-
Zinkgewinnung Für die Reduktion von Zinkoxyd und die thermische Gewinnung
von metallischem Zink wird als Reduktionsmittel allgemein Kohlenstoff benutzt, der
je nach den örtlichen Verhältnissen und den Anforderungen der angewandten Arbeitsweise
in verkokter Form oder als Rohkohle eingesetzt wird.
-
Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß infolge der Trägheit
der Reaktionen lange Einwirkungszeiten, hohe Arbeitstemperaturen und erhebliche
Kohlenüberschüsse erforderlich sind, wodurch einerseits hohe Kosten und andererseits
verhältnismäßig niedrige Muffelleistungen verursacht werden. Die im Rösterz noch
verbliebenen Anteile von Zink-Schwefel-Verbindungen werden durch die Reduktion nicht
erfaßt und gehen mit der Räumasche verloren. Daher muß angestrebt werden, das Erz
möglichst bis zur Entfernung der letzten Anteile an Schwefel totzurösten, was zu
Erschwernissen und besonderen Aufwendungen bei der Röstung und Schwefelsäuregewinnung
führt. Trotz dieser Maßnahmen läßt das Ausbringen an Zinkmetall meist zu wünschen
übrig. Außerdem ist bei den erforderlichen hohen Arbeitstemperaturen die Lebensdauer
der Reaktionsgefäße gering.
-
An Vorschlägen zur Verbesserung der thermischen ,Zinkgewinnung und
zur Anwendung anderer Reduktionsmittel als Kohlenstoff hat es nicht gefehlt. Der
bedeutendste Fortschritt in der Zinkgewinnung auf thermischem Wege, der auch Eingang
in die Praxis gefunden hat, ist die Reduktion in kontinuierlich betriebenen senkrechten
Retorten aus Siliciumkarbid mit brikettierter Beschickung nach -dem Verfahren der
New Jersey Zinc Co. Auch bei diesem Verfahren ist die alte Arbeitsweise der Reduktion
des Zinkoxyds durch Kohlenstoff mit den erwähnten Nachteilen in ihren Grundzügen
unverändert geblieben. Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wird dadurch beeinträchtigt,
daß
das als Ofenbaustoff verwendete Siliciumkarbid, das selbst ein ausgezeichnetes Reduktionsmittel
für Metalloxyde darstellt, bei den angewandten Betriebsbedingungen durch die Beschickung
ziemlich stark angegriffen wird. -Demzufolge ist die Haltbarkeit der Retorten gering,
besonders dann, wenn das verarbeitete Erz leicht reduzierbar ist und Metalloxyde
enthält, deren Bildungswärme niedrig ist und die daher mit dem Siliciumkarbid rasch
umgesetzt werden, d. h. den Retortenbaustoff besonders stark angreifen.
-
Erfindungsgemäß wird als Reduktionsmittel, bei dem die aufgezeigten
Nachteile vermieden werden können, Calciumkarbid angewandt, Auf Grund thermodynamischer
Überlegungen und systematischer Versuche ergibt sich von den verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten
als am günstigsten eine Umsetzung nach der Gleichung 5Zn0+ZnS+CaC$=6Zn+CaS+Ca0+4C0.
Die gegenüber .Kohlenstoff wesentlich stärkere Reduktionswirkung des Calciumkarbids
führt bei sonst unveränderten Arbeitsbedingungen zu einer Erhöhung des Metallausbringens
bzw. durch Steigerung der Muffelleistung und Verminderung der Arbeitstemperatur
zu entsprechenden Kostensenkungen.
-
Die bisher unerläßliche Totröstung des Zinkerzes ist bei der Verwendung
von Calciumkarbid als Reduktionsmittel nicht mehr erforderlich, da auch Zinksulfid
unter Bildung von Calciumsulfid und metallischem Zink umgesetzt wird. Nach der mitgeteilten
günstigsten Reduktionsgleichung kann ein Sechstel des an den Muffeln aufgegebenen
Zinks als Sulfid vorliegen. Ein Rösterz mit z. B. 6o % Zink kann also io
0;o Zink in Form von Sulfid enthalten, d. h. sein Gehalt an Sulfidschwefel kann
4,9 °/a betragen. Durch die restlose Umsetzüng des in der Retortenbeschickung enthaltenen
Zinksulfids wird eine weitere Erhöhung des Ausbringens erzielt. Bei Wegfall der
Notwendigkeit einer vollständigen Entfernung des Schwefels wird die Röstung wesentlich
vereinfacht und verbilligt. Durch Verminderung der Röstgasmenge und Erhöhung der
Konzentration an schwefliger Säure werden die Bedingungen für die Schwefelsäuregewinnung
verbessert.
-
Bei der Verwendung von Siliciumkarbidretorten schützt das besonders
reaktionsfähige Calciumkarbid das gleichsam als Reduktionsmittel wirkende Siliciumkarbid
gegen die Angriffe der Metalloxyde der Beschickung, wodurch eine beträchtliche Erhöhung
der Lebensdauer der Retorten erreicht wird.
-
Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von Calciumkarbid als Reduktionsmittel
besteht darin, daß die Zinkdampfkonzentration im Muffelgas um etwa 5o
% höher liegt. als bei der Reduktion mit Kohlenstoff. Dadurch werden günstigere
Bedingungen für die Kondensation erzielt. Die Verringerung der nach Kondensation
des Zinkdampfes zurückbleibenden KohIenoxydmenge führt zur Verringerung des Anfalles
an Zinkstaub und zur Herabsetzung der Kondensationsverluste.
-
Das vorgeschlagene Verfahren kann in der Form angewandt werden, daß
nur der für die Reduktion selbst erforderliche Anteil an Kohle durch eine entsprechende
Menge von Calciumkarbid ersetzt wird, während der Kohlenüberschuß, der zur 'Verhinderung
des Zusammenschmelzens der Muffelbeschickung oder zur Erhaltung der Stückfestigkeit
der Charge erforderlich ist, unverändert bleibt.
-
Nach einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens wird nur die
Zerlegung des im Röstgut noch vorhandenen Anteils an Zink-Schwefel-Verbindungen
mit Calciumkarbid vorgenommen und die Reduktion des Zinkoxyds mit Kohlenstoff beibehalten.
-
Soweit nur ein Schutz der aus Siliciumkarbid bestehenden Retortenwandungen
angestrebt wird, kann der Zusatz an Calciumkarbid auf die Menge beschränkt werden,
die zur Reduktion der besonders aggressiven Metalloxyde niederer Bildungswärme erforderlich
ist.