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Verfahren und Vorrichtung zur Aufarbeitung von Zinkstaub, Trass und
zinkoxydischen Stoffen Bei der Destillation des Zinks fällt ein Teil des Zinks als
Zinkstaub und Trass an. Der Zinkstaub wird in auf die Vorlagen aufgesetzte Staubtüten
gewonnen; der Trass schwimmt auf dem aus der Vorlage gezogenen Zink auf und wird
nach Abgießen des Zinks in durch Ausmauerung wärmeisolierten Behältern gesammelt.
Durch Umrühren des Trass in den Sammelgefäßen wird ein Teil des flüssigen metallischen
Zinks abgeschieden, das sich zu Boden setzt. Auf dem Zinkbad schwimmt der nicht
entzinkte Trass, der in einem von außen beheizten Trommelofen weiterbehandelt wird,
um das restliche Zink zu gewinnen.
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Die Durchführung dieses Verfährens, bei welchem der abgekühlte Trass
nicht unmittelbar erwärmt wird, ist unwirtschaftlich. Zur Beseitigung dieses Nachteils
ist bereits vorgeschlagen worden, den Trass in wärmeisolierten Gefäßen zu sammeln
und noch heiß in einem Kurztrommelofen zu behandeln.
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Bei diesem bekannten Verfahren wird ein mit einer einzigen Öffnung
versehener leerer Ofen mit einer sich überschlagenden Flamme geheizt. Nach der Erhitzung
seiner Ausmauerung wird die Heizflamme entfernt und der Ofen von der gleichen Seite
gefüllt, gedreht und nach Abscheidung des Zinks abgestochen. Ein Nachteil des Verfahrens
besteht darin, daß der Ofen sich nicht ununterbrochen in Betrieb halten läßt, weil
er nur leer aufgeheizt werden kann. Hierdurch tritt ein großer Zeitverlust ein,
weil das Aufheizen des Ofens täglich mehrere Stunden in Anspruch nimmt, wodurch
infolge
Ausfalls eines Teils der Arbeitszeit die zu erzielende Leistung erheblich herabgesetzt
wird. Außerdem verlangsamt sich die Zinkgewinnung durch Abfall der Temperatur und
ungünstige Wärmeübertragung.
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Durch das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren werden diese
Nachteile beseitigt. Hierbei wird der noch möglichst warme Trass zusammen mit dem
anfallenden Zinkstaub bzw. Zinkstaub oder Trass in einem in Umdrehung versetzten
Kurztrommelofen umgewälzt. Gleichzeitig werden die Stoffe unter ständiger Umwälzung
unmittelbar mit einer Heizflamme erwärmt, die so be-;chaffen ist, daß keine Oxydation
des Zinks eintreten kann, wohl aber eine Reduktion des Zinkoxyds. Aus diesem Grunde
findet eine mit nicht oxydierenden bzw. reduzierenden Gasen gespeiste Heizflamme
Verwendung. Durch Zusatz geeigneter Stoffe, beispielsweise Kohle, läßt sich dieReduktion
und die Abscheidung desMetalls unterstützen. Auf diesem Wege gelingt es, in eingm
Arbeitsgange durch mechanischen Abrieb der Oxvdhäute das in dem Trass und dem Zinkstaub
vorhandene metallische Zink abzutrennen und gleichzeitig seine oxydischen Anteile
ganz oder zum Teil zu reduzieren, während im Gegensatz hierzu in dem Trommelofen
,seither nur das metallische Zink ausgeschieden werden konnte und der gesamte verbleibende
Rückstand einer besonderen Behandlung im Zinkdestillierofen unterzogen werden mußte.
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Das Verfahren kann beispielsweise in einem Trommelofen ausgeführt
werden, dessen Beheizung von einer Stirnseite her durch den ganzen Ofen erfolgt.
Die Abgase treten in der Mitte der anderen Stirnseite aus, können aber auch so geführt
werden, claß sie sich überschlagen und an der gleichen Seite austreten, an welcher
ihr Eintritt erfolgt. Der Ofen wird durch ein und dieselbe Öffnung des Ofenmantels
gefüllt und entleert, Nvas sich schnell durchführen läßt. In der Nähe des Abstichs
ist die Austnauerung des Ofens muldenförmig ausgebildet, so daß es bei seiner Entleerung
nicht erforderlich ist, ihn zu kippen. Das Füllen und Entleeren des Ofens durch
die verschließbare gleiche Öffnung erfolgt dadurch. daß der Ofen je nach Bedarf
so gedreht wird, daß sich die Öffnung beim Füllen oben bzw. beim Entleeren unten
befindet. Das Entleeren kann dabei durch ein ran einer der beiden Stirnseiten des
Ofenmantels angeordnetes Mannloch unterstützt werden.
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In diesem Ofen erfolgt bei Verarbeitung von Trass und Zinkstaub eine
ununterbrochene Beheizung mit reduzierenden und/oder sauerstofffreien Reizgasen,
z. B. mit einer Öl- oder Gasfeuerung, insbesondere mit Generatorg@as, so daß die
erforderliche Temperatur im Trommelofen ständig erhalten bleibt.
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Bei Verarbeitung von Zinkstaub und Trass liegt das Schwergewicht auf
der Gewinnung des metallischen Zinks durch mechanischen Abrieb der Ox_ydhäutchen
und Zusammenfließen der hierdurch in Freiheit gesetzten Zinktröpfchen zu einem Zinkbad.
Sollen Trass und Zinkstaub oder oxydische Ausgangsstoffe mit höherem Zinkoxydgehalt
verarbeitet werden, so muß die Bauart des Ofens diesem Zwecke angepaßt werden, weil
für die Reduktion höhere Temperaturen als für die Gewinnung des metallischen Zinks
erforderlich sind.
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Während für die Gewinnung des metallischen Zinks eine Temperatur von
700' genügt, ist in der Reduktionszone eine ständige Temperatur von mehr
als iioo° erforderlich. Deshalb muß die Beheizung des Ofens so geführt werden, daß
die ständige Aufrechterhaltung eines Temperaturgefälles im Ofenraum von i ioo° und
mehr bis etwa 6oo° gewährleistet ist. Die für diesen Zweck im wesentlichen einseitig
auf den Trommelboden ausgerichtete Flamme erzeugt nur in einem gewissen Raumteil
der Trommel die erforderliche Reduktionstemperatur von mindestens iioo°. Der Teil
der Trommel, in welchem die Abscheidung des Zinks aus der Gasphase erfolgt, muß
dagegen auf Temperaturen von etwa 700° und weniger gehalten werden.
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Die auf dem in der Trommel befindlichen Zinkbad aufschwimmenden, mit
Reduzierkohle und anderen geeigneten Zuschlägen gemischte Ofenbeschickung ist ständig
einer heißen reduzierenden Flamme von etwa i ioo° und mehr ausgesetzt. Die auf dem
Zinkbad aufschwimmende, aus mehr oder weniger oxydischen Bestandteilen bestehende
Schicht bewirkt gleichzeitig eine Wärmeisolierung des Zinkbades gegen die zu hohe
Flammtemperatur und verhindert das Sieden des Zinks. In diesen auf der Badoberfläche
schwimmenden Stoffen bildet sich ständig ein Temperaturgefälle aus, z. B. von über
i ioo° an der der Flamme zugewendeten Oberfläche und bis zu goo° an der auf dem
Zindbadspiegel aufliegenden unteren Fläche. Um dieses zu erreichen, muß die Schichtdicke
der Ofenbeschikkung eine solche Mächtigkeit besitzen, daß ihre Wärmeisolation ausreicht,
um eine Erhitzung des Zinks bis zum Siedepunkt zu verhindern.
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Steigt die Dampfspannung des Zinks bis zu einem gewissen Grad, so
kondensiert sich der Dampf an den kühleren Wänden bzw. in der aufschwimmenden Schicht
in flüssigem Zustand oder zum größten Teil in Form von Zinkstaub. In erster Linie
vollzieht sich die Abscheidung in Form von Zinkstaub an den Trommelwänden; von hier.wird
er durch die Umdrehung derTromm-el ständig unter das Zinkbad geführt und wieder
eingeschmolzen bzw. durch Abriebarbeit das Zink in Freiheit gesetzt.
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Die in das Zinkbad durch die Wärmeleitung der aufschwimmenden Schicht
übertragene Heizwärme wird durch diese abgeleitet, da sich das Bad durch die Drehung
des Ofens in andauernder Bewegung befindet. Hierdurch wird die Heizwärme auf die
Trommelwände übertragen und das Zinkbad ständig auf eine Temperatur unterhalb der
Siedetemperatur abgekühlt. Der geringe Anteil an verbranntem Zink kann gegebenenfalls
in Form von Zinkoxyd aus den Abgasen durch ein Filteraufgefangen werden.
Bei
der Verarbeitung von oxydreicherem Zinkstaub und Trass muß die Form des Ofens und
seine Belleizung diesem Zweck angepaßt werden. Hierbei erfolgt die Beheizung zweckmäßig
durch eine Flamme, die nur auf einen Teil der Bodenfläche des Ofens gerichtet ist.
Der Ofen ist länger und seine Aasmauerung mit zunehmender Entfernung von der Feuerung
schwächer und wärmedurchlässiger, damit sich ein Wärmegefälle in vertikaler und
horizontaler Richtung in der Weise ausbilden kann, 0a13 die Temperatur von oben
nach unten und von dem Beheizungsende nach (lern anderen Ende hin abnimmt.
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Zur Erzielung eines günstigen Temperaturgefälles kann die Trommel
ferner mit einer oder mit mehreren mit Öffnungen versehenen Zwischenwä öden versehen
sein, itisl>esondere dann, wenn der auf höhere Temperatur zu haltende Reduzierraum
durch eine Zwischenwand von dein übrigen Trommelraum ab-eschirint ist. Hierdurch
wird die Wärmeübertragung aus dem IZeduzierrauin gehemmt. ohne gleichzeitig den
Zusammenhang des Zinkbades und der aufschwimmenden Schicht zu unterbrechen.
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Die richtige Einstellung des Wärmegefälles ist Voraussetzung für eine
einwandfrei reduzierende Arbeitsweise im Ofen. Es läßt sich durch eine Reihe geeigneter
Maßnahmen, insbesondere durch das Wärmeleitvermögen der Trommelwände, verschiedene
\Vandstärke in den einzelnen Kondensationskammern, durch die :11>messungen der Trommel
und die Art der 13eheizung regeln.
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Die Öffnungen in den Zwisclietiwänden besitzen einen .\nstellwinkel
gegen die Drehungsrichtung, so claß sie den Stoff schaufelartig iveiterfördern.
Die Beschickung der Trommel befindet sich in diesein Falle zweckmäßig an einer der
Stirnseiten, gegebenenfalls durch den Gaskanal, der Austrag an der gegenüberliegenden
Seite. Das Zink wird aus dein ununterbrochen arbeitenden Ofen von Zeit zu Zeit abgestochen.
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In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformeii von Trommelöfen
zur Ausführung des Verfahrens dargestellt.
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Fig. t ist ein Kurztrotnmelofen. teilweise im Schnitt, für die Aufarbeitung
von Zinkstaub und Trass; Fig. 2 ist ein Troinnlelofen, teilweise im Schnitt, für
die Aufarbeitung von Zink und Trass mit höberern Zinkoxydgehalt und für oxydische
Stoffe; Fig. 3 ist ein Schnitt der F ig. 2 nach a-h.
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Der Mantel 2 der Trommel i des Kurztrommelofens ist mit der als Füll-
und Austragsloch dienenden, verschließbaren Öffnung 3 versehen. An der dein Loch
3 gegenüberliegenden Seite des Mantels 2 befindet sich der Abstich 12. Für die 13elieizung
wird der Trommel i Generatorgas durch das Rohr 13 und Luft durch das Rohr 14 durch
dice in ihrer :lclise 5 angeordnete Düse 6 regelbar zugeführt. Die Reizgase entweichen
aus der Trommel durch die I>urclil>olirutlg 7 ihrer an der gegenüberliegenden Stirnseite
befindlichen Achse 8 in den Kamin (g. Die Trommel wird in den Kugellagern io geführt
und kann durch den Elektromotor i i in Umdrehung versetzt werden. DurchdieUmdrehung
der Trommel i wird der in ihr befindliche Trass und Zinkstaub umgewälzt und hierbei
von den durch die Trommel geleiteten Heizgasen durchströmt. Das durch mechanischen
Abrieb und durch Reduktion gebildete geschmolzene Zink sinkt zu Boden und kann durch
die Öffnung 3 mit Unterstützung durch das Mannloch d ausgetragen werden.
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Der Trommelofen nach Fig.2 und.3 ist durch Zwischenwände 22 in eine
Anzahl von Kammern unterteilt. Die Kammer 15 ist der Reduktionsraum; die sich hierari
anschließenden Kammern 16, von welchen zwei dargestellt sind, sind die Kondensationsräume.
Die Kammern 15 und 16 sind durch in den Zwischenwänden 22 angeordnete, mit Anstell@t-inkeln
versehene, schlitzartige Öffnungen 18 für die Förderung der zinkhaltigen Stoffe
verbunden. Die Öffnungen 18 sind in den Zwischenwänden 22 versetzt angeordnet. Durch
die Mannlöcher i9 kann die 13eg;littiig und Reinigung der Trommel erfolgen. Der
Ofen ist an seiner Stirnwand 23 mit dein Füllrohr 17 versehen; an der gleichen Stirnwand
befindet sich die Düse 6 für den Eintritt des Heizgases, deren Mündung auf die Bodenfläche
der Kammer 15 gerichtet ist. Das Füllrohr 17 und die Heizdüse 6 durchdringen den
feststehenden, kreisförmigen Teil 27 der Stirnwand 23, um welchen sich die Trommel
dreht. Für den Abstich zur Entleerung der Trommel dienen die Öffnungen 21, für den
Abstich zur laufenden Entnahme des Zinks die Offilullg 20. An der Stirnwand 2.4
sind nicht verschlossene Offnungerl 25 für ununterbrochenen Austritt der Aschen
angeordnet. Die Trommel ist in den Rollenlagern 26 geführt.