DE668422C

DE668422C - Process for uninterrupted zinc extraction in standing reduction rooms

Info

Publication number: DE668422C
Application number: DEM134788D
Authority: DE
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1936-06-11
Filing date: 1936-06-11
Publication date: 1938-12-02

Description

Zahlreiche Versuche, zinkhaltige Rohstoffe in der stehenden Muffel in ununterbrochener Arbeitsweise zu verhütten, sind an den verschiedensten Schwierigkeiten gescheitert. Die wenigen Verfahren, welche eine praktische Bedeutung gegenüber der bisher üblichen Verhüttung bei unterbrochenem Betrieb in der liegenden Muffel erhalten haben, weisen immer noch gewisse Mängel auf, welche das Herstellungsverfahren erschweren und verteuern. Mit den guten Erfahrungen, welche Siliciumcarbidformteile als hochfeuerfester, gut wärmeleitender Baustoff brachten, kann man die wichtige Frage nach einem geeigneten Muffel-Numerous attempts, zinc-containing raw materials in the standing muffle in uninterrupted Smelting work methods have failed due to various difficulties. the few processes which are of practical importance compared to the smelting that has been customary up to now received in the lying muffle during interrupted operation, still have certain deficiencies that affect the manufacturing process make it difficult and expensive. With the good experience, which silicon carbide molded parts as a highly refractory, highly thermally conductive building material, one can answer the important question of a suitable muffle

t s baustoff als befriedigend beantwortet betrachten. Die andere wichtige Aufgabe, eine einwandfreie Abführung der Reduktionsgase aus dem beheizten Muffelraum in die Verdichtungsanlage ■zu schaffen, ist zwar auf verschiedene Weisen gelöst worden. Diese Lösungen sind aber noch nicht frei von Mängeln und Schwierigkeiten. Stehende, im Querschnitt rechteckige Muffeln sind schon ihrer ganzen Höhe nach durch zwei für Zinkdämpfe durchlässige, feststehende Scheidewände in drei Räume geteilt worden, von denen die beiden äußeren, die oben und unten offen waren, die Beschickung aufnahmen, während der innere, oben und unten gegen die Außenluft abgeschlossene als Sammelraum und Abführung für die Zinkdämpfe diente. Die Öffnungen der Scheidewände setzen sich jedoch leicht zu und sind für eine Reinigung schwer zugänglich, so daß Betriebsstörungen sehr häufig und nur schwierig zu beseitigen sind.t consider the building material to be answered satisfactorily. The other important job, a flawless one Discharge of the reducing gases from the heated muffle chamber into the compression plant ■ Creating has been solved in different ways. These solutions are still there not free from flaws and difficulties. Standing muffles with a rectangular cross-section are already in their entire height through two fixed ones that are permeable to zinc vapors Partitions have been divided into three rooms, of which the two outer, the above and were open at the bottom, receiving the loading, while the inner, top and bottom against the Enclosed outside air served as a collection space and discharge for the zinc vapors. However, the openings in the partition walls clog easily and are ideal for cleaning difficult to access, so that malfunctions are very frequent and difficult to eliminate.

Die gleichen Nachteile hat der Ersatz der durch derartige Scheidewände gebildeten Einrichtung durch für die Metalldämpfe durchlässige Kerne aus gelochten Hohlkörpern, ζ. B. Röhren oder Säulen aus porösen Stoffen, wie Koksbrocken, Porzellanscheiben oder Schamottestücken, die, an ihrem unteren Ende auf Auflagen ruhend, feststehend in der Muffel angeordnet waren. Auch durch diese Mittel wurde keine brauchbare Abführung der Zinkdämpfe aus der Muffel erreicht. Die des weiteren vorgeschlagene Brikettierung der aus geröstetem Erz und Reduktionkohle bestehenden Beschickung mit nachfolgender Verkokung ist teuer und muß für jede Erzsorte durch Versuche neu gelöst werden. Nur geeignet geformte, feste Erz-Kohle-Brikette ergeben in der stehenden Muffel eine genügend lockere Lagerung für die Ableitung der gasförmigen Reduktionserzeugnisse in die Verdichtungsanlage. Sie stellen aber auch der Wärmeleitung infolge der geringen Zahl ihrer Berührungsstellen mit noch dazu nur kleinen Flächen einen hohen Widerstand entgegen und vergrößern dadurch den Aufwand an Beheizung.The replacement of the device formed by such partitions has the same disadvantages through cores made of perforated hollow bodies that are permeable to metal vapors, ζ. B. tubes or Columns made of porous materials, such as lumps of coke, porcelain discs or pieces of fireclay, which, at their lower end resting on supports, fixed in the muffle. These means, too, did not allow the zinc vapors to be effectively removed from the muffle achieved. The further proposed briquetting of the roasted ore and Reduction coal existing feed with subsequent coking is expensive and must be solved anew for each type of ore through experiments. Only suitably shaped, solid ore-coal briquettes result in a sufficiently loose support for the discharge in the standing muffle of the gaseous reduction products in the compression plant. But they also provide the Thermal conduction due to the small number of their points of contact with only small ones Surfaces face a high level of resistance and thus increase the amount of heating required.

Durch die Erfindung gelingt es, diese Übelstände zu beseitigen.The invention makes it possible to eliminate these deficiencies.

Sie besteht darin, daß für die ununterbrochene Zinkgewinnung in stehenden Räumen eine Muffel benutzt wird, deren oberer Teil etwa bis herab zum Heizraum durch zwei aufrechte Wände in drei Räume geteilt ist, von denen der mittlere Raum mit groben, hitzebeständigen, von Zinkdämpfen unangreifbaren, nicht verschlackenden Stücken und die beiden seitlichIt consists in the fact that one for the uninterrupted zinc extraction in standing rooms Muffle is used, the upper part of which comes down approximately to the boiler room through two upright Walls is divided into three rooms, of which the middle room is covered with rough, heat-resistant, Pieces unassailable by zinc vapors, not slagging and the two to the side

von ihm gelegenen Räume mit einer Mischung von zinkhaltigen Stoffen und Reduktionsmitteln beschickt werden, und daß die Zink-. dämpfe, die im beheizten Teil der Muffel ⁰ stehen, durch die aus groben beständigen Stii bestehende und infolgedessen gut gasdu: lässige, in der Mitte niedergehende Säule in ei Verdichtungsvorrichtung abgeleitet werden, während die Rückstände aus der zinkhaltigen ίο Beschickung und das stückige, nicht zinkhaltige Material unten aus dem Reduktionsschacht ständig oder absatzweise abgezogen werden. Z. B. wird erfindungsgemäß der oberhalb der Heizzone gelegene Abschnitt einer im Querschnitt rechteckigen Muffel oder ein Teil desselben durch Zwischenwände vorzugsweise in drei senkrechte Räume aufgeteilt, so daß je eine Beschickungssäule an den beiden Längswänden des Schachtes liegt und eine dritte Säule, die sich in der Mitte der Muffel über die ganze Höhe des Schachtes erhält, von diesen beiden Seitensäulen eingeschlossen wird. Für die Zwischenwände sind Traggewölbe innerhalb der Muffel vorgesehen, die sieh bei dieser Art der Ausführung vorteilhaft unmittelbar über dem beheizten Muffelteil befinden, so daß eine Verankerung der Gewölbe keine Schwierigkeiten bietet. Zweckmäßig an derselben Stelle, also über dem beheizten Muffelteil, wird in der einen Muffelwand des mittleren Raumes eine Öffnung für den Anschluß an den Verdichter ausgespart. Diese Öffnung kann aber auch höher oder tiefer liegen.from it located rooms are charged with a mixture of zinc-containing substances and reducing agents, and that the zinc. Vapors that are in the heated part of the muffle ⁰ are diverted into a compacting device through the coarse, stable stii and consequently well gasdu: permeable column falling in the middle, while the residues from the zinc-containing ίο feed and the lumpy, non-zinc-containing Material at the bottom of the reduction shaft can be continuously or intermittently withdrawn. For example, according to the invention, the section of a muffle with a rectangular cross-section or part of it is preferably divided into three vertical spaces by partition walls, so that a charging column is located on each of the two longitudinal walls of the shaft and a third column is located in the middle of the Muffle receives over the entire height of the shaft, is enclosed by these two side columns. For the partition walls, supporting vaults are provided within the muffle, which in this type of embodiment are advantageously located directly above the heated part of the muffle, so that anchoring the vault does not present any difficulties. Expediently at the same point, that is to say above the heated muffle part, an opening for connection to the compressor is cut out in one muffle wall of the central space. However, this opening can also be higher or lower.

Die Höhe des in drei Räume aufgeteilten 35-oberen Teiles der Muffel, des sogenannten Beschickungsschachtes, oberhalb des Heizraumes des Ofens wird zweckmäßig so groß gewählt, daß eine Vortrocknung der Beschickung und eine genügende Erhitzung gewährleistet ist. Die gesamte Muffel wird zweckmäßig aus gut wärmeleitenden Baustoffen, insbesondere SiIiciumcarbidsteinen, aufgebaut oder aus den gleichen Baustoffen auf andere Art., z. B. durch Stampfen und ähnliche formgebende Arbeit, oder nur aus einem einzigen oder aus wenigen großen Stücken, hergestellt. Eine Wärmeschutzschicht an den Außenwänden des Beschickungsschachtes fördert Trocknung und Vorwärmung der Beschickung. Die im mittleren, oben durch die beiden Scheidewände gebildeten Raum befindlichen grobkörnigen, sich im Feuer nicht oder wenig verändernden Stücke werden zweckmäßig z.B. durch Abhitzegase des Feuerraumes außerhalb des Beschickungsschachtes vorgewärmt. Die Korngröße der Stücke beträgt etwa 50 bis 100 mm, kann aber auch noch in weiteren Grenzen schwanken. Die Stücke können je nach Art des Erzes aus Koks, vorzugsweise doppelt gegartem Koks, Siliciumearbidformstücken, Porzellan, Quarzitsteinen (Grobkies) oder Mischungen dieser Stoffe oder ähnlichen Werkstoffen bestehen. Die Form und Korngröße . muß derart sein, daß eine möglichst lockere und durchlässige Lagerung der mittleren Beschik- <>5 K-kungssäule erreicht wird, z.B. kann Ring-, ·< Kugel-, Tetraeder-, Würfelform, kantige Stücki'-iorm o. dgl. in einigermaßen gleicher Stückgröße gewählt werden. The height of the 35 upper part of the muffle, which is divided into three rooms, the so-called charging shaft, above the boiler room of the furnace is expediently chosen so large that that a pre-drying of the charge and sufficient heating is guaranteed. The entire muffle is expediently made of building materials with good thermal conductivity, in particular silicon carbide bricks, built or made of the same building materials in a different way. B. by Stamping and similar shaping work, or just from a single one or from a few large pieces. A heat protection layer on the outer walls of the loading chute promotes drying and preheating of the load. The one in the middle, through the two partitions at the top coarse-grained space formed, which does not change or changes little in the fire Pieces are expedient, e.g. by waste heat gases from the combustion chamber outside the charging shaft preheated. The grain size of the pieces is about 50 to 100 mm, but can also fluctuate within wider limits. The pieces can, depending on the type of the ore from coke, preferably double-cooked coke, silicon carbide shaped pieces, Porcelain, quartzite stones (coarse gravel) or mixtures of these substances or similar materials exist. The shape and grain size. must be such that a loose and as possible Permeable storage of the middle load <> 5 K-kungssäule is reached, e.g. ring, · <Spherical, tetrahedral, cube-shaped, angular pieces i'-iorm or the like in somewhat the same size.

Die beiden seitlich' gelegenen Räume des Beschickungsschachtes werden mit einem Erz-Reduktionskohle-Gemisch, wie es für die liegende Muffel üblich ist, beschickt. Es kann also jedes beliebige zinkhaltige Gut, z. B. Rösterz, Zinkasche. Zinkoxyd oder ein Gemisch dieser Stoffe mit den üblichen Reduktionsmitteln, z. B. Koksgrus in geeigneter Korngröße, in bekannter Weise hergestellt, ohne weiteres der Muffel als Beschickung aufgegeben werden. Der Abschluß, der Beschickungsöffnungen kann in gebräuchlicher und bekannter Weise geschehen. Die Entleerung der Muffel erfolgt an ihrem unteren Ende z. B. mittels eines eisernen, gekühlten Ansatzes, der den Massen des Muffelquerschnittes entspricht, oder in anderer an sich bekannter Weise. An dieser Stelle werden sowohl die Räumasche der seitlichen Beschikkungssäulen als auch der beständige Stoff der mittleren Beschickungssäule gleichmäßig abgezogen. Durch Absiebung ■ kann der grobkörnige Stoff der mittleren Beschickungssäule immer wieder gewonnen und verwendet werden. Das Austragen der ausgebrannten Beschickung aus dem eisernen Ansatz geschieht fortlaufend oder in Zeitabständen, mechanisch, z. B. durch Walzen, oder von Hand. Die Stärke der an den Muffellängswänden heräbgleitenden Beschickungssäulen aus Kohle und Erz muß so gewählt werden, daß ein vollständiges Ausbrennen bei der gewählten Muffelhöhe und Ofentemperatur gewährleistet ist. Sie kann durchschnittlich etwa Io bis 20 cm betragen. Die locker liegende mittlere Säule aus beständigem, grobkörnigem Stoff muß so dick gewählt werden, daß ein Übertritt der Zinkdämpfe an jeder Stelle der Muffel aus den seitlichen Säulen in die mittlere Säule und innerhalb dieser nach der Ableitung in den Verdichter z.B. nach oben möglich ist. Im allgemeinen genügt eine Dicke von 20 bis 40 cm.The two rooms on the side of the Feed shaft with an ore-reducing coal mixture, as is usual for the lying muffle. So everyone can do it any zinc-containing good, e.g. B. Roast ore, zinc ash. Zinc oxide or a mixture of these substances with the usual reducing agents, e.g. B. coke breeze in a suitable grain size, in known Way produced, can be given up without further ado the muffle as a charge. The conclusion, the feed openings can be done in a customary and known manner. The muffle is emptied at hers lower end z. B. by means of an iron, cooled approach, which corresponds to the masses of the muffle cross-section, or in another known way. At this point, both the clearing tabs of the side loading columns as well as the permanent material of the central feed column is withdrawn evenly. By sieving ■ the coarse-grained material of the central charging column can be won and used over and over again. The discharge of the burnt-out charge from the iron approach happens continuously or at time intervals, mechanically, z. B. by Rolling, or by hand. The strength of the charging columns sliding down the muffle walls of coal and ore must be chosen so that a complete burnout at the selected muffle height and Oven temperature is guaranteed. It can be on average about Io to 20 cm. The loosely lying middle pillar made of durable, coarse-grained material must be so thick be chosen that a transfer of the zinc vapors at every point of the muffle from the lateral Columns in the middle column and within this after the discharge into the compressor e.g. upwards is possible. In general, a thickness of 20 to 40 cm is sufficient.

Die Ausnutzung der Wärme ist bei dem Verfahren gemäß der Erfindung besser als bei den bisher bekannten Verfahren; denn das ErzKohle-Gemisch leitet infolge der innigeren Berührung die Wärme besser. Es ist auch nicht notwendig, die Mitte des Muffelraumes auf dieselbe Temperatur zu erhitzen wie die Muffelaußenwand, da die den mittleren Raum füllenden Stoffe nicht metallführend sind, sondern lediglich eine Temperatur aufweisen müssen, welche ein ungehindertes Abströmen des Zinkdampfes nach oben in den Verdichter ermöglicht. Es istThe utilization of the heat is better in the method according to the invention than in the previously known method; because the ore-coal mixture conducts as a result of the closer contact the warmth better. It is also not necessary to heat the middle of the muffle space to the same temperature as the outer wall of the muffle, since the substances filling the central space are not metal-bearing, but only have to have a temperature which allows the zinc vapor to flow unhindered upwards into the compressor. It is

deshalb auch nicht notwendig, den beheizten Teil der Muffel sehr hoch zu bauen. Man kann im allgemeinen mit etwa 4 m beheizter Muffelhöhe auskommen. Die Länge der Muffel »kann die übliche sein, z. B. 1,5 bis 3 m betragen; Bei einer derartigen Anordnung läßt sich auch die Beseitigung von Ansätzen, Brückenbildung usw. im Muffelschacht mit eisernem Gezähe (Stangen) von der Beschickungsbühne aus ohne weiteres durchführen, ohne daß eine zeitweise Außerbetriebsetzung der Muffel für diese Arbeiten erforderlich wäre.therefore it is not necessary to build the heated part of the muffle very high. One can generally manage with a heated muffle height of about 4 m. The length of the muffle »can the usual one, e.g. B. 1.5 to 3 m; at Such an arrangement can also be used to eliminate deposits, bridging, etc. in the muffle shaft with iron tack (rods) from the loading platform without further ado without having to temporarily shut down the muffle for this work would be required.

Durch die Erfindung wird eine Verbüligung des Verhüttungsverfahrens, eine Erniedrigung der Anlagekosten sowie die Eignung der Muffel für alle vorkommenden Rohstoffe erreicht, insbesondere kann auch jede Brikettierung oder besondere Vorbehandlung der Beschickung vermieden werden.The invention makes the smelting process obsolete and humiliated the investment costs as well as the suitability of the muffle for all raw materials, in particular, any briquetting or special pretreatment of the charge can also be avoided will.

In der Zeichnung ist eine für das Verfahren gemäß der Erfindung geeignete Vorrichtung beispielsweise dargestellt. Abb. 1 ist ein senkrechter Längsschnitt lediglich durch den oberen Teil des stehenden Reduktionsraumes; Abb. 2 ist ein Schnitt nach Linie A-A in Abb. 1. α ist der aus Siliciumcarbidsteinen aufgebaute Reduktionsraum, dessen Wände a_x oberhalb des Heizraumes nach außen durch eine Schutzschicht % gegen Wärmestrahlung geschützt sind und in den Wände c auf verankerten Gewölbebogen δ eingebaut sind, die den oberen Teil des Reduktionsraumes in die seitlichen Räume d_x und d_z und den mittleren Raum e unterteilen, f sind Durchlaßschlitze für Zinkdämpfe und Reduktionsgase. Die Schlitze f sind in Ansätzen der entsprechend geformten Siliciumcarbidwölbsteine gebildet, g ist der Abzug nach dem Verdichter, h ist ein Deckel, der den mittleren Schacht e gasdicht nach außen abschließt. Statt des Deckels können auch bekannte andere Verschlüsse oder Schleusen vorgesehen sein. In der gleichen Weise können auch die Schächte d_x und d_z gegen die Außenluft abgeschlossen seinr Oft genügen aber als Gasabschluß nach außen schon die Gutsäulen, die sich im obersten Teil dieser Schächte befinden. Der Betrieb erfolgt in der Weise, daß die seitlichen Schächte d₁ und d₂ mit der Reduktionsmischung ständig gefüllt gehalten werden, während der mittlere Schacht e das grobstückige, indifferente Material aufnimmt, das ebenfalls ständig nachgefüllt wird. Die Zinkdämpfe und Reduktionsgase, welche sich aus der Reduktionsmischung in der Heizzone bilden, ziehen durch den mittleren Schacht und den Abzug g in den Verdichter.In the drawing, a device suitable for the method according to the invention is shown, for example. Fig. 1 is a vertical longitudinal section only through the upper part of the standing reduction space; Fig. 2 is a section along line AA in Fig. 1.α is the reduction room made up of silicon carbide bricks, the walls a _{x of which} above the heating room are protected against thermal radiation by a protective layer% and are built into the walls c on anchored arches δ , which divide the upper part of the reduction space into the side spaces d _x and d _z and the middle space e , f are passage slots for zinc vapors and reducing gases. The slots f are formed in the approaches of the correspondingly shaped silicon carbide vaulted stones, g is the outlet after the compressor, h is a cover which closes the middle shaft e gas-tight to the outside. Instead of the cover, other known closures or locks can also be provided. In the same way, the shafts d _x and d _z can also be closed off from the outside air. Often, however, the good columns that are located in the uppermost part of these shafts are sufficient to seal off gas from the outside. The operation takes place in such a way that the side shafts d ₁ and d ₂ are kept constantly filled with the reducing mixture, while the middle shaft e receives the coarse, indifferent material, which is also constantly refilled. The zinc vapors and reducing gases, which are formed from the reducing mixture in the heating zone, pull through the central duct and the flue g into the compressor.

Die Ausbildung der stehenden Muffel, durch die erflndungsgemäß mit einfachen und verhältnismäßig bequem herstellbaren Einbauten ein guter Gas- und Zinkdampfabzug aus der Beschickung geschaffen wird, kann auch noch in mancher Hinsicht abgeändert werden.The formation of the standing muffle, through which, according to the invention, with simple and proportionate A good gas and zinc vapor extraction is created from the feed, which can be easily produced, also be modified in some ways.

Statt einen im Querschnitt rechteckigen Reduktionsraum oben in drei Schächte zu unterteilen, kann z. B. auch ein im ganzen Querschnitt runder, ovaler oder vielseitig geformter Reduktionsraum gewählt werden, in dem oben ein entsprechender mittlerer Raum durch einen zylindrischen, ovalen oder vieleckigen Einbau abgetrennt ist, der mit dem grobstückigen, den Abzug der Dämpfe und Gase gewährleistenden Gut gefüllt wird. In diesem Falle umgibt diesen mittleren Schacht ein ringförmiger bzw. entsprechend dem Muffelquerschnitt geformter Raum für die Reduktionsmischung. -Instead of dividing a reduction room with a rectangular cross-section into three shafts at the top, can e.g. B. also a round, oval or versatile shaped in the whole cross-section Reduction room can be selected, in the above a corresponding middle room by a cylindrical, oval or polygonal installation is separated, the one with the coarse, the Discharge of the vapors and gases ensuring good is filled. In this case surrounds it middle shaft a ring-shaped or shaped according to the muffle cross-section Space for the reduction mixture. -

Claims

Claim:

Process for uninterrupted zinc extraction in standing reduction rooms, characterized in that a muffle is used, the upper part of which is approximately up to down to the boiler room is divided into three rooms by two upright walls, one of which the middle room with coarse, heat-resistant, non-slagging pieces that cannot be attacked by zinc vapors and the two rooms to one side of it with a mixture of zinc-containing substances and reducing agents are charged, and that the zinc vapors that are in the heated Part of the muffle is created by the fact that it consists of coarse, resistant pieces and is consequently well gas-permeable, in the center descending column can be diverted into a compression device while the residues from the zinc-containing feed and the lumpy, non-zinc-containing Well at the bottom of the reduction shaft continuously or intermittently and expediently by sieving the whole Austrages regained the rough pieces of the middle class for reuse will.

1 sheet of drawings