DE652517C - Verfahren zur Gewinnung von Magnesium, Zink und anderen fluechtigen Metallen durch Reduktion ihrer Verbindungen mit Hilfe von Kohle - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von Magnesium, Zink und anderen fluechtigen Metallen durch Reduktion ihrer Verbindungen mit Hilfe von Kohle

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DE652517C
DE652517C DEO21015D DEO0021015D DE652517C DE 652517 C DE652517 C DE 652517C DE O21015 D DEO21015 D DE O21015D DE O0021015 D DEO0021015 D DE O0021015D DE 652517 C DE652517 C DE 652517C
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reduction
briquettes
volatile
reducing
zinc
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DEO21015D
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Dr Konrad Erdmann
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Osterreichisch Amerikanische Magnesit AG
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B26/00Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
    • C22B26/20Obtaining alkaline earth metals or magnesium
    • C22B26/22Obtaining magnesium

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Description

  • Verfahren zur Gewinnung von Magnesium, Zink und anderen flüchtigen Metallen durch Reduktion ihrer Verbindungen mit Hilfe von Kohle Die Erfindung bezieht sich auf die Reduktion von Metallverbindungen, insbesondere solcher oxydischer Art, durch Erhitzung eines innigen Gemisches des zu reduzierenden Gutes mit kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln auf Temperaturen, die über dem Siedepunkt des zu gewinnenden Metalls beim Arbeitsdruck (Unterdruck, Atmosphärendruck oder Überdruck) liegen. Als Hauptbeispiel sind zu nennen: die Gewinnung des Zinks oder des Zinks und Cadmiums aus oxydischen Erzen oder Hüttenerzeugnissen oxydischer Art und insbesondere die Gewinnung des Magnesiums aus Sintermagnesia oder Gemischen von Mg O und Ca0, wie sie bei Sintertemperatur gebrannter Dolomit liefert.
  • Reduktionsverfahren, die wirtschaftlich erst bei Temperaturen über dem Siedepunkt des Metalls durchführbar sind, so daß man das Metall nicht in flüssigem Zustand, sondern als Dampf erhält, werden bisher üblicherweise entweder in Rohren, Retorten oder Muffeln mit verhältnismäßig geringem Fassungsraum in unterbrochenem Betrieb, d. h. unter abgesetzter Beschickung mit abgemessenen Mengen fier Mischung von Erz und Kohle, joder mit Hilfe von Flammöfen, Schachtöfen oder stehenden Retorten im ununterbrochenen Betrieb durchgeführt, wobei die stetig eingeführte Beschickung durch ihre eigene Schwere nach unten sinkt. In beiden Fällen ist der Ofenraum während der Reduktionsarbeit mit der Beschickung mehr oder weniger gefüllt. Eine andere derartige Arbeitsweise bedient sich des Drehrohrofens, in welchem die Beschickung als ausgebreitete Masse durch die Bewegung des Ofens von seinem Eintrittsende zum Austrittsende befördert wird. Alle diese Arbeitsarten haben für die Durchführung von Reduktionsverfahren, bei denen man das Metall nicht in flüssigem Zustand, sondern dampfförmig erhält, keine technisch befriedigende Lösung gebracht. So besteht bei der Reduktion des Zinkoxyds zu metallischem Zink die Gefahr der Rückoxydation des Zinkdampfes zu Zinkoxyd durch das gebildete C 02 (soweit es nicht im Laufe des Verfahrens durch C zu CO reduziert wurde). Noch größere Schwierigkeiten bietet in dieser Beziehung die Reduktion von oxydischen Magnesiumverbindungen mit Kohle, da metallisches Magnesium schon "bei Temperaturen wenig unterhalb der Reduktionstemperatur auch durch Kohlenmonoxyd, das bei Reduktion' mit Kohle in äquimolekularen Mengen ent '-steht, lebhaft oxydiert wird.
  • Mit dem vorliegenden Verfahren wird nun eine für thermische und elektrothermische Vorgänge der bezeichneten Art geeignete fortlaufende Arbeitsweise in die Technik eingeführt. Dabei hat das Verfahren den großen Vorteil, daß im Reduktionsabschnitt durch vollkommene Beherrschung der Reduktionstemperatur dieUmkehrung der Gleichgewichtsumsetzung von der allgemeinen Art mit sehr einfachen Mitteln wirksam vermieden wird.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe der Durchführung solcher Reduktionsvorgänge im ununterbrochenen Betrieb dadurch, daß im Gegensatz zu den bekannten Arbeiten mit im Reduktionsraum aufgestapelter Beschickung ein Verfahren ausgebildet worden ist, bei dem die Reduktion sozusagen im leeren Reduktionsraum vor sich geht, derart, daß die Beschickung selbst in diesem Raum nicht angehäuft oder aufgestapelt wird.
  • Das Wesen des vorliegenden Verfahrens zur Gewinnung von Magnesium, Zink oder anderen flüchtigen Metallen durch Reduktion ihrer Verbindungen mit Hilfe von Kohle im ununterbrochenen Betrieb, bei dem die Beschickung in Form von regelmäßig aufeinanderfolgenden Teilgaben in den mittelbar oder durch elektrische Innenheizung erhitzten Reduktionsraum aufgegeben @ wird, besteht somit darin, daß die vorzugsweise aus kleinen Briketts bestehenden Teilgaben der Beschikkung in den praktisch leeren, hocherhitzten Reduktionsraum eingeführt werden. Zur Ausführung der Erfindung wird die Beschickung in den hocherhitzten Reduktionsraum ununterbrochen, aber in regelmäßig aufeinanderfolgenden einzelnen Teilgaben aufgegeben, und zwar mit derart gewählten Unterbrechungen, daß die Abgabe der dampf- und gasförmigen Reaktionsstoffe aus jeder Einheit der Beschickung annähernd im Zeitmaß ihrer Zuführung, d. h. ohne nennenswerte Anhäufung der Beschickung im Reduktionsraum, vor sich geht. Dieser Bedingung wird am besten durch regelmäßig unterbrochenes Einwerfen der Beschickung in Form kleiner Briketts in den leeren, hocherhitzten Reduktionsraum entsprochen. Ob nun die Reduktionskammer indirekt oder durch elektrische Innenheizung geheizt ist, geht die Reduktion im Sinne der Erfindung ohne Aufstapelung der Beschickung im Ofenraum vor sich, indem jedes eingeworfene Brikett, theoretisch gesprochen, beim Durchgang durch den Ofenraum vergast wird, praktisch gesprochen, nur r bis höchstens 3 Minuten im Ofenraum verbleibt. Die Teilgaben von gleichmäßiger Abmessung müssen daher entsprechend klein sein; andererseits müssen die Menge des Metalls und der Verhältnissatz des Reduktionsmittels in jeder Teilgabe, z. B. Brikettehen, das Zeitmaß der Zubringung der einzelnen Brikettehen und die Wärmezufuhr entsprechend miteinander abgestimmt werden. Indem die sich bildenden Metalldämpfe und die gasförmigen Umsieizungsstoffe von jeder kleinen Teilmenge der Beschickung, die für sich in den heißen Reduktionsraum hineingelangt, fast augenblicklich entbunden werden, sind Schwankungen der Ofentemperatur ausgeschlossen. Dank der fortlaufenden, aber in gleichmäßigen Abständen unterbrochenen Zufuhr der Beschickung in gleichmäßig kleinen Einzelgaben, die im Ofen augenblicklich reduziert werden, verläßt auch ein gleichmäßiger Strom der dampf- und gasförmigen Reduktionsstoffe den Reduktionsraum, so daß es im Falle der Verwendung eines indifferenten Gases zur Verdichtung der gebildeten Metalldämpfe zur Aufrechterhaltung völlig unveränderter Verdichtungsbedingungen einer Anpassung der zuzusetzenden Gasmenge an wechselnde Leistungen des. Reduktionsvorganges nicht bedarf. Ist die Menge des Kühlgases im Verhältnis zu der Menge der in der Zeiteinheit entwickelten dampf- und gasförmigen ke-_ duktionsstoffe einmal eingestellt, so ist zur sicheren Aufrechterhaltung eines vollkommen gleichmäßigen Betriebes eine weitere Regelung nicht erforderlich.
  • Ausgangsstoffe, die das zu gewinnende Metall als Oxyd enthalten, können dem Reduktionsverfahren unmittelbar unterworfen werden. Carbonate oder Sulfide des Metalls enthaltende Ausgangsstoffe werden im allgemeinen vorher calciniert oder geröstet. Auch oxydische Erze und Hüttenerzeugnisse oxydischer Art müssen, wenn sie Wasser oder andere flüchtige Fremdstoffe enthalten, wie dies auch sonst geschieht, einer Vorerhitzung unterworfen werden. Wird die Beschickung in Form kleiner Briketts in den erhitzten Reduktionsraum eingeworfen, so werden diese beispielsweise in der üblichen Weise aus einer Mischung des fein gepulverten metalloxy,dhaltigen Gutes mit fein gepulvertem Kohlenstoff unter Verwendung eines in der Hitze verkohlenden Bindemittels verformt und gebrannt. Verwendet man nach einer bevorzugten Arbeitsweise zur Herstellung der Briketts ein rasch verkohlendes Bindemittel, z. B. Teerpech, so können die Briketts bei Abwesenheit von Wasser und flüchtigen Fremdstoffen in ungebranntem Zustand in den Reduktionsraum eingeführt werden.
  • Verarbeitet man Ausgangsstoffe, die reich genug an dem durch Reduktion zu gewinnenden Metall sind, d. h. bei der Arbeitstemperatur nichtflüchtige Begleitstoffe in entsprechend geringerer Menge enthalten, so tritt als weiterer Vorteil des Verfahrens in Erscheinung, daß bei der schlagartigen Zerreißung der Beschickungssätze' durch die plötzlich gebildeten Metalldämpfe auch die nichtflüchtigen Begleiter (beispielsweise Eisen, Aluminium, Calcium, Silicium als Fe, Al,C3, CaC2 und Si) mitgerissen werden, so daß sie den Reduktionsraum als feine Staubwolken gleichzeitig mit den dampf- und gasförmigen Reduktionsstoffen verlassen. Dies ist zum Beispiel beim Ausgehen von Sintermagnesia, die durchschnittlich 6o bis 9o 1/o Mg O enthält, der Fall. Bei dieser Arbeitsweise geht die Reduktion ohne Hinterlassung eines Rückstandes oder einer Schlacke in der Reduktionskammer vor sich. Die mitgerissenen nichtflüchtigen Begleitstoffe werden zweckmäßig von dem zu gewinnenden Metall getrennt, indem man beispielsweise die Metalldämpfe auf ihrem Wege zum Verdichtungsabschnitt durch einen beheizten Staubabscheider, wie z. B. ein beheiztes Filter, leitet-oder den Niederschlag in vorgelegtes Kohlenwasserstofföl eintropfen läßt; zweckmäßig werden beide Maßnahmen miteinander vereinigt.
  • Die Reduktionskammer kann indirekt oder durch elektrische Innenheizung (Widerstands-oder Lichtbogenerhitzung oder verbundene Lichtbogen- und Widerstandserhitzung) geheizt sein, wobei es vorteilhaft zu sein scheint, daß die Beschickung selbst am Stromdurchgang nicht beteiligt ist. Geht der Reduktionsvorgang bei Unter- oder Überdruck vor sich, so wird die Beschickung in die Reduktionskammer eingeschleust.
  • Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung, deren Wirkungsweise an dem Beispiel der Verarbeitung von Sinterniagnesia erläutert wird, ist in der Abbildung dargestellt.
  • In die Decke des elektrischen Ofens i, der mit einer Lichtbogenheizung ausgestattet ist, mündet ein Rohr 2, dessen oberes Ende an ein Becherwerk angeschlossen ist. Gemäß dein dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Becherwerk aus einer mit Bechern 3 versehenen Scheibe q., die mit einem Teil ihres Mantels in einen Brikettvorratsbehälter 5 hineinragt. Die aus den Bechern in das Rohr 2 fallenden Briketts müssen eine Schleuse durchlaufen, die mit zwei tellerförmigen Abschlußvorrichtungen 6 und 7 ausgestattet ist. Zur Bewegung " der Abschlußteile dienen zwei Hebelanordnungen 8 und 9, die von Scheibenkurbeln io und i i derart gesteuert werden, daß die eine Abschlußvorrichtung den Durchgang sperrt, bevor die andere sich zu öffnen beginnt.
  • Der Auslaßkanal des Ofens ist mit einem Kühlmantel 12 versehen und steht durch ein Rohr 13 mit einer Filteranlage 14 in Verbindung. In der Mittelachse des Auslaßkanals ist ein wassergekühlter Zylinder 15 angeordnet. 16 sind Düsen im Mantel des Zylinders, aus welchen Kühl- und Verdünnungsgas austritt.
  • Aus dem Becherwerk fällt in gleichen Zeitabschnitten je ein Brikett ab, das vom Teller 6 aufgefangen wird. Sowie der Teller 7 in die Abschlußstellung gelangt ist, gibt der Teller 6 die Öffnung frei, wobei das Brikett abgeworfen und vom Teller 7 aufgefangen wird, der in die Offenstellung überzugehen beginnt, sobald der Teller 6 wieder die Schließstellung einnimmt. Das Brikett fällt sodann in den Ofen. Die im Ofen sich entwickelnden gas-und dampfförmigen Reduktionsstoffe sowie die nichtflüchtigen staubförmigen Begleitstoffe der Beschickung ziehen durch den Auslaßkanal ab, werden hier durch kalte inerte oder reduzierende Gase, die aus den Düsen 16 ausströmen, verdünnt und rasch abgekühlt. In der Filteranlage 14 wird der Magnesiumstaub abgeschieden, während das vom Magnesium befreite Gas abgeleitet und nach entsprechender Reinigung wiederverwendet wird.
  • Die Beschaffenheit und Zuführung der Beschickung wird so eingestellt, daß der Zeitabschnitt zwischen der Einführung zweier Briketts in den Ofen dem für die Abgabe der dampf- und gasförmigen Umsetzungsstoffe aus einem Brikett erforderlichen Zeitraum ungefähr entspricht. Dadurch wird eine Anhäufung der Beschickung im Ofen verhindert.
  • Es ist weiter ein Verfahren zur Gewinnung von Leichtmetallen durch Reduktion der Oxyde mit Kohlenstoff und Verflüchtigung der reduzierten Metalle im luftverdünnten Raum bekannt, bei welchem die Metalldämpfe in fester oder flüssiger. Form an einer gekühlten Fläche, die sich im Ofen selbst befindet, niedergeschlagen werden. Nach einer besonderen Ausführungsform dieses Verfahrens wird die Beschickung satzweise in einem Schacht hochgefahren, von dort in den Heizraum geschoben, der Rückstand der Beschickung nach unten ausgetragen und das gebildete Metall durch Verdichtung an einer gekühlten Fläche gewonnen. Hieraus ist nicht zu entnehmen, daß Teilgaben der Beschickung in den praktisch leeren, hocherhitzten Reduktionsraum eingeführt werden sollen, so daß (im Gegensatz zu dem Arbeitsgrundsatz aller bekannten Verfahren) die Abgabe der dampf-und gasförmigen Umsetzungsstoffe aus den einzelnen Teilgaben der Beschickung annähernd, im Zeitmaß ihrer Zuführung ohne nennenswerte Anhäufung der Beschickung im Reduktionsraum vor sich geht.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCII:E i. Verfahren zur Gewinnung von Magnesium, Zink oder anderen flüchtigen Metallen durch Reduktion ihrer Verbindungen mit Hilfe von Kohle im ununterbrochenen Betrieb, bei dem dieBeschickung in Form von regelmäßig aufeinanderfolgenden Teilgaben in den mittelbar oder durch elektrische Innenheizung erhitzten Reduktionsraum aufgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, -daß die vorzugsweise aus kleinen Briketts bestehenden Teilgaben der Beschickung in den praktisch leeren, hocherhitzten Reduktionsraum, vorzugsweise durch Einwerfen, eingeführt werden, wobei die Größe der Teilgaben derart bemessen ist, daß bei ihrer Einführung die Ofentemperatur nicht verändert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Briketts ein rasch verkohlendes Bindemittel, z. B. Teerpech, verwendet wird und daß die Briketts in ungebranntem Zustand in den Reduktionsraum eingeführt werden.
  3. 3. Verfahren nach. den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß, gegebenenfalls bei Durchführung der Reduktion im Strom eines indifferenten oder reduzierend wirkenden Gases, von Ausgangsstoffen ausgegangen wird, die so reich an dem flüchtigen Metall sind, daß von den dampf- und gasförmigen Umsetzungserzeugnissen auch die nichtflüchtigen Begleitstoffe weggeführt werden, so daß die Reduktion ohne Hinterlassung eines festen oder flüssigen Rückstandes vor sich geht.
DEO21015D 1933-12-12 1933-12-19 Verfahren zur Gewinnung von Magnesium, Zink und anderen fluechtigen Metallen durch Reduktion ihrer Verbindungen mit Hilfe von Kohle Expired DE652517C (de)

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DEO21015D Expired DE652517C (de) 1933-12-12 1933-12-19 Verfahren zur Gewinnung von Magnesium, Zink und anderen fluechtigen Metallen durch Reduktion ihrer Verbindungen mit Hilfe von Kohle

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DE (1) DE652517C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE767858C (de) * 1936-06-09 1954-03-29 Rudolf Maier Dr Verfahren, um Metalle, Metallegierungen und schwer in den Dampfzustand zu ueberfuehrende Stoffe ueber die Dampfform in technisch verwertbare Feststoffe, z. B. Metalloxyde, ueberzufuehren

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE767858C (de) * 1936-06-09 1954-03-29 Rudolf Maier Dr Verfahren, um Metalle, Metallegierungen und schwer in den Dampfzustand zu ueberfuehrende Stoffe ueber die Dampfform in technisch verwertbare Feststoffe, z. B. Metalloxyde, ueberzufuehren

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