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Verfahren zur Herstellung von-Zinkoxyd Bei der bekannten Herstellung
von Zinkoxyd aus metallischen, bleihaltigen Ausgangsstoffen in drehbaren Ofen mit
Hilfe von auf die Metallschmelze unmittelbar. einwirkenden Wärmequellen reichert
sich die Zinkscllmelae mit Blei an, das sich nach Erreichung einer gewissen Konzentration
zunächst an der tiefsten Stelle entweder als solches oder als mit Blei stark angereichertes
Zink ausscheidet. Das ausgeschiedene Blei bzw. die bleireiche Schmelze wird bei
Drehung des Ofens in Form eines an der Ofenwand haftenden Films nach oben mitgenommen
und der Einwirkung der heißen, oxydierend wirkenden Ofengase ausgesetzt. Bei weiterer
Drehung des Ofens kommt der nunmehr bleioxydhaltige Film wieder unter die Schmelze,
woselbst der Sauerstoff des Bleioxyds unter Rückbildung von Blei einen entsprechenden
Teil des Zinks zu Zinkasche verbrennt, welch letztere größtenteils als gesintertes
Erzeugnis an die Oberfläche der Metallschmelze steigt, diese bedeckt und dadurch
die Verdampfung des Zinks mehr und mehr behindert. Durch Mitreißen von Teilchen
der die Metallschmelze bedeckenden Zinkasche durch den Gasstrom ist die Gefahr der
Verunreinigung des gebildeten Zinkoxyds gegeben. Ein weiterer Nachteil besteht darin,
daß das im oberen Ofenteil gebildete Bleioxyd bei Rückführung in die Schmelze auf
das Ofenfutter einwirkt, indem- es mit demselben ein' leicht schmelzendes Bleisilicat
bildet, welches durch Sättigung mit Zinkoxyd Veranlassung zu Zinkv erlus'ten und
unerwünschten Ansätzen am Ofenfutter gibt. Bei den bekannten Verfahren
müssen
diese Ansätze von Zeit zu Zeit auf mechanischem Wege entfernt werden, was nicht
nur einen Betriebsunfall, sondern auch einen vorzeitigen Verschleiß des Ofenfutters
bedingt.
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Bei den bekannten Verfahren zur- Erzeugung von Zinkoxyd im Drehofen
wird der von Schmelze nicht bedeckte Oberteil des Ofens durch die Ofengase oder
andere Wärmequellen überhitzt. Bei Fortgang der Drehung, sei es eine vor- und rückläufige
oder eine ständig nach einer Richtung verlaufende, kommt der überhitzte Teil des
Ofens wieder unter die Metallschmelze und gibt seine Wärme an diese ab. Hierdurch
steigert sich- die Temperatur der Schmelz,. so stark, daß gegebenenfalls bereits
abgeschiedenes Blei zur Verdampfung kommt und gleichzeitig mit dem verdampften Zink
oxydiert wird, was deh Anfall eines mehr oder weniger bleireichen Zinkoxyds zur
Folge hat. Wenn aber der Bleigehalt der Schmelze noch nicht so weit angereichert
ist, daß eine Abscheidung von Blei erfolgt, bleibt infolge der zu hohen Temperatur
der Schmelze eine so beträchtliche Menge von Blei in der Zinkschmelze gelöst, daß
Blei gemeinsam mit dem Zink verdampft wird und ebenfalls ein mehr oder weniger bleireiches
Zinkoxyd anfällt.
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Man hat bereits versucht, die unerwünschten Oxydationen des Bleis
durch Aufgabe von reduzierenden Stoffen, wie z. B. Koks oder Holzkohle, auf die
Metallschmelze zu verhindern. Die hierdurch erzielten Ergebnisse waren abear nicht
befriedigend.
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Nach vorliegender Erfindung werden die Schwierigkeiten der bekannten;
mit Drehöfen arbeitenden Verfahren dadurch behoben, daß die Drehung des Ofens nach
einer Richtung jeweils nur so weit erfolgt, daß der unterste Teil des Ofenfutters
ständig von Metallschmelze bedeckt bleibt, wobei nach jeder Drehung des Ofens ein
Stillstand erfolgt und .dann erst die rückläufige Drehung stattfindet. Durch die
in ihrer Richtung abwechselnde Teildrehung des Ofens wird nur derjenige Teil der
Metallschmelze durch Bodenbeheizung erhitzt, der für die Erzeu= gung des Zinkoxyds
erhitzt werden soll. Da der unterste Teil des Ofenfutters mit den Heizasen niemals
in direkte Berührung kommt, wird Elberhitzung vermieden und hierdurch die Lösungsfähigkeit
des Bleis im Zink stark herabgesetzt. Der jeweils vom Ofenfutter nach oben mitgenommene
Bleifilm hat durch den jeweiligen Stillstand des Ofens die Möglichkeit, immer wieder
auf den Boden der Schmelze zurückzusinken. Im, übrigen kann man der Bildung von
Bleioxyd im Ofen in an sich bekannter Weise mit Hilfe reduzierender Mittel entgegenwirken.
Nach . einer Ausführungsform der Erfindung wird. in Öfen gearbeitet, welche mit
einem Futter aus Kohlenstoff oder kohlenstoffhaltigen Stoffen ausgekleidet sind.
Man kann das Kohlenstoffutter auf das übliche Schamottefutter aufbringen. Man kann
aber auch an Stelle des hochwertigen Schamottefutters ein billiges Futter anderer
Art verwenden und auf dieses eine verhältnismäßig schwache Innenschicht von kohlenstoffhaltigem
Material aufbringen, z. B. derart, daß man den Ofen mit sog. Kohlenstoffsteinen
auskleidet. Bei Reparaturen oder Neuauskleidung genügt es dann, lediglich die schwache
Schicht kohlenstoffhaltigen Materials auszubessern oder zu erneuern. Die Bildung
vön Absätzen und Krusten kommt bei Verwendung kohlenstoffhaltigen Futters vollkommen
in Fortfall, wodurch ein kontinuiexlicher Betrieb gewährleistet ist. In gegebetien-
Fällen kann man sich auch mit einer nur teilweisen Auskleidung des Ofens mit einem
Kohlenstoffutter begnügen, z. B. derart, daß nur der mit der Schmelze nicht in Berührung
kommende Teil des Ofens mit diesem Material ausgekleidet ist.
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Beim Arbeiten in mit Kohlenstoff ausgekleideten Drehöfen gemäß vorliegender
Erfindung wird der bei Drehung des Ofens nach einer Richtung mitgenommene Bleifilm
nicht nur mit dem.. Aussetzen der Drehung zum Zurückfließen gebracht, sondern es
wird außerdem eine Oxydation durch das kohlenstoffhaltige Ofenfutter vermieden.
Beim jeweiligen Stillstand des Ofens findet eine Beruhigung des schmelzflüssigen
Ofeninhaltes statt, so daß der in die Schmelze zurückfließende Bleifilm in die tiefste
und kühlste Zone absinken kann. Hierdurch wird mit Sicherheit eine Störung des Betriebes
und eine Verschlechterung der Qualität des erzeugten Zinkoxyds vermieden.
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Die Drehungen des Ofens können so bemessen werden, daß der Umlauf
jeweils nach einer Drehung von etwa go° unterbrochen wird und nach einem gewissen
Stillstand des Ofens eine entsprechende Rückdrehung erfolgt. Die Drehungen können
aber auch weniger als 9o° und in gegebenen Fällen auch etwas mehr betragen. Die
Heizung des Ofens kann in an sich bekannter Weise mit flüssigen Brennstoffen, z.
B. durch ölbrenner oder mit gasförmigen Brennstoffen, sei es durch direkte Gasheizung
oder durch einen dem Ofen vorgeschalteten Generator erfolgen. - Die im Ofen gebildeten
Dämpfe von metallischem Zink werden durch eine an geeigneter Stelle des Abzugskanals
angebrachte Abzugsvorrichtung abgesaugt und in einem an den Ofen angeschlossenen
Verbrennungsraum mit Luft oder sonstigen oxydierenden
Gasen gemischt
und durch Verbrennung in Zinkoxyd übergeführt. - Das Zinkoxyd kann in üblicher Weise
durch einen Abzugskanal in die Auffanganlage übergeführt werden.
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Beispiel . Als Ausgangsprodukt wurde bleihaltiges Remeltedzink benutzt,
welches -etwa. 950/0 Zn, 30/0 Pb, 2% Fremdbestandteile, wie Sn, Fe usw., enthielt.
Die schwenkbare Trommel wurde durch den dazugehörigen Wärmeerzeuger in ungefähr
2 Stunden auf Rotglut erhitzt, dann mit einer entsprechenden Menge des Ausgangsmaterials
beschickt und weiter beheizt, bi4 das Metall geschmolzen war. Sobald sich Zinkdämpfe
entwickelten, wurde die Anlage; welche bis dahin an einen Kamin angeschlossen war,
auf die Kondensationsanlage umgeschaltet. Gleichzeitig wurde mit der Schwenkung
-der Trommel begonnen. Sofort leer-. folgte eine starke Bildung von'Zinkdämpfen
bzw. Zinkoxyd. Das Ausgangsmaterial wurde von Zeit zu Zeit im Maße des Verbrauchs
ergänzt. Dieses Nachsetzen kann z. B. in Zeitabständen von 5 bis 1o Minuten in Mengen
von, etwa je 2o kg erfolgen. Der stündliche Durchgang botrug-, etwa Zoo kg. Nach
einem Durchgang von etwa 5oo kg wurde die Schwenkung für seine Zeit von wenigen
Minuten unterbrochen und das an tiefster Stelle des Ofens angesammelte Blei, welches
noch einen geringen: Anteil an Zink sowie die übrügen verunreinigenden Metalle;
soweit diese müt Blei legierbar und nicht verkratzt sind, enthält, durch eine Abstichöffnung
entfernt. Nach. einer Betriebsdauer von etwa einer Woche wurde die Trommel; falls
-es sich als nötig erwies, rasch, dhnc lärigere Üetriebsuriferbrecliurig gereiiY'igt:
Dazu Wurde, nxchderti das zinkige Blei vorher abgestrichen worden war, rrilt dem
Zusatz von Zink aufgehört und noch so lange gearbeitet, bis fast der gesamte schrneliflüssige
Inhalt der Trommel auf Zinkoxyd verarbeitet war. Dann wurde wieder auf den Kamin
umgeschaltet, tnit der Schwenkung aufgehört und die Trommel ausgekratzt. Unmittelbar
darauf wurde wieder beschickt; eingeschmolzen und, wie . beschrieben, weitergearbeitet.
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iooookg bleihaltiges Remeltedzink obiger Zusammensetzung ergaben:
| I .F ooo kg Zinkoxyd erster Qualität, |
| Goo kg Zinkoxyd zweiter Qualität, |
| q.oo kg zinkhaltiges Blei usw. |
Der Verlust durch Krätze, Schlacke usw. betrug roo kg, der- Verlust durch Filtern,
Verschleppung
USW.' Zoo kg.
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Der Verlust durch Krätze, Schlacke usw. von t % ist der bei Kondensatiaiysanlagen
nach dem Sackfiltersystem allgemein übliche und bekannte. Ebenso ist stets mit einem
Verlust durch Verschleppung und Filter zu rechnen. Der Verlust durch Verschleppung
kann in einer Anlage von gedrängtem Umfange verringert werden. Das Zinkoxyd zweiter
Qualität fällt im wesentlichen bei Inbetrieb- und Außerbetriebsetzung der Anlage
an sowie während des Betriebes im Zusarrimenhang mit der Beschickung und Reinigung
der Anlage.
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Bei Durchführung des Verfahrens können auch Legierungen, wie z. B.
Blei-Eisen jialtiges Hartzink o. dgl., mitverwendet -werden. In diesem Falle wird
zweckmäßig so vorgegangen, daß mit einer Legierung von der Zusammensetzung etwa
des oben erwähnten. Remeltedzinks begonnen und von Zeit zu Zeit die andere Legierung
mit zugesetzt wird.
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Es ist bereits bekannt, zur Herstellung von Zinkweiß aus metallischem
Zink, z. B. Reinzink, Galvanisatiönsrückständen, Galvanisationsasche.und ähnlichen
zinkhaltigen Stoffen, das Ausgangsmaterial in einem Schmelzofen durch unmittelbar
darüber hinwegstreichendes Masut niederzuschmelzen und das Schmelzbad ständig in
Bewegung zu halten. Zur Durchführung dieses Verfahrens wirdzweckmäßig ein schwenkbarer
Ofen verwendet, wodurch der Vorteil erzielt 'werden - soll, daß infolge der ständigen
Umrührung des Schmelzbades durch Schwenken des Schmelzofens die Bildung einer die
Oxydation verhindernden zusammenhängenden Schlackendecke vermieden wird, ohne daß
Wärmeverluste, wie es bei dem sonst üblichen Zerstören der Schlakkendecke von außen
her durch Stangen o. dgl. der Fall ist, eintreten. Gemäß dem. bekannten Verfahren
soll also die Bildung einer zusarrifn@enhängenden Schlackendecke durch kräftiges
Durchmischen des Gutes verhindert Werden. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es nötig,
die Drehbewegungen mit erheblicher Geschwindigkeit durchzuführen und bei Erreichung
des jeweiligen Endpunktes die Drehrichtung sofort zu wechseln.
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Das Verfahren der Erfindung bezweckt nicht, Reinzink oder Zinkgalvanisationsrückstände
o. dgl. auf Zinkweiß zu verarbeiten; vielmehr befaßt sich dasselbe mit der Sonderaufgabe
der Verarbeitung bleihaltigen Ausgangsgutes. Der hierbei erzielte Erfolg beruht
zum wesentlichen Teil gerade darauf, daß nach jeder Drehung' des Ofens ein gewisser
Stillstand eintritt und dann erst eine entsprechende Rückdrehung erfolgt. Bei dem
jeweiligen Stillstand des Ofens soll eine Beruhigung des schmelzflüssigen Ofenighaltes
stattfinden, also genau das Gegenteil' von dem vor sich gehen, was bei dem bekannten
Verfahren bezweckt wird, Es ist Weiter bekannt, Zinkoxyd aus metallischem
Zück
oder metallisches Zink enthaltenden Stoffen in der Weise herzustellen, daß man die
Ausgangsstoffe in einer oder mehreren, vorzugsweise stehenden Retorten in kleinen
Mengen auf eine die Retorten nur teilweise anfüllende beheizte, stückige Unterlage,
z. B. aus Koks, aufbringt, dort verdampft und die Zinkdämpfe beirrt Austritt aus
den Retorten verbrennt.
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Abge§ehen° davon, daß es sich bei dem bekannten Verfahren nicht um
die Sonderaufgabe der Herstellung von Zinkoxyd aus bleihaltigem Zink handelt, können
die nur im Unterteil mit stückigem Material beschirkten Retorten mit einem schwenkbaren
Ofen, der mit Kohlenstoffutter ausgekleidet ist, nicht verglichen werden.