Teilchen von Bleioxyd, Zinkoxyd und
Kohle dicht nebeneinander. Die geschmolzene Schmelze überträgt auf diese ihre Wärme.
Die Reduktion setzt ein. Der Zinkdampf geht in das Gasbläschen, das reduzierte Blei
bleibt in feinster Verteilung in dem Häutchen der Schmelze. Nach Beendigung der
Reaktion erfolgt ein Absinken bis zum ruhigen Flusse, die Bleiteilchen vereinigen
sich zu Tröpfchen, welche in der Schmelze zu Boden sinken. Die zurückgefallene Schmelze
empfängt neue Wärme aus dem nicht aufgeschäumten Teile der Schipelze, so daß bei
neuem Zusatz von Oxyd-Kohle-Gemisch das Spiel von neuem beginnen kann.
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Auf die vorstehend beschriebene Weise ist es gelungen, aus Wälzoxyd
mit 4o,s °/o Blei und rq.o/o Zink, welches innig mit Kohle vermahlen worden war,
97,3 °/o des Bleigehaltes als Weichblei abzuscheiden und den Zinkgehalt so gut wie
vollständig in Dampf überzuführen.
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Bei einem anderen bekannten Schmelzverfahren für Metallspäne und Metallrückstände
in feiner Verteilung werden Metallspäne und sonstige Metallrückstände in feiner
Verteilung durch Einbringen des Schmelzgutes in eine Schmelze verarbeitet, die zu
Beginn des Einbringens nur aus Schlacke oder Salz besteht und die sich in einem
um eine waagerechte Achse drehbaren Ofen befindet, wobei das Schmelzgut in größeren
Anteilen eingebracht wird, wodurch sich die Metallteile zunächst verklumpen. Bei
diesem bekannten Verfahren handelt es sich aber nur um die Nutzbarmachung von solchen
Bestandteilen, die schon von vornherein als Metall in Späneform vorhanden sind,
denn es wird in der Beschreibung dieses Verfahrens besonders darauf hingewiesen,
daß es dazu bestimmt ist, die Nachteile der Oxydation dieser metallischen Bestandteile
zu vermeiden. Die Schlacken oder Salze bei diesem bekannten Verfahren sollen nur
den Zweck haben, daß die Luft abgeschlossen wird, welche sonst eine Oxydation hervorrufen
würde.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung handelt es sich nicht um die
Vermeidung einer Oxydation metallischer Bestandteile, sondern eine Reduktion vorhandener
Oxyde zu Metall und auch um ganz andere Maßnahmen.
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Es ist schon gesagt worden, daß dem neuen Verfahren die Beobachtung
zugrunde liegt, daß beim Eintragen von Kohle in Mischungen mit Oxyden in Schmelzen
ein lebhaftes Aufschäumen hervorgerufen wird. Es kommt darauf an, dieses Schäumen
möglichst lebhaft zu gestalten und zu verlängern. Dieses kann z. B. dadurch hervorgerufen
werden, daß Kohle mit einem besonders hohen Gasgehalt verwendet wird oder daß die
Kohle angefeuchtet wird, wobei gegebenenfalls zum Anfeuchten der Kohle oder des
Gutes oder beider eine Sololösung genommen werden kann. Das Schäumen bewirkt, daß
die in die Schmelze eingetragenen Bleioxydteilchen bzw. Metalloxydteilchen nicht
untersinken bzw. sich vorzeitig in der Schmelze lösen, sondern in Schwebe bleiben,
his sie durch die Kohle reduziert worden sind.
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Die Metalloxyde sind als solche in den zu verwendenden Schmelzbädern
löslich, nicht aber die Metalle. Haben sich die Oxyde, z. B. auch das Ziiil:oxvd,
in der Schmelze erst einmal gelöst, so sind sie schwerer reduzierbar und weniger
leicht aus der Schmelze zu entfernen. Bleiben aber die Metalloxvde im Schaume hängen,
bis sie vollständig reduziert sind, dann sinken sie infolge ihres höheren spezifischen
Gewichtes und wegen ihrer Unlöslichkeit im Schinelzhade in diesem zu Boden. Hieraus
ergibt sich die Notwendigkeit der :\ufrechterhattung des Schäuniens. Beobachtungen
dieser Art sind nicht nur bei
der Reduktion von Bleioxyd gemacht
worden, sondern in gleicher Weise bei der Reduktion von anderen Metalloxyden, wie
Eisenoxyd, bei welchen der höheren Schmelzpunkte wegen Schmelzbäder mit weniger
Sodagehalt oder ohne Soda anzuwenden waren.
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Eine bei der Erfindung notwendige Maßnahme ist, daß das zu reduzierende
Oxyd vor dem Eintragen in die Schmelze- mit dem Reduktionsstoff gemischt und gemeinsam
vermahlt wird, um einen noch innigeren Kontakt mit der Kohle herzustellen. Das Verfahren
setzt natürlich voraus, daß genügend Schmelze vorhanden ist, damit das Metallbad,
welches sich am Boden der Schmelze ansammelt, selbst in Ruhe verbleiben kann. Die
Durchführung dieses Verfahrens in einer drehbaren Trommel mit bekannter Innenheizung
und unter Umständen rückkehrender Flamme, vorzugsweise in einem Kurztrommelofen
mit tiefem Bade, erhöht seine Wirksamkeit. Der technische Fortschritt ergibt sich
ohne weiteres aus der oben berichteten Tatsache, daß aus einem Bleioxyd mit 14o/.
Zink 97110 des Bleies ausgebracht werden konnten, und ganz besonders daraus, daß
sogar aus einem Gemisch von 6o0/, Bleioxyd mit .to °/o Zinkoxyd 910/, des Bleies
regulinisch, d. h. als zusammenhängendes Metall erhalten wurde, was nach irgendeinem
anderen Verfahren überhaupt nicht zur Reduktion von Blei bis zum Erhalt eines metallischen
Bades geführt haben würde. Dazu kommt, daß das Zinkoxyd und überhaupt die flüchtigen
Metalle fortgeführt und in Niederschlagsanlagen aufgefangen und so nutzbar gemacht
werden können.
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Die Durchführung des Verfahrens gestaltet sich also folgendermaßen:
Das -Metalloxyd, welches auch beträchtliche Mengen von Sulfaten und Carbonaten enthalten
darf, wird mit Kohle gemengt, mit dieser vermahlen in eine Schmelze von Salz oder
anderen neutralen Schmelzflüssen eingetragen, wobei sich diese Schmelze zweckmäßig
in einem- Drehofen mit beträchtlicher Badtiefe befindet. Das Eintragen in den Schmelzfluß
bzw. auf dessen Oberfläche erfolgt nur in dem Maße, wie das Schäumen vor sich geht.
1Vach Aufhören des Schä uinens bzw. kurz seiner Beendigung von dem letzten Eintrag
her wird weiter nachgetragen, um (las Schäumen immer in lebhaftem Gang zu halten.
Der Ofen kann sich hierbei in fortwährender Drehung befinden, und nur zum Zwecke
des Abstechens des angesammelten -Metalls wird der Ofen stillgesetzt. Ist Zinkoxyd
gegenwärtig, so wird dieses gleichfalls reduziert. Das Zink entweicht als Metalldampf,
verbrennt oberhalb des Schaumes mit lebhafter Flamme und trägt hierdurch zur Beheizung
des Ofens erfolgreich bei. Etwa vorhandenes Arsenoxyd, wie es in Flugstäuben vorkommt,
scheidet sich nach den Versuchsergebnissen z. T. als Speise unterhalb der Salzschmelze
ab. Für höher schmelzende Metalle, z. B. Kupfer und Eisen, müssen Schmelzflüsse
verwendet werden, welche entsprechend höhere Siedepunkte oder Zersetzungspunkte
haben. Durch Zusammensetzen verschiedener Stoffe kann der Dampfdruck bzw. Zersetzungsdruck
herabgesetzt werden. Auf eine besondere Flüssigkeit des Schmelzflusses ist stets
zu achten. Werden Schlacken als Schmelzflüsse verwendet, so wird der Flüssigkeitsgrad
durch Zusatz von Soda erhöht.