DE674338C - Verfahren zur Gewinnung von Zink - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Zink aus oxydischen Ausgangsstoffen, ζ. Β. Erzen usw.

Es sind bereits Zinkgewinnungsverfahren bekannt, bei welchen die in üblicher Weise erzeugten Zinkdämpfe zur Reduktion des mitgeführten Kohlemoxyds und Wasserdampfes durch eine Schicht von glühendem Kohlenstoff geleitet werden.

Es ist ferner bekannt, die Reduktion von Zinkoxyd in einem KJohlenoxydgasstrom von regelbarem, dem jeweiligen Stufen dar Reduktion angepaßtem erhöhtem Druck vorzunehmen bzw. die Reduktion durch gasförmiges Kohlenoxyd Ohne Verwendung von Kohle in der Beschickung mit regelbarer Gasgeschwindigkeit im Kreislauf unter Verwendung einer gasdichten Vorrichtung durchzuführen, indem an einer oder mehreren Stellen in der Vorrichtung das bei der Metalloxydreduktion erzeugte Kohlendioxyd mit Kohlenstoff zu Kohlenoxyd unter möglichst vollständiger Ausnutzung des Kohlenstoffes reduziert und als solches zur Metalloxydreduktion wieder verwendet wird.

Die Erfindung bezweckt nun die Herstellung eines von fremden Körpern vollkommen reinen Zinks auf so wirtschaftlichem Wege, daß das Verfahren auch im hüttenmännischen Großbetriebe ausgeführt werden kann. Dabei geht die Erfindung von einer Reihe für sich bekanntgewordener theoretischer Erkenntnisse und praktischer Maßnahmen aus, beruht aber vor allem auf den Gedanken, daß sämtliche bei der Zinkreduktion mitspielende Faktoren ³S genau aneinandergepaßt werden und regelbar sein müssen. Der Zweck der Erfindung wird dadurch erreicht, daß das in einer beheizten Metallreduktionsretorte durch die Einwirkung des durchgeleitetem CO auf Zinkoxyd gewomnene Gas-Dampf-Gemisch durch eine Kokssäule hindurchgeleitet, dabei beim Eintritt auf eine Temperatur von 1000 bis iioo^J erhitzt und am Austritt vorzugsweise bis auf eine Temperatur von etwa 8oo'^J abgekühlt wird, und daß das nach der Kondensation des Zinks verbleibende, bis auf etwa Raumtemperatur abgekühlte C O in die Metallreduktiomsretorte in einer solchen Menge eingeblasen wird, daß die Reduktion des Zinkoxyds, in der Höhe der Austrittsstelle des Dampf-Gas-Gemisches gemessen, bei einer Temperatur von über 88o° jedoch unter 1050⁰ erfolgt.

Dieses Verfahren ermöglicht die ununterbrochene Zinkgewinnung unter dem geringsten 'Wärmeaufwand. Das wichtigste Merkmal des Verfahrens ist also die genaue Regelung der Wärmetönung der in den verschiedenen Verfahremsstufen aufeinanderfolgenden Reaktionen. Diese geschieht bei der Erfindung in erster Linie durch die Regelung des Kohlenoxydzusatzes, das kalt eingeführt wird. Die Einführung von kaltem Kohlenoxyd bietet

weiterhin die vorteilhafte Möglichkeit, die Beschickung vor etwa eintretendem Wasserdampf mit Sicherheit zu schützen. Dadurch, daß in der ersten Verfahrensstüfe eine Temperatur unter 1050⁰ eingehalten wird und daß in der zweiten Stufe dann beim Diirchstreichen der Gase durch die Kohleschicht eine Abkühlung von etwa iooo⁰ auf 8oo° erfolgt, erreicht man ein völlig reines Zink in einer reinen Kohlenoxydatmosphäre, denn alle begleitenden Sulfide und das Blei haben sich in der Kohleschicht niedergeschlagen. Das mit dem Zink etwa übertretende Cadmium ist unschädlich, da die Trennung von Zink und Cadmium sehr einfach unter Luftabschluß vorgenommen werden kann.

Das Verfahren wird also in zwei getrennten Reduktionsräumen durchgeführt, die miteinander in Verbindung stehen und von denen der erste zur Reduktion des Zinkoxyds durch das Kohlenoxyd dient und der zweite zur Reduktion des im ersten Raum gebildeten Kohlendioxyds. Im Überschuß des in den ersten Raum eingeführten Kohlenoxyds geht die Reduktion des Zinkoxyds bei einer Temperatur vor sich, welche über 88o° und unter 1050⁰ liegt. Das sich dabei bildende Gemisch von Zinkdampf, Kohlendioxyd und überschüssigem Kohlenoxyd wird in den zwei-•30 ten Reduktionsraum übergeleitet, der mit einem Kohlenstoff enthaltenden Gut, wie Koks oder Holzkohle, gefüllt ist. Durch diese Schicht von glühendem Kohlenstoff wird das Gas-Dampf-Gemisch hindurchgeleitet. Die Temperatur der Kohlenstoffüllung soll an der Eintrittsstelle des Gas-Dampf-Gemisches 1000 bis iioo° betragen, um eine schnelle und möglichst vollständige Reduktion des vorhandenen Kohlendioxyds zu erzielen. Da sowohl die Reduktion des Zinkoxyds als auch die der Kohlensäure endotherm verlaufen, so muß, falls das Verfahren ununterbrochen durchgeführt werden soll, der Beschickung 'der beiden Reduktionsräume ständig Wärme zugeführt werden; das geschieht entweder dadurch, daß jeder der beiden Reduktionsräume mit Heizräumen versehen ist, in denen z. B. Gas oder Rohöl verbrannt werden, oder durch Zuführung von elektrischem Strom, wobei die Beheizung entweder durch außerhalb der Reduktionsräume liegende Widerstandselemente erfolgen kann, oder indem die Beschickung selbst die Widerstände bildet. Nach der Reduktion des Kohlendioxyds wird das Dampfgemisch, welches jetzt praktisch nur aus Metalldampf, Sulfiden, die infolge unvollkommener Röstung der Erze in der Beschickung vorhanden sind, geringen Mengen Wasserstoff und Kohlenoxyd besteht, bei Berührung mit dem Kohlenstoff der zweiten Reduktionsretorte auf eine Temperatur von etwa 8oo° abgekühlt; hierdurch werden die Sulfide, wie auch Blei, das fast immer in den Zinkerzen vorhanden und zusammen mit dem Zink reduziert und teilweise verdampft ist, auf der Kohlenstoffüllung niedergeschlagen. Die Verunreinigungen werden zusammen mit den Rückständen der zweiten Retorte entfernt. Das reine Zink-Dampf-Gemisch wird darauf in die eine Vorlage geleitet, wo das Zink abgeschieden wird. Wird . das Gas- und Dampfgemisch beim Hindurchgehen durch die zweite Reduktionsretorte nicht allmählich abgekühlt, indem z. B, der gesamte Retorteninhalt gleichmäßig auf hoher Temperatur gehalten wird, dann gehen die Begleiter des Zinkdampfes, Blei, Sulfide u. dgl., mit in die Vorlage und kondensieren dort. Das in der Vorlage niedergeschlagene Zink müßte also noch einem Reinigungsverfahnen, z.B. dem Seigern oder Umdestillieren, unterworfen werden, eine Maßnahme, die durch den Temperaturabfall in der zweiten Reduktionsretorte vermieden wird.

Das aus der Voilage entweichende Kohlenoxyd ist noch mit Zinkdampf vermischt, dessen Menge dem Teildruck des Zinks bei der Temperatur des aus der Vorlage entweichenden Gases entspricht. Das Gas wird daher nach dem Verlassen der Vorlage durch einen Kühler geleitet, wo das Zink in Form von Zinkstaub ausfällt. Das jetzt von allen Beimengungen befreite Kohlenoxyd wird nunmehr seinen weiteren Verwendungszwecken zugeführt. Bei der Reduktion des Zinkoxyds durch Kohlenoxyd und der nachfolgenden Reduktion des entstandenen Kohlendioxyds entstehen je Mol gewonnenem Zink 2 Mol Kohlemoxyd, welche zusammen mit dem eingeführten Kohlenoxydüberschuß wieder Verwendung finden. Der eine Teil des Kohlenoxydstnomes wird wieder in die erste Reduktiomsretorte als Reduktionsmittel eingeführt. Der überschüssige Teil wird als Brennstoff zur Beheizung der Retorten, wozu er sich dank seines hohen Heizwertes besonders gut eignet, verwendet. Das Einblasen des Kohlenoxyds in die Reduktionsretorte geschieht bei stehenden Retorten an ihrem unteren Teil im Gegenstrom zu den herabsinkenden Rückständen der Beschickung, wodurch diese, abgekühlt wer den, während das Gas vorgewärmt wird. Durch diese Art der Gasführung wird auch vermieden, daß die Zinkdämpfe in die bereits im Erkalten begriffenen Rückstände strömen, wo sie verlorengehen.

Bei stehenden Retorten ist es ferner zweckmäßig, am unteren Ende . Wasserverschlüsse anzuordnen. Durch die Berührung der warmen Beschickungsrückstände mit· dem Wasser entwickelt sich jedoch, aus den Wasserverschlüssen Wasserdampf, der in die Reduktions-

räume gelangt, liier zersetzt wird und dann eine schädliche Wirkung ausübt, da er oxydierend auf das Zink wirkt. Um dieses zu vermeiden, werden erfindungsgemäß die W-ässerdämpfe abgeleitet, indem ein Teil des an dem unteren Ende der Retorten eingeführten Kohlenoxyds im Gleichstrom mit der herabgehenden Beschickung geführt und dann dicht über dem Wasserverschluß abgeleitet

ίο wird; hier durch wird ein Aufsteigen von Wasserdampf in die Reduktionsretorte verhindert.

Eine schädliche Wirkung auf das reduzierte und kondensierte Metall üben auch, der Sauerstoff und das Kohlendioxyd aus, welche aus den Heizgasen durch die porigen Wände der aus keramischen Stoffen aufgebauten Retorten treten. Um dieses auszuschalten, wird ein Teil des frei gewordenen Kohlenoxyds in feine Kanäle «angeblasen, welche in die Wände der Retorten eingelassen sind. Es bilden sich dann in den Poren des Retortenbaustoffs zwei Strömungen, welche sowohl das Eindringen der Bestandteile der Feuergase in die Retorten als auch des Zinkdampfes in die Poren der keramischen Baustoffe verhindern, wodurch die Ablagerung von ZnO in den Poren und weiterhin die Bildung von Zinkspinell unmöglich gemacht wird.

Es erweist sich ferner als zweckmäßig, zur Auflockerung der Beschickung poriges Gut, wie Schamottebrocken oder Koks, zuzuschlagen. Hierdurch werden auch eine bessere Ausnutzung des eingeführten Kohlenoxyds und leine größere Ausbeute erzielt.

In der Zeichnung ist ein zur Durchführung des Verfahrens bestimmter Ofen schematisch dargestellt.

In die gasbeheizte Retorte 1 wird die in bekannter Weise für die Reduktion vorbereitete und mit porigem Gut, vorzugsweise Koks, gemischte Erzbeschickung eingeführt. Das bei der Reduktion gebildete Gemisch von Metall dämpf en und Kohlendioxyd sowie das überschüssige Kohlenoxyd gehen durch die Verbindungskanäle 2 5 in das Rohr 2 über und von hier nach der zweiten Retorte 3, welche gleichfalls von außen beheizt ist. In die durch den Deckel verschlossene Retorte wird kohlenstoffhaltiges Gut, z. B. Koks oder Holzkohle, eingefüllt. Durch die glühende Säule dieses Gutes wird das häuptsächlich aus Zink, Kohlenoxyd und Kohlendioxyd bestehende Gas-Dampf-Gemisch, geleitet. An der heißen Kohlenjoberfläche wird das Kohlendioxyd zu Kohlenoxyd reduziert, welches dann gemeinsam mit dem Zinkdampf und dem bereits vorhandenen Kohlenoxyd durch den Sammelkanal 5 zur Vorlage 6 gelangt, worin das Zink in flüssiger Form niedergeschlagen wird. Die Rückstände werden durch den Wasserverschluß 7 abgezogen.

Die Erhitzung der Retorten 1 und 3 kann auch durch elektrischen Strom erfolgen.

Das in der Vorlage 6 von der Hauptmenge der Zinkdämpfe befreite Kohlenoxyd wird durch die Rohrleitung 8 zum Abscheider 9 geleitet, . welcher sehr stark gekühlt ist. Hier wird der letzte Rest des Zinks in Form von Zinkstaub niedergeschlagen. Das Kohlenoxyd wird durch das Gebläse ι ο in die Leitung 11 gedrückt und von hier aus zu seinen Verbrauchsstellen geleitet. Die Regelung der Temperatur in der Retorte 3 erfolgt durch Bemessung der Zusatzluft aus den Kanälen 12 und 13 bzw. der Gaszufuhr aus dem Kanal 14. Die Temperatur wird, wie eingangs beschrieben, oben höher gehalten als in der Nähe der Vorlage, um die mitgeführten Bleidämpfe und Sulfide auf dem Koks niederzuschlagen.

Das abgehende Kohlenoxyd kann, wie vorerwähnt, zum Teil zur Beheizung der Reduktionsräume Verwendung finden, wozu es sich dank seines hohen Heizwertes besonders gut eignet. 'Ein ,anderer Teil wird durch die Rohrleitungen 15 bzw. 16 in den unteren Teil 18 bzw. 19 der Reduktionsräume 1 und 3 eingeblasen. go

Von dem eingeblasenen Kohlenoxyd wird zweckmäßig ein Teil wieder durch die Leitung 23 und 24 abgeleitet, und zwar an Stellen, welche zwischen den Einblasestellen und ^ den Wasserverschlüssen liegen.

Um die notwendige Gasdurchlässigkeit innerhalb der Beschickung in der Retorte 1 aufrechtzuerhalten, ist es, wie bereits angegeben, zweckmäßig, ihr poriges Gut, wie z. B. Schamottestücke oder Koks, zuzusetzen. Die Rückstände der Metallreduktionsretorte werden durch den Wasserverschluß 20 entfernt. Mit 21 und 22 sind die Heizräume bezeichnet, durch die die Retorten 1 und 3 beheizt werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Gewinnung von Zink durch Destillation, bei dem die Zinkdämpfe unter Anwendung von Kohlenoxyd als Reduktionsmittel gewonnen, zur Reduktion des mitgefühlten Kohlendioxyds und Wasserdampfes durch eine Schicht van glühendem Kohlenstoff geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das in einer beheizten Metallreduktionsretorte durch die Einwirkung des durchgeleiteten CO auf Zinkoxyd gewonnene Gas-Dampf-Gemisch durch eine Kokssäule hindurchgeleitet, dabei beim Eintritt auf eine Temperatur von 1000 bis iioo° er-

   hitzt und am Austritt vorzugsweise bis auf eine Temperatur von etwa 8oo° abgekühlt wird, und daß das nach der Kondensation des Zinks verbleibende, bis auf etwa. Raumtemperatur abgekühlte CO in die Metallreduktionsretorte in einer solchen Menge eingeblasen wird, daß die Reduktion des Zinkoxyds, in der Höhe der Austrittsstelle des Dampf-Gas-Gemisches gemessen, bei einer Temperatur von über 88o° jedoch unter 1050° erfolgt,
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von mit einem Wasserabschluß am unteren Ende versehenen stehenden Retorten ein Teil der in der Nähe dieses Endes ■eingeführten Kohlenoxydgases im Gleichstrom mit der herabgehenden Beschickung geführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Kohlenoxydgase durch die Retortenwände in die Beschickung 'eingeblasen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Be-Schickung als Auflockerungsmittel einen Zusatz von Schamotte, Tuff oder Koks enthält.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen