DE754807C

DE754807C - Process for the extraction of zinc from zinc-containing material

Info

Publication number: DE754807C
Application number: DEM138328D
Authority: DE
Inventors: Kurt Rudolf Dipl-Ing Goehre
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1937-06-13
Filing date: 1937-06-13
Publication date: 1953-11-23

Description

Verfahren zur Gewinnung von Zink aus zinkhaltigem Gut Zinkhaltiges Gut, wie z. B. Muffelrückstände, Bleischachtofenschlacken, zinkhaltige Kiesab-Brände, zinkhaltige Kupfer- und Bleierze od. dgl., wird heute vorzugsweise nach dem Wälzverfahren entzinkt. Man gewinnt dabei das Zink in Form von Oxyd. Auch den Schachtofen hat man schon in vielen Fällen für die Verarbeitung von solchem Gut herangezogen, um den nichtflüchtigen Stoff sofort in schmelzflüssiger, gegebenenfalls metallischer Form gewinnen zu können. Solche Schachtöfen wurden mit offener Gicht betrieben, wobei durch den Zutritt von Luft die Kohlenoxydgase verbrannt und das Zink in Zinkoxyd restlos verwandelt wurde. Man hat auch schon zinkhaltiges Gut unter Verflüchtigung des Zinks in Hochöfen bder schachtofenähnlichen Gaserzeugern verarbeitet und aus den brennbaren Gasen den Staub mit Wasser oder sonstigen Abscheidern niedergeschlagen, um das Gas verwenden zu können. In solchen Fällen erhielt man einen an der Luft leicht entzündlichen Staub, den man nach dem Abbrennen in üblicher Weise auf Zink verhüttete. Bei allen diesen Verfahren ist nur das nichtflüchtige Metall sofort in metallischer Form zu gewinnen, während das aus den Abgasen gewonnene zinkhaltige Gut einem weiteren Reduktionsverfahren unterworfen werden mußte.Process for the extraction of zinc from zinc-containing material Zinc-containing material Well, such as B. muffle residues, lead shaft furnace slag, zinc-containing gravel fires, Zinc-containing copper and lead ores or the like, is nowadays preferably made by the rolling process dezinced. The zinc is obtained in the form of oxide. Also has the shaft furnace has been used in many cases for the processing of such goods the non-volatile substance immediately in molten, possibly metallic To be able to gain form. Such shaft furnaces were operated with an open furnace, the carbon dioxide gases being burned by the admission of air and the zinc into zinc oxide has been completely transformed. You already have zinc-containing goods under volatilization of the zinc is processed in blast furnaces and gas generators similar to those of a shaft furnace the combustible gases precipitated the dust with water or other separators, to be able to use the gas. In such cases one received one in the air highly flammable dust, which after burning off in the usual way on zinc smelted. In all of these processes, only the non-volatile metal is instantaneous in metallic form, while the zinc-containing one obtained from the exhaust gases Well had to be subjected to another reduction process.

Durch die Erfindung gelingt es, einen großen Teil des im Flugstaub enthaltenen Zinks unmittelbar in metallischer Form zu gewinnen, d. h. ohne anschließende Reduktion. Erfindungsgemäß wird das Verflüchtigungsverfahren in stark reduzierender Atmosphäre z. B. durch entsprechende Erhöhung des Kokssatzes im Schachtofen so geleitet, daß aus der Beschickung das Zink praktisch vollständig ausgetrieben wird und zum größten Teil in metallischer Form in die Abgase übergeht. Aus den stark reduzierenden Gasen wird das Zink als Zinkstaub trocken abgeschieden und in reduzierender oder neutraler Atmosphäre so weit gekühlt (z. B. unter 8o°, vorteilhaft unter 3o'-'C), daß der Zinkstaub sich mit Luft ohne besonders starke Oxydationserscheinungen in Berührung bringen läßt, sich also dabei nicht mehr entzündet. Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, daß durch die Vereinigung an sich bekannter Maßnahmen, nämlich durch Verflüchtigung des Zinks in einer stark reduzierenden Ofenatmosphäre, durch darauffolgende Kühlung des erhaltenen Flugstaubes in reduzierender oder neutraler Atmosphäre, vorzugsweise bis auf unter 8o', und durch anschließende Behandlung zweckmäßig in einer außenbeheizten Drehtrommel der Staub zum größten Teil als schmelzflüssiges Zink gewonnen werden kann.The invention makes it possible to remove a large part of the airborne dust to obtain the contained zinc directly in metallic form, d. H. without subsequent reduction. According to the invention, the volatilization process in a strongly reducing atmosphere z. B. by increasing the coke rate accordingly in the shaft furnace in such a way that the zinc is practically completely removed from the feed is driven out and for the most part passes into the exhaust gases in metallic form. The zinc is separated dry as zinc dust from the strongly reducing gases and cooled to that extent in a reducing or neutral atmosphere (e.g. below 8o °, advantageous below 3o '-' C) that the zinc dust becomes particularly strong with air without Can be brought into contact with oxidation phenomena, so it is no longer ignited. Surprisingly, it has been shown that through the union itself known measures, namely by volatilization of the zinc in a strongly reducing Furnace atmosphere, by subsequent cooling of the fly dust obtained in a reducing or a neutral atmosphere, preferably down to below 8o ', and by subsequent It is advisable to treat the dust to the greatest extent in an externally heated rotating drum Part can be obtained as molten zinc.

Zum Beispiel werden zinkhaltige Eisenerze im Hochofen mit einem Kokssatz niedergeschmolzen, der etwa .Io bis 6o °i, über dem normalen Kokssatz für Eisenerze liegt. Auf diese Weise gelingt es, das im Gut enthaltene Zink nicht nur aus dem Ofen in das Gichtgas überzuführen, sondern auch einen sehr geringen Kohlendioxydanteil im Gas sicherzustellen. Eine restlose Gewinnung von Zink in Form von Zinkstaub ist natürlich nicht möglich, weil das im Hochofen entstehende Kohlendioxyd sowie derWasserdampf bei der Abkühlung eine nachträgliche Oxydation des metallischen Zinkdampfs hervorrufen. Durch die erfindungsgemäß anschließende trockene Abscheidung wird jede weitere Oxydation bei der mit der Abscheidung verbundenen Kühlung vermieden. Ein derart gewonnener Staub verliert bei der nachfolgenden Kühlung seine pyrophoren Eigenschaften und läßt sich dann ohne weiteres nach dem Ausschmelzverfahren auf metallisches Zink verarbeiten. Das bei der Abscheidung vorhandene oxydischeZink wird bei diesem Ausschmelzverfahren selbstverständlich nicht reduziert, sondern muß auf dem üblichen Wege verarbeitet werden. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, einen höheren Gehalt der Beschickung an Chloriden zu vermeiden, da durch anwesende Chloride die Ausbeute an metallischem Zink wesentlich herabgesetzt wird. Auch soll der Flugstaub möglichst trocken in die Drehtrommel gelangen, in der das Zink ausgeschmolzen wird.For example, zinc-containing iron ores are made in the blast furnace with a coke batch melted down, about 10 to 60 ° i, above the normal coke rate for iron ores lies. In this way it is possible to get the zinc contained in the property not only from the Transfer furnace into the furnace gas, but also a very low carbon dioxide content to ensure in the gas. A complete extraction of zinc in the form of zinc dust is not possible, of course, because of the carbon dioxide and water vapor produced in the blast furnace cause subsequent oxidation of the metallic zinc vapor during cooling. The subsequent dry deposition according to the invention eliminates any further oxidation avoided in the cooling associated with the deposition. A won in this way During the subsequent cooling, dust loses its pyrophoric properties and can then be readily applied to metallic zinc by the casting process to process. The oxidic zinc present during the deposition is used in this melting process of course not reduced, but must be processed in the usual way will. In the method according to the invention, it is expedient to use a higher content Avoid adding chlorides, as the chlorides present reduce the yield metallic zinc is significantly reduced. The fly dust should also be as possible get dry into the rotating drum, in which the zinc is melted out.

Außer Hoch- und Schachtöfen können für das Verfahren gemäß der Erfindung auch andere Öfen, z. B. Schlitzrostkonvertoren, Drehrohröfen, Elektrohochöfen und ähnliche Öfen, verwendet werden. Voraussetzung ist hierbei natürlich, daß die Verflüchtigung so erfolgt, daß metallisches Zink und stark reduzierende Gase entstehen. Elektroschachtöfen und ähnliche Öfen, die bei der Verarbeitung von zinkhaltigem Gut das Zink in Form von Metalldampf liefern, bei denen aber ein Niederschlagen des Zinkdampfes zu metallischem Zink bisher nicht möglich war oder auf erhebliche Schwierigkeiten stieß, sind verwendbar in der Weise, daß die festen Körper aus den Ofengasen in Staubform niedergeschlagen werden und der trockene Staub nach entsprechender Abkühlung dem Ausschmelzen auf metallisches Zink unterworfen wird.Except for high and shaft furnaces can be used for the method according to the invention also other ovens, e.g. B. slot grate converters, rotary kilns, electric blast furnaces and similar ovens can be used. The prerequisite here, of course, is that the volatility takes place in such a way that metallic zinc and strongly reducing gases are produced. Electric shaft ovens and similar furnaces that transform zinc into shape when zinc-containing material is processed of metal vapor, in which, however, a precipitation of the zinc vapor to metallic Zinc was previously not possible or encountered considerable difficulties, can be used in such a way that the solid bodies from the furnace gases are deposited in the form of dust and the dry dust melts away after cooling down accordingly metallic zinc is subjected.

Bei manchen Ausgangsstoffen lassen sich bei Verwendung von Schachtöfen Ansätze an der Gicht nicht immer restlos vermeiden. In solchen Fällen hat man sich oft damit geholfen, daß man der Beschickung Kochsalz zusetzte, um die Zinkkrusten an der Gicht in leichtflüchtiger Form als Zinkchlorid bzw. Oxychlorid entfernen zu können. Eine solche Arbeitsweise ist bei der Erfindung nachteilig, weil entsprechend dem Zusatz von Chlorid die Gewinnung von metallischem Zink auf direktem Wege absinkt. Man kann sich aber bei dem Verfahren gemäß der Erfindung leicht in der Weise helfen, daß verschließbare Arbeitsöffnungen im Hochofenmantel in der Nähe der Gicht vorgesehen werden. Die Ansätze, die sich bei dem Verfahren der Erfindung im oberen Teil des Ofens manchmal noch bilden können, werden dann in gewissen Zeitabständen, z. B. von etwa 6 bis 8 'Wochen, entfernt, indem man die Gicht niedergehen läßt, die Ansätze abstößt und durch die Öffnungen aus dem Ofen entfernt, so daß Betriebsstörungen nicht mehr zu befürchten sind.With some starting materials, shaft furnaces can be used Do not always completely avoid approaches to gout. In such cases one has often helped by adding table salt to the charge to remove the zinc crust Remove from the gout in a volatile form as zinc chloride or oxychloride to be able to. Such a mode of operation is disadvantageous in the invention because it is corresponding the addition of chloride decreases the production of metallic zinc in a direct way. But one can easily help oneself with the method according to the invention in the manner that closable work openings are provided in the furnace jacket near the gout will. The approaches used in the method of the invention in the upper part of the Oven can sometimes still form, are then at certain time intervals, e.g. B. from about 6 to 8 weeks, the roots removed by letting the gout subside repels and removed through the openings from the furnace, so that malfunctions are no longer to be feared.

Nachstehend werden zwei in einem Versuchsbetrieb ausgeführte Versuche näher beschrieben. Von diesen betrifft Beispiel i eine Ausführungsweise des Verfahrens der Erfindung, die erkennen läßt, wie sie mit Erfolg durchgeführt werden kann. Beispiel 2 betrifft eine abgeänderte Ausführungsweise, bei der die für die Erfindung wesentliche stark reduzierende Atmosphäre bis zur Niederschlagung und raschen Abkühlung des Zinkstaubs nicht aufrechterhalten und infolgedessen der erstrebte Erfolg der Erfindung nicht erzielt wurde.Below are two tests carried out on a trial farm described in more detail. Of these, example i relates to a way of carrying out the method of the invention, which shows how it can be carried out with success. example 2 relates to a modified embodiment in which the essential for the invention strongly reducing atmosphere until the suppression and rapid cooling of the Zinc dust is not maintained and consequently the intended success of the invention was not achieved.

Beispiel i Gesinterte Röstblende (6o"/, Zn 0) in der Körnung von 8 bis 30 mm wurde mit der gleichen Menge Koks in der Körnung von io bis 30 mm gemischt und einem Schachtofen von i,i m Länge aufgegeben. Der Gasabzug befand sich seitlich 0,85 m über der Düsenebene. Es wurde so viel Luft in den Ofen geblasen, daß die abziehenden Gase beim Austritt aus dem Ofen eine Temperatur von etwa 700° haben. Der Zinkgehalt lag zwischen 4 bis 5 Volumprozent. Das Abgas enthielt nur 2,6 °/o CO, gegenüber 9 bis 12 °/o beim Gichtgas des Eisen-Hochofens. Es war also stark reduzierend, da es außerdem etwa 31 °/o CO, Rest Stickstoff enthält.Example i Sintered roasting screen (60 "/, Zn 0) with a grain size of 8 to 30 mm was mixed with the same amount of coke with a grain size of 10 to 30 mm and placed in a shaft furnace with a length of 1. The gas vent was on the side 0.85 m above the nozzle level. So much air was blown into the furnace that the exhaust gases have a temperature of about 700 ° when exiting the furnace. The zinc content was between 4 to 5 percent by volume. The exhaust gas contained only 2, 6 ° / o CO, compared to 9 to 12 ° / o with the furnace gas of the iron blast furnace. It was therefore strongly reducing, since it also contains about 31 ° / o CO, the remainder being nitrogen.

Das 7oo° heiße Abgas wurde nach dem Verlassen des Ofens in einem Röhrenkühler rasch abgekühlt und der Staub niedergeschlagen. Seine Zusammensetzung war: 77,4 °/o met. Zink, 88,7 °/o Ges.-Zink, 14,2)/, Zn0.The 700 ° hot exhaust gas was after leaving the furnace in a tube cooler quickly cooled and the dust cast down. Its composition was: 77.4 ° / o met. Zinc, 88.7% total zinc, 14.2) /, Zn0.

Das Schüttgewicht des gerüttelten Staubes betrug 2,6 bis 3,1. Dieser Staub wurde in einer Ausschmelzvorrichtung bei etwa 6oo° behandelt und dabei rd. 9o °/o des vorgelegten met. Zinks in flüssigem Zustand erhalten.The bulk density of the vibrated dust was 2.6 to 3.1. This Dust was treated in a melting device at about 600 ° and approx. 90 ° / o of the submitted met. Maintaining zinc in a liquid state.

Beispiel e In einem weiteren Versuch wurde das Gas durch den ganzen Ofen geführt und mit etwa 5oo° an der Gicht abgezogen. Der C02-Gehalt war auf 5 °/o angestiegen. Der aus diesem Gas niedergeschlagene Zinkstaub war sehr leicht, das Schüttgewicht nach dem Rütteln o,7 bis I. Die Zusammensetzung ergab: 60,5 °/o met. Zink, 85,7 °/o Ges.-Zink, 31,5 °/o Zn 0.Example e In a further experiment, the gas was passed through the entire furnace and drawn off at about 500 ° at the top. The CO 2 content had risen to 5%. The zinc dust precipitated from this gas was very light, the bulk density after shaking was 0.7 to I. The composition was 60.5% met. Zinc, 85.7% total zinc, 31.5 % Zn 0.

Dieser Staub ließ sich nicht mehr zu metallischem Zink in einer Drehtrommel verarbeiten. Die beiden Beispiele mögen zeigen, daß es für die Erzielung eines hochmetallhaltigen Zinkstaubes wichtig ist, in möglichst stark reduzierender Atmosphäre zu arbeiten.This dust no longer turned into metallic zinc in a rotating drum to process. The two examples may show that it is necessary to achieve a high metal content Zinc dust, it is important to work in a reducing atmosphere as much as possible.

Die Kühlung des Flugstaubes erfolgt zweckmäßig in besonderen Kühlgefäßen, die abschaltbar mit den Sammelräumen der Staubabscheider in Verbindung gebracht werden können. Die Kühlgefäße müssen natürlich sorgfältig gegen den Zutritt der Luft abgeschlossen werden und können gegebenenfalls ortsbeweglich ausgebildet sein.The airborne dust is expediently cooled in special cooling vessels, which can be switched off in connection with the collecting areas of the dust separator can be. The cooling vessels must of course be carefully protected against the access of the Air are closed and can optionally be designed to be movable.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the extraction of zinc from zinc-containing material by fusing the material, preferably in a shaft furnace, characterized in that the zinc is deposited in the form of fly dust containing zinc dust with volatilization in a strongly reducing atmosphere, the zinc dust in this atmosphere (possibly also one neutral atmosphere) is preferably cooled to below 80 ° and molten zinc is melted out of it in closed vessels, in particular in an externally heated rotating drum. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: German Patent Nos. 309 162, 330 396, 326 593, 340 136, 414 838, 452 028, 554 085, 6o8836.