DE651529C - Verfahren zur Gewinnung von Zink - Google Patents

Description

Aus den zur Zinkgewinnung dienenden Rohstoffen, wie Erzen, Aschen, Oxydstäuben, wird das Zink als Metall entweder nach dem Murrelprozeß oder durch Elektrolyse gewonnen. Beide Verfahren sind bekanntlich verhältnismäßig teuer. Enthalten die Zinkerze noch andere Metalle in gewinnbaren Mengen, so treten zu den Kosten der Zinkgewinnung. noch weitere Kosten für die Abtrennung

ίο dieser Metalle vom Zink, da es brauchbare Verfahren zur gleichzeitigen Gewinnung von Zink und anderen Metallen bisher nicht gab. Allerdings besteht der Vorschlag, bleioxydzinkoxydhaltiges Gut zusammen mit Reduktionskohle unter einer Schlackendecke in einem geschlossenen elektrischen Ofen zu reduzieren. Das reduzierte Blei bildet unter der Schlackendecke ein Bleibad, so daß es aus dem Ofen abgestochen werden kann. Zur Kondensation des bei der Reduktion entstehenden Zinkdampfes sind unmittelbar neben dem Schmelzofen Kammern vorgesehen. Zink und Blei werden hierbei zwar getrennt voneinander als schmelzflüssige Metalle gewonnen, doch hat dieses Verfahren in bezug auf Metallausbeute und Schmelzkosten so erhebliche Nachteile, daß es sich bisher nicht in die Praxis hat einführen können.

Ferner sind Bestrebungen bekanntgeworden, die Reduktion von Zinkoxyd so zu leiten, daß das metallische Zink sich gleich in flüssiger Form bildet und schmelzflüssig aus den Reduktionsrückständen abgetrennt werden kann. In einer stehenden Muffel wird die ständig abwärts wandernde Beschickung, bestehend aus Zinkoxyd und Reduktionskohle, zunächst vorgewärmt und dann mittels Wechselstrom auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Zink unter dem im Ofen herrschenden Druck noch nicht verdampft. Der gemeinsamen Wirkung der Reduktionskohle und des . Wechselstromes wird es zugeschrieben, daß die Reduktion des Zinks schon bei dieser niedrigen Temperatur vor sich geht. Nach der elektrischen und reduzierenden Behandlung wird die Beschickung noch in der Muffel selbst gekühlt. Beim Austritt aus der Muffel findet dann in einer besonderen Rührvorrichtung die Trennung von schmelzflüssigem Metall und Reduktionsrückständen statt. Auch

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Max Gerhard Freise in Angermund b. Düsseldorf.

durch dieses Verfahren werden die hohen Kosten für die Beheizung einer Reduktionsmuffel nicht vermieden.

Nach dem Hauptpatent wird zinnoxydhaltiges Gut oder Gut, das oxydische Verbindungen von Blei, Antimon oder Wismut oder mehreren dieser Metalle mit oder ohne Zinn, enthält, in einem Drehrohrofen, in dem das Gut durch die unmittelbare Einführung von ίο Flammengasen erhitzt wird, mit festen Reduktionsmitteln in der Weise reduziert, daß durch Zuschlag von leicht schmelzbaren Stoffen, wie Soda, Borax, Wasserglas- oder leicht schmelzender Schlacken, die während der Reduktion zunächst für sich schmelzen, die Beschickungsbestandteile in eine breiige Form gebracht werden, die sie während des größten Teils ihres Aufenthaltes im Drehrohrofen beibehalten. Durch diese Zuschläge werden somit die Reduktionskohle und die Ausgangsstoffe in innige Berührung miteinander gebracht, so daß die Reduktion lebhaft und sehr vollständig verläuft. Ist die Reduktion im ' wesentlichen beendet, so werden die Beschikkungsrückstände noch so lange im Drehrohrofen weiterbehandelt, bis das reduzierte Metall daraus abgetrennt ist, das sonst zum Teil in Form feiner Kügelchen in den Beschikkungsrückständen suspendiert bleiben würde. Enthalten die Ausgangsstoffe noch Zink oder Kadmium oder werden ihnen zink- oder kadmiumhaltige Stoffe zugesetzt, so werden bei diesem Verfahren diese Metalle ebenfalls reduziert. Aber nur ein Teil derselben wird von den reduzierten schwerer flüchtigen Metallen aufgenommen. Der Rest verdampft und verläßt den Ofen mit den Ofengasen, aus denen das Zink oder Kadmium in bekannter Weise abgeschieden werden kann. Werden bei diesem Verfahren im Drehrohrofen hohe Temperaturen aufrechterhalten, so verdampft ein großer Teil des Zinks oder Kadmiums, während durch Arbeiten bei mäßigen Temperaturen erreicht werden kann, daß viel Zink oder Kadmium in das schmelzfiüssige schwerer flüchtige Metall übergeht. Der Zinkgehalt des nach dem Hauptpatent gewonnenen schmelzflüssigen Zinns, Bleis, Antimons oder Wismuts wird dort zur nachfolgenden Raffination dieser Metalle ausgenutzt. Denn das Zink bildet mit den aus diesen Metallen abzuscheidenden Verunreinigungen schwer schmelzbare Verbindungen, die durch Seigern in Form von Kratzen abgeschieden werden können, die dann Zink und die Verunreinigungen in metallischer oder oxydischer Form und außerdem noch gewisse Mengen des zu raffinierenden Metalls und seiner Oxyde enthalten. Der Rest des Zinks wird aus dem raffinierten Metall durch Polen in Oxydform entfernt.

Nach der Erfindung wird das Verfahren gemäß dem Hauptpatent zu einem Zinkgewinnungsverfahren umgestaltet. Das Zinkerz, in dem das Zink möglichst als Oxyd vorhanden sein soll, wird erfindungsgemäß in Mischung mit festen Reduktionsmitteln und leicht schmelzenden Zuschlägen, in einem Drehrohr-' ofen behandelt. Außerdem wird dafür gesorgt, daß ein schwerer als Zink flüchtiges Sammelmetall im Drehrohrofen vorhanden ist, das das reduzierte Zink aufnimmt. Aus dem zinkhaltigen Sammelmetall, das schmelzflüssig aus dem Drehrohrofen abgezogen wird, wird das Zink als Metall nach bekannten Verfahren, z. B. durch Abdestillation, oder, falls das Zink im Sammelmetall bei niedrigeren Temperaturen unlöslich ist, durch· Abkühlenlassen und gesondertes Abziehen der dabei entstehenden schmelzflüssigen Metallschichten als Metall gewonnen.

Es gelingt zwar nicht, die gesamte Menge des vorgelaufenen Zinks in Form einer Mischung oder Legierung mit dem Sammelmetall zu gewinnen, sondern je nach den im Ofen herrschenden Zug^ und Temperaturverhältnissen wird ein mehr oder weniger großer Teil des Zinks verflüchtigt, indem dieser Teil in Dampfform aus der Beschickung austritt und in die Ofengase übergeht. Diese Zinkdämpfe oxydieren sich ganz oder teilweise und werden als Flugstaub in den Staubsammeleinrichtun^en aufgefangen. Der Flugstaub geht in dieser Form wieder in den Prozeß zurück, oder er wird anderweitig z. B. als Farboxyd verwertet.

Die Ausbeute an metallischem Zink ist im hohen Maße abhängig von den im Öfen herrschenden Bedingungen. Die Überführung des Zinks in das Sammelmetall wird am vollständigsten, wenn die Arbeitstemperaturen niedrig gewählt und eine reduzierende Atmosphäre im Ofen aufrechterhalten wird. Man muß also z. B. dafür sorgen, daß der Zug im Ofen nicht zu stark ist und daß die Austragsöffnung des Ofens eingeengt wird, oder man macht von anderen an sich bekannten Mitteln Gebrauch, die die Bildung reduzierender Gase im Ofen und in der Beschickung begünstigen.

Das Sammelmetall Wird vorzugsweise so gewählt, daß es sich mit dem Zink legiert. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Blei erwiesen, da einmal dieses Metall bzw. seine Verbindungen für die Durchführung des Prozesses gut geartete Eigenschaften besitzt und zum anderen die Gewinnung des Zinks in metallischer Form aus Blei-Zink-Legierungen bekanntlich sehr leicht durchführbar ist. Zweckmäßig ist es, die Anordnung so zu treffen, daß das Sammelmetall, das die Verdampfung des Zinks aus der Beschickung verhindern soll, auf das Zink schon während der Reduktion oder doch

unmittelbar nach derselben einwirkt. Z. B. wird das Sammelmetall der Beschickung gleichfalls in Form von oxydischen Verbindungen zugesetzt, die dann im Ofen zu Metall reduziert werden. Nach der Abtrennung des Zinks vom Sammelmetall kann dieses erneut im Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden.

Für die Ausführung des Verfahrens gemäß ίο der Erfindung wird z. B. ein langgestreckter, unmittelbar beheizter Drehrohrofen benutzt, durch den die Beschickung entweder im Gleichstrom oder im Gegenstrom zu den Feuergasen hindurchwandert. Das zinkhaltige Gut wird z. B. mit bleiischen Zuschlägen (metallischem Blei, Bleioxyd, oxydhaltigem Gut oder sonstigen Bleiverbindungen) gemischt unter Zusatz von festen Reduktionsmitteln, wie Feinkohle oder Koksgrus, und leicht schmelzenden Stoffen, die der Beschickung während der Reduktion eine breiartige Beschaffenheit verleihen.

Im ersten Teil des Ofens wird die Beschickung vorgewärmt, dann gelangt sie in die Reaktionszone, in der sowohl das Zinkoxyd oder die sonstigen Zinkverbindungen als auch die bleiischen Zuschläge, soweit sie nicht schon in Metallform vorlagen, zu Metall reduziert werden. Man kann sich die Vorgänge innerhalb der Beschickung dann etwa so vorstellen, daß das in statu nascendi dampfförmig vorliegende Zink im Sammelmetall, d. h. in diesem Falle im gleichzeitig erzeugten bzw. zugesetzten Blei kondensiert wird. Die so entstehende Legierung trennt sich im Ofen schließlich restlos von den unhaltigen Teilen der Beschickung, die im halbgeschmolzenen oder geschmolzenen Zustand aus dem Ofen entfernt werden. Die Zink-Blei-Legierung sammelt sich am tiefsten Punkt des Ofens und wird dort z. B. absatzweise abgestochen. Man erhält dann das metallische Zink in Form einer Blei-Zink-Legierung. Beim Abkühlenlassen dieser Legierung trennt sich das Zink vom Blei, und es können Zink und Blei getrennt abgestochen werden.

Als Reduktionsmittel können die auch sonst" in der Metallurgie des Zinks verwendeten benutzt werden. Die Menge des Reduktionsmittels, die dem Ausgangsgut zugesetzt wird, wird ziemlich hoch gehalten; sie beträgt z. B. 30 bis 60 °/o, da es sich gezeigt hat, daß bei hohem Reduktionsmittelzusatz die besten Metallausbeuten erzielt werden.

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung können auch Ausgangsstoffe behandelt werden, die außer Zink noch andere Metalle, z. B. Blei, Antimon, Zinn, Wismut, enthalten. Diese Metalle werden dabei ebenfalls reduziert und wirken dann als Sammelmetall. Bei der Verarbeitung derartiger Ausgangsstoffe kann also ein Teil des Sammelmetallzusatzes erspart werden. Falls Erze vorhanden sind, die außer Zink so große Mengen anderer als Sammelmetalle brauchbarer Metalle enthalten, daß diese Metalle schon zur Aufnahme des Zinks ausreichen, so können diese Ausgangsstoffe auch ohne besonderen Sammelmetallzusatz nach dem Verfahren gemäß der Erfindung verarbeitet und aus der erschmolzenen Legierung das Zink in metallischer Form gewonnen werden:

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Gewinnung von metallischem Zink aus Zinkerzen, Zinkaschen, Zinkoxyd und ähnlichen zinkhaltigen Ausgangsstoffen unter Benutzung des Verfahrens nach dem Hauptpatent 585 628, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstoffe mit Reduktionskohle, leicht schmelzenden Zuschlägen und schwerer als Zink flüchtigen Metallen im Drehrohrofen derart behandelt werden, daß ein möglichst großer Teil des Zinks von diesen Metallen aufgenommen und daß aus dem schmelzflüssig dem Ofen entnommenen zinkhaltigen Metall das Zink als Metall z. B. durch Abdestillation oder Ausscheidung durch Abkühlen nutzbar gemacht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelmetalle so gewählt werden, daß sie mit dem reduzierten Zink Legierungen bilden. .
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sammelmetall in Form von Metall oder seiner oxydischen Verbindungen oder als Mischung dieser Stoffe der Beschickung _m zugesetzt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Blei bzw. oxy-.dische Bleiverbindungen als Sammelmetall benutzt werden.