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Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Zink aus zinkoxydischen
Stoffen Nach einem der bekannten Verfahren erfolgt die Gewinnung von Zink und zinkoxydischen
Stoffen durch Destillieren und die Aufarbeitung des hierbei anfallenden Zinkstaubs
und des Trasses in getrennten Vorrichtungen und nach besonderen Verfahren.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit
welchen es gelingt, die Reduktion der zinkoxydischen Stoffe, die Destillation des
Zinks und die Aufarbeitung von Zinkstaub und Traß in einer Vorrichtung und in einem
einzigen Arbeitsgang durchzuführen. Das gleiche Verfahren kann vorteilhaft auch
als Vorstufe für die übliche Zinkgewinnung iAnwendung finden, indem nur eine Teilentzinkung
erfolgt. Die vorbehandelten Ausgangsstoffe lassen sich insbesondere bei großen Durchsätzen
im Zinkdestillierofen vorteilhafter verarbeiten.
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Für die Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung werden zinkoxydische
Stoffe, wie Röstblende, Sinterblende, Zinkoxyd und Zinkasche, in einem in Umdrehung
versetzten Trommelofen mit reduzierenden Heizgasen behandelt, der in einen Reduktions-
und Destillationsraum und einen Kondensationsraum unterteilt ist.
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Der Reduktions- und Destillationsraum ist mit einer dicken isolierenden
Steinschicht ausgekleidet, die ihn gegen den Kondensationsraum isolierend abschließt.
Er steht mit diesem nur durch einige in der Nähe der Hauptachse angebrachte Gaskanäle
in
Verbindung. In diesem Raum wird eine Temperatur von über i ioo°, möglichst bis zu
etwa 140o° und mehr, ständig aufrechterhalten. Die Beheizung erfolgt durch reduzierende
bzw. sauerstofffreie Heizgase, beispielsweise mit einem Generatorgas-Luft-Gemisch.
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Der Zinkdampf und die Heizgase treten durch in der Trennwand angebrachte
Öffnungen in den Kondensationsraum ein, der durch eine oder mehrere Zwischenwände
in verschiedene Kondensationskammern unterteilt ist. Das Zinkbad steht in den einzelnen
Kammern durch nahe der Trommelwandung angeordnete Schlitze in Verbindung; die Heizgase
und der Zinkdampf können durch die Kammern hindurchtreten.
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Die Ausmauerung des Ofens wird mit zunehmender Entfernung von der
Feuerung schwächer und wärmedurchlässiger, damit sich ein Wärmegefälle in vertikaler
und horizontaler Richtung in der Weise ausbilden kann, daß die Temperatur von oben
nach unten und von dem Beheizungsende nach dem anderen Ende hin abnimmt.
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Durch Verwendung verschiedener Mauerstärken und von Steinen verschiedener
Wärmeleitfähigkeit kann ein geeignetes Temperaturgefälle, beispielsweise von 1400
bis 55o°, erreicht werden. Das Temperaturgefälle ist erforderlich, um die Ausscheidung
des Zinks aus der Gasphase an den Wandungen der Kondensationskammern herbeizuführen.
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Durch geeignete Zuschläge zu den zinkoxydischen Stoffen, beispielsweise
Kohle und/oder Flußspat, kann die Gewinnung des Zinks gefördert werden.
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Die Arbeitsweise in dem Ofen entspricht der in einem Muffelzinkofen,
der mit einem Ofen zur Verarbeitung von Zinkstaub und Traß gekoppelt ist. An die
Stelle der Muffel tritt hier der Reduktions-und Destillationsraum.
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Die Reduktion vollzieht sich in diesem unter viel günstigeren Bedingungen
als in der Muffel. Außer der durch die direkte Belieizung gegebenen .verbesserten
Wärmeübertragung besteht die Möglichkeit, von Anfang an mit höheren Temperaturen
zu arbeiten. Die laufende Umwälzung der Ofenbeschickung ermöglicht es, das gesamte
Material ständig mit der Flamme in Berührung zu bringen. Gleichzeitig wird hierdurch
der Diffusionswiderstand gegenüber den in der Muffel herrschenden Reaktionsverhältnissen
erheblich herabgesetzt. Unter diesen Umständen besteht die Möglichkeit, mit Vorstoffkörnungen
zu arbeiten, die für die Reduktion günstiger sind, weil im Gegensatz zum Muffelprozeß
nunmehr auf den Diffusionswiderstand der Ofenbeschickung in nicht gleichem "Maße
Rücksicht genommen werden muß.
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Ein wesentlicher Unterschied gegenüber dem Muffelprozeß besteht darin,
daß der Hauptanteil des Zinks zunächst in Form von Zinkstaub gewonnen wird, der
alsdann im gleichen Arbeitsgang auf Zink weiterverarbeitet wird.
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Der Kondensationsraum ist nicht m,it einer Vorlage, sondern mit einer
Staubtüte zu vergleichen, die gleichzeitig als Trommelofen zur Gewinnung von Zink
aus Zinkstaub wirkt, und zwar unter besonders günstigen Bedingungen, weil infolge
der ständigen Umwälzung des Zinkbades die hierdurch erzeugte tröpfchenreiche Zinkdampfatmosphäre
die Bildung und Kondensation des neuerzeugten Zinkdampfes begünstigt. Infolgedessen
wird eine weitgehende Entzinkung erreicht, weshalb sich die weitere Aufarbeitung
der Räumaschen erübrigt.
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Ferner kann das Verfahren auch zur Durchführung einer nur teilweisen
Entzinkung der Ausgangsstoffe Verwendung finden, worauf die Räumaschen des Trommelofens
im Zinkdestillierofen weiterverarbeitet werden. Dieses ist vor allem für große Durchsätze
von besonders zinkreichen Ausgangsstoffen von Vorteil, bei welchen es genügt, einen
Teil des Zinks aus den oxydischen Stoffen durch Vorbehandlungen zu entfernen. heben
der teilweisen Entzinkung wird durch das Zusammensintern eine Erhöhung des spezifischen
Gewichts erreicht, was für die Weiterverarbeitung der oxydischen Stoffe in Zinkdestillieröfen
günstig ist. Hierdurch wird die Kapazität des Destillierofens und damit der den
Einnahmen proportionale Durchsatz erheblich gesteigert. Die Auslastungsmöglichkeit
eines Zinkdestillierofens ist innerhalb gewisser Grenzen um so größer, je kleiner
das spezifische Volumen und der Zinkinhalt der Ofenbeschickung sind.
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Die Durchführung der Reduktion in einem Trommelofen statt in einer
Muffel ist weiterhin bei Verarbeitung zinkoxydischer Stoffe, die die Muffel stark
angreifen, z. B. solcher aus Erzen mit hohem Eisengehalt, von großem Vorteil.
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In der Zeichnung ist als Beispiel ein zur Ausführung des Verfahrens
geeigneter Trommelofen dargestellt.
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,Fig. i ist ein _\ttfriß des Ofens, teilweise im Schnitt; Fig. 2 ist
ein Schnitt der Fig. i nach a-b.
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Der in Rollenlagern i geführte, in Umdrehung zu versetzende Trommelofen
besteht aus dem Reduktions- und Destillationsraum 2 und dem Kondensationsraum, der
durch Zwischenwände 4 in mehrere Kammern 5 unterteilt ist. Der Raum 2 ist mit einer
dicken isolierenden Steinschicht 6 ausgekleidet und steht durch die Gaskanäle 7
mit der ersten Kondensationskammer 5 in Verbindung. Die Kondensationskammern 5 sind
durch schlitzartige Öffnungen 8 in den Zwischenwänden 4 miteinander verbunden, die
nahe der Trommelwandung 9 angeordnet sind. Die Mannlöcher io und i i dienen zum
Begehen und Reinigen der Trommel, das Mannloch io auch zum Füllen des Raumes 2.
Für den Abstich zur Entleerung der Trommel dienen die Öffnungen 12, für den Abstich
zur laufenden Entnahme des Zinks die Öffnung 13. Das Generatorgas für die Beheizung
der Vorrichtung wird durch das Rohr 14, Luft durch das Rohr 15 zugeführt. Das Generatorgas-Luft-Gemisch
tritt durch die in der Achse 16 der Trommel angeordnete Düse 17 in die Kammer 2
ein und wird hier entzündet.
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Die Heizgase durchströmen die Kammer 2, wobei die Trommel in Umdrehung
,versetzt ist. Durch
die Gaskanäle 7 gelangen sie zusammen mit den
Zinkdämpfen in die Kondensationskammern 5, deren Zwischenwände 4 sie durch die schlitzförmigen,
schaufelartig wirkenden Öffnungen 8 passieren. Der Austritt aus der Trommel in den
Kamin 18 erfolgt durch die Durchbohrung i9 der Trommelachse 20.
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Soll das sich aus dem Zinkdampf .in den Kondensationskammern 5 niederschlagende
Zink in diesen Kammern nicht in einem gemeinsamen Bade sammeln, sondern zum Zwecke
einer fraktionierten Destillation in jeder ,Kammer 5 getrennt aufgefangen werden,
so werden statt der Schlitze 8 in den Zwischenräumen 4 Gaskanäle 7 angeordnet. Dadurch,
daB ein Vermischen der einzelnen Fraktionen in dem gesamten Kondensationsraum unterbleibt,
wird eine Verunreinigung des raffinierten Zinks mit Fremdmetallen in den vom Reduktionsraum
2 am weitesten entfernten Kondensationskammern 5 vermieden.
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Man kann hierbei auch so verfahren, daß die Zwischenwände der ersten
Kondensationskammern 5 mit Schlitzen 7 und die Zwischenwände der letzten Kondensationskammern
5 mit Gaskanälen 7 versehen sind.