DE856223C - Verfahren zum Entfernen von Zink aus Kupferlegierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Entfernen von Zink aus Kupferlegierungen

  Die Erfindung betrifft ein \-erfah.ren zum Ent-

  fernen \-on /in.k Abis zinkhaltigen hul>ferlegierungen,

  so daGi der nicht aus 7ink I>estelien:de Bestandteil der

  Legierung und "e\\-iinscliterifalls auch der Zink-

  bestandteil « iederge@@-oniren werdien kiinnen.

  Die Erhnduiig wird am besten aus der nachstehen-

  den 13esclireil>ung verschiedener Arten der Durch-

  führung des Verfahrens sowie der in Verbindung

  damit verwendeten Vorrichtung erkenntlich, wäh-

  rend der Unifang der Erfindung in den Ansprüchen

  zum :1iis@drticl; gebracht ist.

  In den Zeichnungen ist

  Fig. i eine mehr oder weniger schematische An-

  sicht der \'orriclituag, die zur Durchführung der

  Eifin@d.trng verwendet werden kann,

  Fig. 2 ein Längsschnitt einer abgeänderten Form

  zur Durchführung der Erfindung,

  Fig. 3 ein Schnitt nach Lirnie 3-3 der Fig. 2,

  Fit. 4 ein Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2,

  Fig. 5 eine abgeänderte Form des Metallschmelzbehälters der in den Fig.2, 3 und 4 dargestellten Vorrichtung, Fig. 6 ein Schnitt mach Linie 6-6 der Fig. 5.
• F ig. 7 ein der Fig. 6 entsprechender Schnitt, der eine weitere Abänderung des. Metallschmelzbehälters zeigt, Fig.8 eine der Fig.7 entsprechende Teilansicht nach einer anderen abgeänderten Ausführungsform des Metallbehälters, Fig. 9 ein Schnitt nach Linie 9-9 der Fig. 8, Fig. 1o eine weitere Abäniderungsform des Metallbehälters der in den Fig.2, 3 und 4 dargestellten Vorrichtung, Fig. i i ein Schnitt nach Linie i i -i i der Fig. io, Fig. 12 ein Schnitt nach Linüe 12-i2 der Fig. io, Fig. 13 ein Längsschnitt einer abgeänderten Form eines Ofens zur Behandlung von Metall zwecks Entferneas von Zink, Fig. 14 ein Längsschnitt einer abgeänderten Form der in Fig.2 dargestellten Ausführung, Fig. i ; ein Schnitt nach Linie 15-1,5 der Fig. 13, Fig. 16 ein senkrechter Längsschnitt eines Teils einer abgeänderten Form eines Ofens zur Behandltrirg von Metall zwecks Entfernens von Zink, wobei dieser Teil dem rechtliegenden Ende des rechten Ofens der Fig. 14 entspricht, Fig. 17 eine Draufsicht eines Konde.nisators oder einer Vorlage für die Zinkdämpfe, wobei einzelne Teile weggebrochen sind und ein Teil des Ofens erkenntlich ist, aus dem die Dämpfe von der Vorlage aufgenommen werden, und Fig. 18 ist ein Schnitt nach Linie 18-i8 der Fig. 17.
• Um den Kupferbestandteil von Messing oder den nicht aus Zink bestehenden Bestandteil anderer zinkhaltiger Kupferlegierungen wiederzugewinnen, wurde das Metall sehr zeitraubenden und teueren Verfahren, nämlich dem Raffinieren auf trockenem Wege, unterworfen, indem z. B. das geschmolzene Metall mit Luft in einen Flammofen eingeblasen wurde, um das Zink unter Verlust des Zinks zu oxydieren und abzutreiben.
• Der Versuch, den Zinkgehalt eines derartigen Metalls durch Kochen und Verdampfen des Zinks auf eine Größe weit unter 1o % herabzudrücken, war bisher industriell und auch technologisch unmöglich. Wurde versucht., den Zinkgehalt auf diese Weise zu vermindern, so ergab sich eine so hohe Temperatur und es wurde eine so lange Zeit erforderlich, um die letzten Bruchteile des abzutreibenden Zinks zu entfernen, daß das Verfahren wegen des hohen Wärmeverbrauchs, der mangelnden Haltbarkeit des Ofens und der benötigten Zeit undurchführbar wurde.
• In diesem Zusammenhang ruß beachtet werden, claß unter konstanten Dampfdruckbedingungen die Mindesttemperatur, bei der das Zink aus dem Metall abgetrieben wird, in dem Maße allmähllich zunimmt, wie. das Zink entfernt wird. Unter die-s.en Bedingungen rußte bei den früheren Versuchen, das Zink durch Erwärmen dies das Zink enthaltenen Metalls abzutreiben, die Temperatur notwendigerweise sehr hoch werden, sobald der Zinkgehalt klein wurde. War der Zinkgehalt auf etwa 3 bis 4 % vermindert, so erfolgte das Entfernen des Zinks so langsam, daß die Verminderung des Zinkbestandteils praktisch aufhörte.
• Gemäß der Erfindung können Messing und andere Zink enthaltende Kupferlegierungen indiustriell so behandelt werden, draß ihr Zinkgehalt leicht auf Werte im Bereich von 3 bis 6% herabgesetzt wird. Ferner kann unter Ausnutzung der der Erfindung zugrunde liegenden Entdeckung der hier später erläuterten katalytischen. Wirkung von weißglühenclern elementaren Kohlenstoff der Zinkgehalt auf noch niedrigere Werte gesenkt werden, selbst auf Bruchteile weit unter i %, d. h. das ganze Zink kann ohne unzulässigen Zeitaufwand bei der Durchführung des Verfahrens und bei Temperaturen, die wesentlich niedriger als die bisher für möglich gehaltenen Temperaturen liegen, entfernt werden. Diese Temperaturen liegen im Bereich von 54o° tiefer als die Siedetemperaturen, die durch das Henry-Raoulsche Gesetz für Metalle bestimmt sind, die die Zusammensetzungen der Endmetalle haben. Durch das verbesserte Verfahren kann das Zink im metallischen Zustande wiedergewonnen werden, anstatt wie bei den älteren Verfahren als Zinkoxyd oder Zinkstaub anzufallen oder überhaupt vollständig verloren zu sein.
• Um die obenerwähate katalytische Wirkung von weißglühendem elementaren Kohlenstoff zu zeigen, kann das geschmolzene Metall in einen Graphittiegel i (Fig. i) eingebracht werden, so daß das Metall den Tiegel teilweise füllt. Der Tiegel wird dann in die Muffelkammer 3 eines mit 01 geheizten Muffelofenis 5 eingesetzt und ein Brennstoffgiemisch durch den Ölbrenner 7 eingeführt. Damit oberhalb des in dem Tiegel befindlichen Metalls nicht oxydieren.de Bedingungen herrschen, wird ein Deckel 9 aus Graphit oder einem anderen feuerfesten Material, das nicht unbedingt elementarer Kohlenstoff sein ruß, auf den Tiegel aufgelegt, während die Muffelkammer durch einen feuerfesten Deckel i i abgedeckt wird. Jeder Deckel hat einen kleinen Durchlaß 13 zum freien Abzug der Zinkdämpfe nach der Außenseite des Ofens. Teder Deckel ist außerdem mit feuerfestem Ton bei i j5 abgedichtet. Mit dieser Vorrichtung konnte dns geschmolzene Metall in dem weißglühenden Tiegel erwärmt \verden, um in einigen Stunden im wesentlichen den ganzen Zinkgehalt bei Temperaturen zu entfernen, die wesentlich niedriger als die Siedetemperaturen lagen, die durch die Masse des Ausgangsmaterials oder des Restmaterials bestimmt wurden. Wenn beispielsweise eine aus 16 % Zink, io % Nickel und Rest Kupfer bestehende geschmolzene Legierung in den Graphittiegel eingebracht wurde, der etwa io cm hoch war, 8,7 cm Innendurchmeisser am Kopf und 8,1 cm Innendurchmesser am Boden hatte, so daß die geschmolzene Legierung etwa 4,5 cm vom Oberrand entfernt lag und die Muffelkammer auf einer Temperatur von 156o° gehalten wurde und das Innere des Tiegels ungefähr unter Atmosphärendruck stand, so enthielt die Legierung nach 3 Stunden etwa 0,12% Zink. Wurde der Tiegel anstatt aus Graphit oder einem anderen elementaren Kohlenstoff jedoch aus einem anderen Material hergestellt, so hatte die unter identischen Bediingungea behandelte gleiche Legierung einen restlichen Zinkgehalt von etwa 2,1%, d. h. sie enthielt etwa achtzehnmal soviel Zink als die Legierung, die in denn Graphittiegel behandelt wurde.
• Tiegel oder andere Sclinielzl>eli"ilter, die aus nicht graphitischem Kohlenstoff hergestellt wurden, wie z. B. Koks, Steinkohle, 1'etroleuni, Holzkohle, Ruß usw., geben die gleichen Ergebnisse wie ein Graphittiegel oder Schmelzbehälter aus Graphit, und wenn die Menge des in einem solchen Behälter behandelten :Metalls groß genug ist, ist es möglich, die Erfindung in einem wirtschaftlichen :\Ial:istal) durchzuführen und den Zinkanteil in dem Restmetall auf o,5 0/0 und weniger zu vermindern.
• Verfahren zur Herstellung von Schmelzbehältern, Blöcken, Leitungen und verschiedenen anderen Formstücken aus Kohlenstoff und Graphit sind bekannt. Ltlilicherweise wird gemäß diesen Verfahren I<oleletistofl1ialtiges Material, beispielsweise Steinkohle, mit Kolilentccr (;leer anderen geeigneten Bindemitteln gemischt, nin eine plastische Masse zu bilden. die unter Druck zu der gewünschten Form gepreßt wird. Darauf wird (las Fo-rnistück geglüht, um die flüchtigen Bestandteile abzutreiben und das Alaterial in eine zienilicli reine Form von nicht graphitischeni, gew'<ilnilichem Kohlenstoff überzuführen. Durch weiter fortgesetztes Glühen und Erli('ilieii der l)el,ancilungstenil>eratur des Formstückes kann dieser gehrannte Kohlenstoff zu Graphit umgewandelt werden. Der gebrannte Kohlenstoff ist hart, fest und deicht, während Graphit zwar fest und (licht, aber weicher ist, so daß er sehr leicht mit .\lascliinell l)carbxitet zu werden vermag.
• Der Kohlelistoti und der Graphit sowie Diamanten bilden die drei bekannten albtropischen Formen von elementarem Kohlenstoff. In den Ansprüchen ist zur Vereinfachung der Terminologie der Ausdruck elementarer Kohlenstoff für Kohlenstoff und Graphit gebraucht. Wenn auch kein Grund zu der Annahme vorliegt, daß Diamanten nicht zufriedenstellend arbeiten, so sind Diamanten natürlich ein zu kostspieliges Material, tiin in der Praxis davon Gebrauch zu machen.
• Tiegel oder andere Schmelzbehälter aus Stoffen, wie 'Nlagnesit, feuerfesten Ton oder Schamotteerde, Zirkonitinisilicat, Silichiinkarbid und verschiedenen an(lercn Bestandteilen, die in chemischer Hinsicht kein elementarer 1"'-olil.eiistott sind, geben nicht die Ergebnisse, (lic niit einem Kohlenstoff- oder einem Graphittiegel erbalten werden, Sondern bei bestimmten Tenil)er<tttir- und Drtickl>c(lingungen sowie bei bestimmter 13ehandlun@szeit verbleibt mehr Zink in leer behandelten Legierung. Wenn die gleiche Restmenge an Zink ci-lialten werden soll wie bei dem Kohlenstoff- oller (lern Gral)luittiegel und die gleiche Behandlungsdauer licil>elialten werden soll, so müssen unerw-ünschtc Temperaturen, die etwa 338° hiilier liegen, zur Finwirkting gebracht werden. Es ergeben sich etwa 3 bis 4% "Zink als der Mindestbetrag, auf (len (las 7ink verkleinert werden kann, w'e1ilil die \lclre des l,ehan(lelten Metalls groß genug ist, um die l:rhii(ititi,lg in industriellem Umfang durchzuführen.
• l-)ie Erklärung für die oliengenannten Wirkungen liegt wohl darin, claß eine eine bestimmte Menge von Zink enthaltende geschmolzene J'letallegierung für einen bestimmten Gesamt(lanillt(lruck einen bestimmten Siedepunkt hat. wenn sie in einen nicht kohlenstottlialtigeii Tiegel eingebracht ist; d. h. wenn die Legierung in einem solchen Behälter bei eitler feststellenden 'Leniperattir und einem festst<hendcn Druck gel;oclit wird, so kocht sie weiter, lies (las Zink auf einen Ix,stitnniten Prozentsatz gesunken ist, und Hört daim auf zti kochen, bis die Temperatur erhöht oder (k i' Dampfdruck vermindert wird, damit sie finit dem verringerten Zinkgehalt kocht. Die Wirkung ähnelt derjenigen Wirkung, die auftritt, sobald ein Gemisch aus Wasser und Alkohol erhitzt wird. inn deli Alkohol abzutreiben. Wird jedoch ein Behälter aus elementarem Kohlenstoff genommen, so scheint dieses in Weißglut befindliche Material als ein Katalysator zu wirken, der die Dampfspannung an der Oberfläche des geschmolzenen Materials vermindert, so daß das Material bei einer niedrigeren Temperatur kochen kann. Das gleiche würde eintreten, wenn der oberhalb der Flüssigkeit herrschende Gesamtdampfdruck durch Verwendung einer Vakuumpumpe leerabgesetzt werden hiiniite, sofern dies möglich wäre. Die gleiche katalytische \\'irkung scheint auch aufzutreten, sobald die Temperatur der geschmolzenen Legierung unterhalb ihres Siedepunktes bei irgendeinem bestimmten Gesamtdampfdruck liegt, wobei unter diesen Bedingungen das Zink aus der Legierung verdampft, wenn die Temperatur der letzteren höher ist als der Siedepunkt, der dem dann bestehenden Teildampfdruck des Zinks entspricht. Der glühende oder weißglülicnde elementare Kohlenstoff erhöht dann die Zinkverdainpfungsgeschwindigkeit so, als ob der Teildampfdruck des Zinks sehr viel niedriger wäre, als er wirklich ist. Was aber auch die einwandfreie Erklärung sein mag, jedenfalls wurde gefunden, daß der aus Kohlenstoff oder Graphit bestehende weißglühende Behälter als Katalysator wirkt und die Zinkmenge in einer geschmolzenen Kupfe.rlegiertirig durch Kochen und Verdampfen bei einer bestimmten Temperatur oder einem bestimmten Dampfdruck auf einen Wert senkt, der wesentlich kleiner ist, als wenn der Behälter nicht aus Kohlenstoff oder Graphit bestehen und das Metall in diesem Behälter während der gleichen Zeitdauer behandelt würde. Ferner wurde gefunden, daß bei Verwendung eines Kohlenstoff- oder Graphitbchälters die zur Verminderung des Zinks auf einen bestimmten Prozentsatz benötigte Temperatur sehr viel geringer ist als bei einem Behälter, der nicht aus Kohlenstoff oder Graphit besteht, und geringer ist, als bisher als möglich geglaubt wurde oder durch das Henry-Raoultsclie Gesetz angezeigt wird; und schließlich wurde gefunden, daß es mit dem Kohlenstoff- oder Graliliitllcliält,er möglich ist, das Zink auf einen geringerei>, Prozentsatz herunterzubringen als bei Verwendung eines nicht aus Kohlenstoff oller Graphit bestehenden Tiegels.
• Keine katalytische Wirkung konnte beobachtet werden, weim industriell reines Zink oder Kupferlegierungen, die große Mengen von Zink enthielten, gekocht oder verdampft wurden. Unter diesen Bedingungen kochte oder verdampfte das Zink so leicht aus dem geschmolzenen Metall und bei so dicht an seinem Schmelzpunkt liegenden Temperaturen, daß eine katalytische Wirkung, selbst wenn sie eintritt, nicht beobachtet werden konnte und unwichtig hinsichtlich den unter diesen Umständen erhaltenen Ergebnissen ist. Nur bei etwa ioo/o oder weniger an Zink kann die katalytische Wirkung beobachtet werden und ist dann. von Bedeutung.
• Die katalytische Wirkung und ihre Vorteile werden auffallender und werden von erhöhter Wichtigkeit, wenn der Zinkgehalt fortschreitend unter io % fällt. Sobald der Zinkgehalt des Messings oder einer anderen Kupferlegierung allmählich unter io °/o vermindert wird, erhöhen seich allmählich die Temperatur und die Behandlungszeit, die notwendig sind., um eine bestimmte Zinkmenge bei einem bestimmten Dampfdruck zu verdampfen, oder abzutreiben. Da die katalytische Wirkung diese benötigte Zeit und Temperatur verringert, hat diese NV-irkung sowohl eine beträchtliche Ersparnis an Kraft%-erbrauch als auch an Verwendungsdauer des Ofens zur Folge, während gleichzeitig eine größere Metallmenge in einer bestimmten Zeit behandelt zu werden vermag.
• Damit die oben beschriebene katalytische Wirkung eintritt, muß man eitle freie Oberfläche des un:e-r Behandlung stehenden Körpers aus geschmolzenem Metall haben, ganz gleich, ob der Körper als geschmolzener Metallstrom auftritt oder stillsteht, damit Zinkdämpfe aus dem geschmolzenen Metall entweichen können, und der elementare Kohlenstoff muß diese freie Oberfläche in dien Sinne kreuzen, daß die Innenflächen der Seitenwände eines Behälters für das Metall diese freie Oberfläche schneiden. Ferner ist zur Erraichung einer derartigen katalytischen Wirkung notwendig, daß das geschmolzene Metall unter im wesentlichen nicht oxydierenden Bedingungen mit Bezug auf das Metall erhitzt wird. Weiter wurde gefunden, daß die katalytische Wirkung dann ganz besonders in Erscheinung tritt, sobald die Temperatur der geschmolzenen Legierung wenigstens gleich ist dem Schmelzpunkt ihres nicht zinkartigen Bestandteils, der seilbst.verständlich oberhalb des Schmelzpunkts der Legierung liegt. Jede Temperatur oberhalb dies Schmelzpunkts des nicht zinkartigen Bestandteils bis zu dem Punkt, an welchem die Legierung kocht, kann verwendet werden. Lm beste Ergebnisse zu erhalten, werden im Betrieb vorzugsweise Temperaturen von 46o bis 76o° oberhalb des Schmelzpunkts des nicht zinkartigen Bestandteils verwendet, besonders wenn die letzten Bruchteile des Zinks entfernt werden, sobald d- er Zinkgehalt etwa 3 % beträgt.
• Es wurde gefunden, daß diie katalytische Wirkung nicht auftritt, wenni der elementare Kohil@enstoff das geschmolzene Metall lediglich unter seinem Oberflächenspiegel berührt. Ist der Tiegel oder .der andere Schmelzbehälter nicht aus Kohlenstoff oder Graphit, sondern beispielsweise aus Siliciumkarbid, und der elementare Kohlenstoff hat die Form eines aus Graphit oder Kohlenstoff bestehenden Blockes, der in den Tiegel eingelegt oder an seinem Boden befestigt wird, so daß der Block vollständig in das geschmolzene Metall eintaucht, so findet keine katalytische Wirkung statt,, und die erzielten. Ergebnisse sind den Ergebnissen gleich, die dann auftreten, wenn der Block aus Siliciumkarbid oder einem anderen -Material besteht, das nicht elementarer Kohlenstoff ist. Wenn aber der Block aus. elementarem Kohlenstoff besteht und in dem aus einem anderen -Material als elementarem Kohlenstoff besteliendeit Tiegel so befestigt ist, so daß er von einer Stelle unterhalb der Metallfläche zu einer Stelle oberhalb der freien lrletallfläche reicht, so daß er also diese Fläche schneidet oder kreuzt, dann tritt die katalytische Wirkung auf. Als Beispiel einer geeigneten Apparatform zur Durchführung der Erfindung auf industriellem Maßstab wird das geschmolzene Metall in dem Graphit-oder Steinkohlenbehälter 17 erhitzt, der dien Schmelzraum eines elektrischen Ofens bildet, in dem die freie Oberfläche 1g des geschmolzenen Metalls durch die Innenseiten der Seitenwände 2 t und 23 dies Behälters gekreuzt wird. Der Beliältc r 17 wird von feuerfesten Blöcken 25 getragen, die auf der mit feuerfestere -Material lrckleideten Bodenwand 27 einer Ofenkammer 29 aufruhen, deren Seitenwände und Stirnwände 31 in gleicher Weise mit feuerfestere Material bekleidet sind. An gegenständigen Seibert dies Behälters 17 hat der Ofen auf der Innenseite eine Konsole, auf der eine Schicht aus schwer schmelzbarem Isoliermaterial 33 aufruht, das die elektrischen Widerstandserhitzer 35 trägt, die sich quer oberhalb des Behälters und über den Behälter weg erstrecken. Diese aus Graphit bestehenden Widerstandselemente sind durch elektrisch leitende Graph,itplatten 37 in Reihe geschaltet, die auf den Isolierschichten 33 aufliegen. Die am Ende der Reihe liegenden Widerstandselemente haben Verlängerungen 39 aus feuerfestem, leitendem -Material, die durch die in der Ofenwand vorgesehenen Boli@rungen 41 zur Außenseite des Ofens sich erstrecken, wo sie Klemmen 43 zum Anschluß an das Stromnetz tragen. Oberhalb der Widerstandselemente liegt eine Wand 45 aus Platten von feterfesteni -Material, die im Betrieb durch die Widerstandselemente auf Weißglut erhitzt «-erden und die VN'ärme nach abwärts strahlen, so daß die Heizwirkung auf das in dem Behälter 17 befindliche Metall erhöht wird. Auf dieser Wand liegt eine Schicht 47 gebrochener Holzkohle, die als Isolierschicht wirkt, um die Wand 45 auf ihrer höchsten Temperatur zu halten.
• Die feuerfesten Auskleidungen 25 und' 31 und die Wand 45 können aus Graphit oder Hartkohlenstoff bestehen, uni zu helfen, daß nicht oxydierende Bedingungen in dem Ofen aufrechterhalten werden. Zu diesem gleichen Zweck weist der abnehmbare Deckel 49 des Ofens ein Metallgehäuse 51 auf, das mit einem dem unteren Teil des Ofens zugeordneten Metallgehäuse 51 zusammenarbeitet, um eine Flüssigkeitsdichtung 55 zu bilden, die sich vollständig um den Ofen herum erstreckt.
• Geschmolzenes Metall kann in den Behälter 17 hinein von einem besonderen Schmelzofen 57 aus durch eire Leitung oder ein andici-es Rohr 59 aus feuerfestem Stoff, wie z. 13. Kohlenstoff oder Silic.iumkarbid, zugeführt werden. Das innere Ende dieses Rohres endet oberhalb eines Endes des Behälters, so daß das geschmolzene Metall in dieses Ende hinein entleert wird. Das geschmolzen-- Metall kann aus dein gegenüberliegenden Ende des Behälters durch ein Rohr 61 abfließen, dessen Bohrung genügend hoch oberhalb des Bodens des Behälters liegt, um einett Metallsumpf von erforde,rlicherTiefe in dem Behälter aufrechtzuerhalten. Aus dem Rohr 61 fließt das -Metall in einen aus feuerfestein -Material bestelien.d-en Tiegel 63, aus dem das Metall von. Zeit zu Zeit durch das aus feuerfestem Material bestehende Rohr 65 abgelassen wird, das für gew-öhnlicli durch einen herausnehmbaren Stopfen 67 aus Schamotteerde verschlossen ist. Die Zinkdämpfe könix ii aus der Ofenkammer 29 durch ein Abzugsrohr 69 austreten. das zti einer Zinkdampfbehandlungsanlage, z. B. einem Zinkdampfkondensator oder einer Zinkdampfvorlage, führt.
• Wie dargestellt, ist der Schmelzbehälter oder der Herd 17 so ausgeführt, daß der in dem Schmelzbehälter liegende tind aus geschmolzenem Metall Körper ini Verhältnis zu sein°m Volumen von ziemlich geringer Tiefe ist und eine große freie Oberfläche besitzt, die das Erwärmen des Metalls und den Abzug der Zitilcdiinilife während dies Durchflusses durch deii Behälter hindurch erleichtert. In der Fließrichtung des Metalls ist der Behälter lang. was insofern vorteilhaft ist, als dadurch ein allmähliches Ansteigen der Temperatur des Metalls enitsprechend dein Fntfernen des "Zinks bewirkt wird, um auf cüesc Weise die restlichen Zinkmengen in dem neben der Abflußöffnung des Behälters liegenden Metall auf eine Klcuinstgr<ißc zu vermindern. Bei Behältern oder Herden von ziemlich großer Kapazität bringen jedoch solche Ausführungen Schwierigkeiten im Ofenlau finit sich, zu deren Vermeidung der Behälter viel breiter im Verhältnis zu seiner Länge gemacht werden kann, als .in der Zeichnung dargestellt ist. ohne daß wesentliche Nachteile auftreten.
• Der Schmelzofen, der ntir mit der zum Schmelzen dies Metalls riotw-endigen Temperatur betrieben werden kann, <l. 1i. mit einer Temperatur, die sehr viel geringer als die Temperatur ist, auf der das geschmolzene Metall in dein Schmelzbehälter 17 gehalten werden muß, kann von beliebiger Ausführung sein. Der dargestellte Ofen ist ein elektrischer Ofen mit einem aus feuerfestem Material bestehenden Schmelztiegel 71, über dem zwei Widerstandserhitzerelemente 73 liegen. Der Aufbau des Schmelzofens hinsichtlich der Widerstandselemente und ihres Trägers kann gleich dem im Zusammenhang mit d-em anderen Ofen beschriebenen Aufbau sein. Die den \%'idcrstandselementen 35 gleichen Widerstandselemente 73 sind an einem Ende durch eine den bereits erwähnten Platten 37 ähnliche Leitplatte 75 verbunden, die auf einer an der Seite der Ofenkammer befindlichen Konsole 33 aufruht, wobei jedes Widerstand.selcnicnt 73 eine nach der Außenseite des Ofens führende Verlängerung aufweist, die ähnlich den Verlängerungen 39 der Widerstandselemente 35 ist. Wie die Kammer zur Aufnahme des ß<,hälters 17 hat auch die Schme.lzofenkammei- ein: feuerfeste Auskleidung 27, 31, während dis almcliml>are Kappe 77 des-Schmelzofens einen Graphithlock 79 aufweist, der wie die Vl'and .I.5 des anderen Ofens durch die Widerstands eleincnte erhitzt \vi,rd und die Wärme abwärts nach &m zu behandelnden N1.etall zurückstrahlt.
• In einer Scitenw-anci des Schmelztiegels ist ein senkrechter Kanal 81 vorgesehen, der mit dem unteren Innenteil des Ticge.ls durch einen Kanal 83 in Verbindung steht. Das Rohr 59 steht mit dem Kanal 81 in der Nähe des Normalspiegels 85 des im Tiegel geschmolzenen Metalls in Verbindung. Diese Ausführung gibt die Sicherheit, daß Schlacke oder Gekrätz von dem geschmolzenen Metall abgeschleckt wird und nicht in das Rohr 59 eineritt. Angesammelte Schlacke und Gekrätz kann von Zeit zu Zeit aus dem Tiegel durch die Leitung 87 a.bgefüh@rt werden, die für gewöhnlich durch einen aus feuerfestem Ton bestehencl>°n, herausnehmbaren Stopfen 89 geschlossen wird.
• Das zti schmelzende Metall wird in den Tiegel durch (las Beschickungsrohr 9i zugeführt, das, wie dargestellt, mit einer Föri_1i°rsclii:wcke 93 in Verbindung steht, der die Metallspäne aus dem Trichter 95 zugeführt werden. Die Schnecke kann stetig oder mit Unterbrechung durch das kraftgetriebene Kettenrad 97 angetrieben werden. Die Leitung 9i ist mit einem Schieberventil 99 ausgerüstet, das im geschlostsenen Zustand den Eintritt von Luft in die Schmelzkammer hinein verhütet, wie dies aber auch bei geöffnetem Ventil die Masse toi aus Spänen macht, die für gewöhnlich die Leitung 9i ausfüllt. Sobald festes Meta11 in den Tiegel eingegeben wird, verdrängt es das in dem Tiegel befindliche Metall, das durch die Leitung 59 in den Behälter 17 hineinfließt. Durch Regelung der Zuführung des festen Metalls kann der Abfluß des geschmolzenen Metalls zu dem Behälter 17 innerhalb der Grenzen der Schmelzkapazität des Schmelzofens geregelt werden.
• In der beschriebenen Vorrichtung wird die geschmolzene Legierung in dem Schmelzofen vorzugsweise auf eine Temperatur erwärmt, die nur etwas oberhalb ihres Schmelzpunktes liegt, um den Austritt von Zink in den Schmelzofen zu verhüten. Die austretende geringe Zinkmenge wird: durch eine Ent, lüftung (nicht dargestellt) abgeleitet, die ähnilrich der Entlüftung 69 der Fig. 2 und 3 ist. Bei dieser Temperatur wird das Metall in den vorerhitzten Behälter 17 eingeleitet und schnell auf die zum Entfernen des Zinks gewünschte Temperatur erwärmt. Beim Durchfluß durch dien Behälter wird die Temperatu@r des Metalls, allmählich erhöht und, sein Zinkgehalt allmählich vermindert, bis die Temperatur des Metalls an der Ableitungsöfi'nung seinen Höchstwert hat, während der Zinkgehalt einen Kle@instwert beträgt. Da das Zink an) der Oberfläche des Bades austritt, wird die Dichte des Metalls, aus dem das Zink entfernt ist, größer, so daß dieses Metall nach unten sinkt mit dem Ergebnis, daß die Oberfläche des Bades an jedem Zeitpunkt ständig mit Metall nachgefüllt wird, das an diesem Zeitpunkt den höchsten Zinkgehalt besitzt, wodurch das schnelle Entfernen des, Zinks begünstigt wird.
• Zusätzlich zu dem kohlenstoffhaltigen Material des Schmelzbehälters oder Herdes 17, das durch die Seitenwände dies Behälters vorhanden ist, kann weiteres kohlenstoffhaltiges Material, das die freie Oberfläche des in denn Behältler liegenden geschmolzenen Metalls schneidiet oder kreuzt, durch die senkrechten Rippen 103 geschaffen werden, die ein stückig mit dem Behälterboden sind, wie die Fig. 5 und 6 erkennen lassen. Gewünschtenfalls können nur die Rippen 103 aus, kohdenistoffhaltigem Material, z. B. Graphit oder Hartkohlenstoff, bestehen, während der übrige Behälter aus einem nichtkoh.lenstofflialtigen, feuerfesten Material besteht, z. B. aus Magnes,it, Zirkoniumsilicat, Siliiciumkarbid od.,dgl. In diesem Falle werden die unteren Kantenteile der Rippen 103 in die Bodenwand des Behälters 17 während der Herstellung des Behälters eingeformt. Die Rippen können in diesem Falle die Form der bei 105 (Fig. 7) dargestellten Rippen haben, die gleich de-n Rippen 103 sind mit der Ausnahme, daß ihre längs verlaufenden: unteren Kantenabschnitte 107 schwalbenschwanzförmig irrt Querschnitt sind, so daß sie sicher mit dem Material der Bodenwand dies Behälters 17 verriegelt werden, könnten. Besteht der Behälter 17 nicht ausi kohlenstoffhaltigem Material, so können die Seitenwände und Stirntwände mit Einsätzen iog aufs kohlenstoffhaltigem Material, z. B. Graphit, ausgerüstet sein (FRg. 8 und 9), so daß die frei liegenden Oberflächen dieser Einsätze die freie Fläche des geschmolzenen Metalls des Behälters schneiden. Die Einsätze iog könnten schwalbenrschwanzförmig im Querschnitt sein, so da.ß sie mit dem Material der Seitenwände und der Stirnwände verriegelt werden, sobald das Material während der Herstellung des Behälters um diese Einsätze herum geformt wird.
• Eine weitere Form des Behälters oder Herds ist in den Fig. i o, i i und 12 dargestellt. Bei dieser Ausführung bestehen aus im Abstand voneinander liegende, quer gerichtete Trennwände i i i aus einem Stück mit den Seitenwänden 21 und, der Boden wand des Behälters. Die gegenständigen Endzen nebenliegender Trennwände 1 i 1 sind über ihre ganze Höhe weg ausgeschnitten, um Öffnungen 113 zu bilden. Hierdurch wird, ein gewundener Durchlaß für das geschmolzene Metall geschaffen, wobei der Du.rchlaß aus parallelen Rinnen 115 besteht, die an ihren gegenständigen Enden durch die Öffnungen 113 verbanden sind. In jedem Kanal i 15 ist eine Scheidewand odler ein Darum 117 vorgesehen, der sich von der einen, Seitenwand, 21 des Behälters zur anderen Seitenwand erstreckt und mit den Seitenwänden und dem Boden des Behälters aus einem Stück besteht. Die- Scheitelflächen dieser Dämme liegen etwas oberhalb der freien Oberfläche i9 (Fig. 2) dies innerhalb dies Behälters befindlichen geschmolzenen Metalls. Hier strömt das durch dien Behälter fließende Metall in einer gewundenen Bahn über den Behälter hin, und her durch die zwischen dien höheren Trennwänden i i i vorhandenen Kanäle i 15 hindurch. Das Metall, das, durch die zugehörige Öffnung 113 in einen bestimmten Kanal 115 einlnitt, muß über den niedrigeren Damm 117 fließen-, um durch die an dem gegenständigen Endre des Kanals liegende Öffnung 113 auszuströmen. Infolgedessen fließt das geschmolzene Metall in einer verhältnismäßig langen Bahn durch dien. Behälter hindurch. Es entstehen, auch Wirbelurigen in dem fließenden Strom, die das Verdampfen dies Zinks durch ständige Auffüllung der Oberflächenabschnitte des Metalls mit Metall, das, reicher an Zink ist, erleichtern, da das Zink aus diesen Oberflächenteilen verdampft.
• Andere Formen. dies Herds oder .dies, Behälters können an Stelle der vorstehend beschriebenen Formen treten. Beispielsweise können diie in den Fig. io, i i undi 12 dargestellten höheren Trennwände i 11 weggelassen, die niedrigeren Trennwände oder Dämme 117 aber beibehalten werden, so daß der Behälter die Form eines. Riffelbrettes zeigt.
• Wie dargestellt, ist der Ofen, in dien das geschmolzene Metall zwecks Entfernen des Zinks erwärmt wird, mit aus feuerfestem Material bestehenden Rohren i 19 versehen, denen ein inertes Gas, z. B. Stickstoff oder Wasserstoff, von dem Sammelrohr 121 zugeführt wird, das von einem Gasvorrat herkommt. Das Gas wird vorzugsweise vorgewärmt. Abgemessene Gasmengen, deren Zufuhr durch die Ventile 123 geregelt wird, können in die Ofenkammer durch die Rohre i 19 eingeführt werden, um über die Oberfläche des in dem Behälter 17 liegenden geschmolzenen Metalls zu streichen und .stich mit den Zinkdämpfen zu mischen, um diese Dämpfe bei ihrem Durchfluß durch die Auslaßleitung 69 hin r durch zu verdünnen. Ein derartiges Gas unterstützt nicht nur die Aufrechterhaltung nicht oxydierender Bedingungen in der Ofenkammer, sondern verringert auch den Teildampfdruck des Zinks und begünstigt das Kochen oder Verdampfen des Zinks aus der Legierung, ganz gleich, ob der Behälter aus kohlenstoffhaltigem Material besteht oder nicht. Wenn oxydierende Bedingungen in der Ofenkammer bestehen, wird dadurch die katalytische Wirkung dies kohlenistoffha.ltigen Materials herabgesetzt. Vorzugsweise wird die Kammer auf einem etwas höheren Druck als Atmosphärendruck gehalten, um das Bestehen nicht oxydierender Bedingungen in der Kammer weiter zu begünstigen; die Leistungsminderung, die auftritt, wenn das Zink bei Druckerhöhung abgetrieben wird, wird mehr als ausgeglichen durch die Verminderung im Teildampfdruck des Zinks, deren Ursache das Gas ist, das durch die Rohre i i9 hindurch der Kammer zugeführt wird.
• Bei der dargestellten Vorrichtung wird das auf diese Weise zugeführte Gas besonders wirksam neben dem Auslaßendteil des Behälters 17, wo das Metall die geringste Menge an Zink enthält. An diesem Abschnitt ist die Geschwindigkeit, mit der das Zink aus dem Metall entfernt wird, geringer als an Stellen, die nach dem entgegengesetzten Ende des Behälters zu liegen. Aus diesem Grunde und: aus dem Umstand, daß die Ableitung für die aus der Ofenkammer austretenden Zinkdämpfe an dem gegenständigen Ende des, Behälters liegt, werden die Zinkdämpfe mehr verdünnt, und der Teildruck der Zinkdämpfe ist infolgedessen neben dem Auslaßendteil dies Behälters geringer.
• Mit dem Rohr 121 sind weitere Rohre 125 verbunden, die durch Ventile 127 gesteuert werden. Diese Rohre bestehen vorzugsweise aus Graphit. Die Rohre 125 erstrecken sich durch die Ofenwand hindurch und münden in dem Tiegel 63, und zwar in der Nähe seines Bodens. Durch diese Rollre wird eine gleregelte Menge von vorerwärmtem, nicht oxydierendem Gas in das Metall des, Tiegels 63 eingeführt, so daß es durch dieses Metall hindurchperlt und: aus dem Metall den Rest von Zink entfernt. Es ist selbstverständlich, daß einte Gasperle, die auf diesem Wege in das Metall eintritt, bei ihrem Steigen sich ausdehnt und einen Raum 1>ilclet, in den hinein das Zink verdampfen kann. Die aus der Oberfläche des Metalls austretende Gasperle trägt Zinkdampf mit sich. Die Gasperle mischt sich dann mit dem durch die Rohre r i9 zugeführten Gas, das über die Oberfläche des in dem Peliiilter 17 befindlichen Metalls streicht.
• Enthalt das in den Behälter 1; hinein eingeführte geschmolzene Metall große Mengen von Zink, so wird der Prozentgehalt des Zinks in dem Metall schnell auf solche l'ieträge vermindert, die es zulasisen, daß die olienerwähnte katalytische Wirkung einsetzt. Zinklegieruirgen, die genügend große Mengen von Kupfer enthalten, um eine Wiedergewinming cles letzteren zu rechtfertigen, können schnell durch Entfernen des Zinks zu Kupfer-Iegierungeli umgewandelt werden, ganz gleich, ob der Behälter 1; aus elementarem Kohlenstoff besteht oder nicht. Demgemäß ist in den Ansprüchen unter dem Ausdruck Kupferlegierung auch Metall zu verstehen, aus welchem im Laufe der Behandlung soviel Zink abgetrieben oder entfernt wird, daß das Metall vorwiegend aus Kupfer besteht, so daß in diesem Zustand dann durch die Behandlung das Zink aus einer Kupferlegierung entfernt wird.
• Es wurde festgestellt, daß die von dein unter Behandlung stehenden Rletall abgegebenen Erstmengen an Zink sehr schnell abgegeben werden., und daß der größte Teil der Behandlung sich darauf erstreckt, die Restilieingen des Zinks zu entfernen. Unabhängig von dem Zinkgehalt de: Messings oder einer anderen in den Behälter 17 eingeführten Zinklegierung vermindert die gleiche Behandlung die "Zinkmenge auf ungefähr die gleiche Menge, solange die Behandlung -,während mehrerer Stunden durchgeführt wird.
• Der Herd, auf dem das geschmolzene Metall zwecks Entfernens des Zinks behandelt wird, braucht nicht die Form eines Behälters zu haben, der von den Ofenväilden getrennt ist. Beispielsweise kann der Ofen wie in Fig. 13 dargestellt gebaut sein, bei welchem die Leitung 59 das geschmolzene Metall aus dem Schmelzofen unmittelbar der Ofensohle zuführt, so daß diese Ofensohle und die angrenzenden Abschnitte der Seitenwände der Ofenkammer einen Herd bilden und die Ofenkammer einen Behälter für (las Metall darstellt. In diesem Falle sind die vier Seitenwände 31 der Ofenkammer und vorzugsweise auch die Bodenwand 27 der Ofenkammer aus einer Bekleidung aus Graphit oder Kohlenstoff gebildet, um die obenerwähnte katalytische Wirkung hervorzurufen. Neben dem Tiegel 63 ist ein über die ganze Breite der Ofenkammer stich erstreckender Damm 129 vorgesehen, um einen Metallsumpf auf der Ofensohle zu halten. Das Rohr 61 läßt Metall aus dein Sumpf in den Tiegel 63 hinein abfließen.
• Um eine bessere Regelung der Behandlungsgeschwindigkeit des Metalls bei Ofen von verhältnismäßig großer Kapazität zu haben, hat die Vorrichtung vorzugsweise in diesem Falle die in den Fig. 14 und 15 dargestellte Form, die auch entsprechend Fig. 16 abgeändert sein kann. aus Fig. 14 erkenntlich, sind der Schmelzofen 131 und der Ofen 133, in dem das Metall zwecks Entfernen des Zinks behandelt wird, von gleicher Ausführung, wobei in jedem Ofen ein verhältnismäßig flacher Metallsumpf aufrechterhalten wird, dessen Oberfläche beim Spiegel 135 liegt. Jeder Ofen hat, wie die bereits beschriebenen Ofen, eine abnehmbare Haube 49 und Heizwiderstände 35, die in der vorheschriebenen Weise gelagert und angeordnet sind, während der Boden und die vier Seitenwände jedes Ofens eine Auskleidung mit feuerfeistem Material besitzen. Aus bereits erläuterten Gründen ist dieses Material für den Ofen 133 vorzugsweise Graphit oder Kohlenstoff. Um Späne in dien Schmelzofen tat einzubringen, besitzt der Ofen 131 eine Verlängerung 137 mit einem offen endenden Kanal 139, der von der Außenseite des Ofens zu der Ofenkammer führt. Dieser Kanal ist mit zwei auf Abstand voneinander stehenden, in senk-rechter Richtung beweglichen Ventilen oder Schiebern 141 aus fet;erfes-tem Material ausgerüstet, wobei Luftzylinder 143 bekannter Ausführung vorgesehen sind, um die Schieber nach dein Willen des Bedienungsmannes zu heben und zu senken. Neben dem Außenende des Kanals 139 steht ein Tisch oder ein Auflager 145, auf den Ballen B von Spänen aufgehäuft und von dem Tisch in den Kanal hineingestoßen werden. Durch Anheben des Außenschiebers rot kann ein Ballen vom Tisch gestoßen werden, um ihn in den Kanal 339 in den Raum zwischen die beiden Schieber zu verlagern, worauf der äußere Schieber geschlos-scen und der innere Schieber geöffnet wird. Mittels einer Stange, die durch eine in der Bodenkante des äußeren Schiebers befindliche Ausnehmung 147 eingeführt wird, wird dann der Ballen vollständig durch den Kanal 139 hindurch in die Ofenkammer hineingestoßen. Ein von einem Ventil geregeltes Rohr 149 dienet zur Zuführung eines inerten Gases, z. B. Stickstoff, in dein zwischen den beiden Schiebern 141 der Leitung 139 befindlichen Raum hinein. Dieses Gas wird dem Kanal vorzugsweise ununterbrochen und in solcher Menge zugeführt, daß der Eintritt von Luft durch den Kanal hindurch in die Ofenkammer hinein verhindert wird.
• Die Schmelzkammer des Ofenfis 131 ist an ihrem dem Beschickungskanal 139 gegenüberliegenden Ende mit einem Block 151 von feuerfestem Material ausgerüstet, der einen senkrechten Kanal 153 aufweist, der mit dem unteren Ende der Ofenkammer durch eine Öffnung 155 in Verbindung steht. Mit dem senkrechten Kanal 153 ist ein schräg abwärts gerichtetes Rohr 157 aus feuerfestem Material in Verbindung, um geschmolzenes Metall aus dem Ofen 131 der Ofenkammer des Ofens 133 zuzuführen. Wie erkenntlich, wirkt der Block 151 als Abstreicher oder Abstreifer, um das. auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls in dem Ofen 131 befindliche Gekrätz, Schlacke od. dgl. vom Eintritt in den Ofen 133 abzuhalten.
• Das in die Ofenkammer dies Ofens 133 einragende Ende des Rohreis 157 ist mit eixiem abwärts gerichteten Teil 159 ausgerüstet, der sich in die Kammer eines becherartigen Blockes 161 erstreckt, so daß das offene Ende des Rohres in diese Kammer eintaucht, aus der das Metall über den Rand des Bechers in den Inhalt der Ofenkammer hineinfließt. Bei dieser Ausführung verschließt dass in dem Becher befindliche geschmolzene Metall das nebenliegende Ende des Rohres gegen den Austritt von Zinkdämpfen aus dem Ofen 133 zum Ofen, i3r, wobei der Ofen 133 bei einem etwas über dem Atmosphärendruck liegenden Druck betrieben werden kann, damit keine Luft in die Ofenkammer eintritt und die Zinkdämpfe durch das Rohr 69 hindurch in den Zinkkondensator oder eine andere zur Aufnahme der Zinkdämpfe geeignete Vorlage gedrückt werden.
• Bei der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform wird das -Metall von Zeit zu Zeit aus dem Ofen 133 durch ein aus feuerfestem Material bestehendes Rohr 163 abgelassen, das für gewöhnlich durch einen herausnehmbaren Schamottestopfen 165 verschlossen ist.
• Bei der in Fig. 16 dargestellten Abänderung wird das geschmolzcne Metall im gleichen Ausmaße, wie die Späne dem Ofen, 131 zugeführt werden, automatisch aus dem Ofen 133 abgelassen. Wie aus dieser Fig. 16 erkenntlich, erstreckt sich ein offenes Metallauslaßrchr 163 durch die Ofemvand hindurch von der Außenseite des Ofens in einen aus feuerfestem 1laterial bestehenden Block 167 hinein, der an demjenigen Ende der Ofenkammer vorgesehen ist, das dem Metalielnlaßrohr 157 entgegengesetzt liegt. Der Block 167 hat einen Kanal i69 von umgekehrter U-Form. Das. Rohr 163 steht m:it einem Schenkel dieses Kanals: in Verbindung, während das untere Ende des anderen Schenkels mit der Ofen, kammer durch eine neben der Ofenkammersohle befindliche Öffnung 17o des Blockes verbunden ist. Auf diese Weise bildet das Material des Blockes zwischen den beiden Schenkeln des umgekehrt U-förmigen Kanals einen Damm, der den Normalspiegel der Oberfläche des Metalls. in der Ofen kammer bestimmt, während das geschmolzene Metall in dem Schenkel des U, mit dem die Öffnung 170 in Verbindung steht, die Kammer gegen Austritt von Zinkdämpfen aus, der Kammer heraus und durch das Rohr 163 hindurch abdichtet und gegen Eintritt von Außenluft zur Kammer hin über das Rohr weg sichert.
• Wird zähflüssiges Metall behandelt, beispielsweise Legierungen, die beträchtliche Mengen Nickel enthalten, so kann es in manchen Fällen erwünscht sein, das Rohr zu erwärmen, das geschmolzenes Metall aus dem Schmelzofen zu dem Ofen leitet, in dein das Metall zwecks Entfernens des Zinks behandelt wird, und besonders dann, wenn dieses Rohr von beträchtlicher Länge ist. Beispielsweise kann das Rohr 157 (Fig. 14) durch eine Heizkammer 171 hindurchgeführt: werden, die mit einer Ölbrennerdüse 172 ausgerüstet ist, um eine das Rohr erwärmende Flamme zu erzeugen, wobei die Verbrennungsprodukte aus der Kammer aus einem Abzug 173 abziehen. Ein nachteiliges Abkühlen des Metalls in dem Rohr wird auf diese Weise verhütet. Bei Abkühlung fließt das Metall nicht genügend frei durch das Rohr hindurch. Anstatt das geschmolzene Metall langsam und stetig aus dem Schmelzofen in den zum Entfernen des Zinks dienenden Ofen einzuführen, kann das geschmolzen-- Metall auch schnell in den letzterwähnten Ofen bis auf Fassungsvermögen eingegossen werden. Die NIetallbes,chickting wird dann behandIellt, um das Zink zu entfernen, worauf (las verbleiben'de \letall abgezogen wird und der Beschickungsvorgang wiederholt wird. um eine neue Beschickung aus geschmolzenem Metall zti behandeln. Obwohl diese Abänderung cl-°_s Verfahrens eine verminderte Gesamtkapazität der Artlage zur Folge hat, kann dieses Verfahren besonders dann erwünscht sein, wenn das behandelte :Metall zähflüssig ist. Bei der in dieser Weise erfol"en<hii 1>urchführung des Verfahrens wird geschmolzenes -letal- aus dem Schmelzofen in eine Pfanne mit einer sogenannten Teekannen-schnauze eingegossen, so <laß heim Kippen der Pfanne das --Metall durch die Schnauze von unterhalb der in der Pfann: lyefindliclien Metalloberfläche her abgegossen wird, wobei auf dieser Oberfläche eine Schicht aus ptilverförrniger Holzkohle oder anderem geeigneten llateria.l aufgelegt werden kann, um eine Otvdation des Metalls zu verhüten. In diesem Falle kann der Ofen zur Behandlung dies geschmolzenen 'Metalls mit einer Beschickungsöffnung versehen sein, in die das geschmolzene Metall von der Pfanne aus eingegossen wird. Beispielsweise kann das Rohr 157 (Fig. i4), anstatt mit dem Schrne@lzofen 131 in Verbindung zu stehen" außerhalb des Oferis r33 enden und mit einem zweckentsprechenden Trichter zur Aufnahme des aus der Pfanne ausgegossewen Nietalls versehen sein.
• In den obigen Beispielen können die entwickelten Zinkdämpfe einem Zinkkondensator oder einer Zinkd`a.mpfvorlage zugeführt werden, in der die Dämpfe gerade unter dem dem Zink zugehörigen Taupunkt als flüssiges Zink kondensiert werden.. Es wurde jedioch gefunden, daß beim Einführen von inertem Gas in den Ofen hinein, in (lern Zinkdämpfe entwickelt werden., die eingeführte Gasmenge so geregelt werden sollte, daß die Verdünnung des einkommenden Gasgemisches zum Kondensator nicht größer ist als die Verdünnung, die einer Verdünnung von etwa 5o °/o an Volumen bei i loo° entspricht, da sonst das Zink aus den verdünnten Dämpfen nicht vorwiegend als flüssiges Zink kondensiert. Durch Abkühlen dieses Gemisches in dem Kondensator oder in der Vorlage bis gerade unterhalb seines dem Zink zugehörigen Taupunktes wird das Zink kondensiert, wobei der Taupunkt von dein Verdünnungsgrad der Zinkdämpfe abhängt, während die Verdünnung steigt, sobald das Zink fortschreitend kondensiert wird. Ohne Verdünnung oder bei 1"erdünnungen bis zu 5 "/o beginnt die Kondensation des Zinks bei etwa 925° und bei stärkeren Verdünnungen bei niedrigeren Temperaturen. Wird die Vorlage so gebaut und so betrieben, daß die Zinkdämpfe allmählich bis auf 48o° beim Durchfluß der Dämpfe durch die Vorlage gekühlt werden, werden praktisch alle Zinkdämpfe unabhängig von der Verdünnung oder der Temperatur der zur Vorlage strömenden Zinkdämpfe kondensiert. Ist die Verdünnung der zuströmenden Dämpfe jedoch größer als etwa 5o 0/0, so wird das Zink vollständig oder zum großen Teil in Form von sogenanntem Zinkstaub oder Poussiere kondensiert, der nicht schmilzt, wenn er in flüssiges Zink fällt, das sich in der Vorlage angesammelt haben könnte, so daß aus diesem Grunde das Vorhandensein von diesem Zinkstaub nachteilig i,st.
• Die Zinkdämpfe oder das Gemisch aus Zinkdämpfen und Gas kann durch die Leitung 69 der Zinkvorlage in der in den Fi:g. 17 und 18 mehr oder weniger schematisch dargestellten Weise zugeführt werden. Derartige Kondensatoren oder Vorlagen enthalten einen oberen Sammler 174 und einen unteren Sammler 175, die mit feuerfestem Material ausgekleidet und durch senkrechte Rohre 177 verbundcn sind, die aus feuerfestem Material guter Wärmeleitfähigkeit, heispielswei:se graphitischem feuerfesten, Ton, bestehen. Wie erkenntlich, steht die Leitung 69 mit (lein unteren Sammler in Verbindung, von dem aus die Dämpfe durch die Röhren 177 dem oberen Sammler zuströmen, der mit einem Lüftungsrohr 179 ausgerüstet wird, dessen Austritt durch ein @ena,il 181 geregelt wird. Lm jedes Rohr 177 herum liegen senkrechte Rohre 183 mit Strahldüsen 155, um Gasflammen gegen Rohre 177 zu richten. Diese Rohre werden mit Heizgas von einem Sammler 187 aus versorgt, und zwar jedes Rohr über einen Vergaser 189 bekannter Ausführung zum Mischen des Gases mit Luft, so daß jeder Gasbrenner ein Bunsenbrenner sein kann. Ventile 191 zur Handeinstellung der den Vergasern zugeführten Gasmenge sind zur Regelung der Flamme vorgesehen. Die Flamme wird so eingestellt, daß die Röhren allmählich die durch sie hindurch aufsteigenden Dämpfe gerade unter den. dem Zink zugehörenden Taupunkt kühlen, so daß das Zink in flüssiger Form kondensiert und durch die Rohre hindurch in den unteren Sammler 175 regnet. Das in dem oberen Sammler kondensierende Zink fließt die Rohre abwärts in den unteren Sammler. Der untere Sammler ist, wie dargestellt, mit einem Auslaßrohr 193 ausgerüstet, das für gewöhnlich durch einen herausnehmbaren Stopfen 195 aus feuerfestem Ton verschlossen ist, damit das geschmolzene Zink von Zeit zu Zeit abgelassen werden kann. Das Zink wird in dein unteren Sammler in einem geschmolzenen Zustand durch die Dämpfe gehalten, die aus dem Ofen stammen und über das :Metall streichen.
• Das Ventil 181 in der Abzugsileitung 179 des olleren Sammlers 17-1 Vorlagne kann von Hand _iiigestellt werden, uni den Druck in der Kammer clesjenig,cn Ofens zu regeln, in dem das geschinolzf,ire @letall zwecks riitfernens des Zinks behandelt wird. (@ewünschtenfalls kann das Ventil jedoch auch auf (rund des in der Ofenkammer herrschenden Drucke: iii bekannter @@"eise automatisch eingestellt Sverclen, uin diesen Druck auf einem vorbestimmten konstanten Wert zu halten.
• Vorzugsweise ist jeder der beschriebenen verschiedenen Schmelzöfen auch mit einem Abzugsrohr, wie dem Itolir 69 des Ofens 131 (Fig. 14), versehen, um alle Zinkdämpfe, deren Entstehung in dem Ofen nicht zu vermeiden ist, abzuleiten. Für gewöhnlich i-s:t die in dem Schmelzofen erzeugte Menge an Zinkdämpfen gering und überschreitet beispielsweise nicht etwa 5 % der Gesamtmenge an Zink, wenn der Zinkgehalt der Legierung etwa 16% beträgt. Die Menge der Zinkdämpfe ändert sich jedoch mit dem Prozentgehalt an Zink in der eingeführten Legierung, und bei Legierungen von hohem Zinkgehalt, beispielsweise bei Muntzmetal.l oder bei AdmiraItymetall, kann der Zinkgehalt von großer Bedeutung wenden. Aus diesem Grunde führt das Lüftunggs@ ventilrohr für den. Schmelzofen vorzugsweise zu einer Zinkvorlage, diie im Aufbau und' im Arbeiten der oben beschriebenen Vorlage ähnlich ist mit der Ausnahme, da.ß diese Anlage keine so große Kapazität haben muß.
• Die Durchführung des Verfahrens wird nachstehend beispielsweise unter der Annahme, daß die Vorrichtung gemäß Fig.14 verwendet wird, beschrieben, wobei diese Beschreibung jedoch nicht als Begrenzung aufzufassen. ist. Die Ofenkammern beider Üfen 131 und 133 können etwa 2,70 m lang und 1.30 m breit an der Ofensohle sein. Jeder Ofen ist mit Kohlenstoff ausgekleidet und hat ein Fas, sung,svermögen von etwa 5 t Metall, was einem Metallsumpf von etwa 15 cm Tiefe entspricht. In jedem Ofen werden sechs aus Graphit bestehende Widerstandsstäbe 35 von etwa 15 cm Durchmesser und 12o cm Länge verwendet, deren: Achsen etwa 62,5 cm oberhalb der Ofenisohle im Schmelzofen 131 und 40 cm oberhalb der Ofensohle im Ofen 133 Biegen. Es sei angenommen:, daß der Ofen 133 für nicht ständigen Ablaß, wie in Fig. 14 gezeigt, eingerichtet ist und daß die Späne einer aus 16% Zink, ro 0/0 Nickel, Rest Kupfer bestehenden Legierung in Ballen B dem Schmelzofen 13I zugeführt werden, bis dieser Ofen von geschmolzenem Metall voll ist und das Metall in den; Ofen 133 überfließt. Darauf wenden etwa 18 kg wiegende Ballen von Spänen eiarg gesetzt, und zwar je ein Ballen je Minute oder mit anderen Worten bei einer Geschwindigkeit von einer Tonne je Stunde, so daß es etwa 5 Stunden dauert, bis der Ofen 133 mit geschmolzenem :Metall bis zur obenerwähnten Tiefe gefüllt ist. Darauf wird die Zuführung der Späne unterbrochen. Hierbei wird so großer Strom durch die Widerstände des Ofens 131 hindurchgeleitet, daß die Späne schmelzen und aufs diesem Ofen in .den Ofen 133 bei einer Temperatur von etwa 115o° eintreten, die etwas oberhalb des Schmelzpunktes der Legierung liegt, während genügend Strom durch die Wi.de,rsgtände des Ofens 133 hindurchgeleitet: wird, um das Metall auf eine Temperatur von etwa 165o° zu erhitzen. Wenn nach der in dieser Weise erfolgten Beschickung des Ofens 133 die Behandlung bei 165o° während 1 Stunde fortgesetzt wird,. so daß die durchschnittliche Behandlungszeit des in diesen Ofen eingebrachten :Metalls efiva 3,5 Stunden beträgt, so ist der Zinkgehalt des Metalls auf etwa 2,5 % reduziert, ohne daß an irgendeinem Zeitpunkt Stickstoff od. dgl. in, den Ofen: eingeführt worden ist. Wird die Behandlung fortgesetzt, so daß die durchschnittliche Behandlungszeit des in den Ofen eingeführten Metalls etwa 8 Stunden beträgt, so wird der Zinkgehalt auf etwa 0,5 % verringert. Wird als Auskleidung im dem Ofen 133 ein Material verwendet, das ein anderes -Material- als elementarer Kohlenstoff ist, so wird der "Zinkgehalt nur auf etwa 6 % anstatt auf 2,5 0/0 wie in dem ersten Fall bei gleicher Behanddungszei,t und nur auf eriva 3,5 % anstatt auf o,5 % wie in dem zweiten Beispiel herabgesetzt. Durch Einlaß geregelter Mengen von Stickstoff od. dgd. kann die zur Verminderung des Zinkgehaltes auf eine bestimmte Menage erforderliche Behandlungszeit biss zu 25 0/0 bei jedem Beispiel heralrä@,@:zt werden. Diese Verminderung wird erreicht, wenn ein elementarer Kohlenstoff oder eine andere Auskleidung für den Ofens 133 verwendet wird. Nachdem das Metall in der soeben beschriebenen Weise indem Ofen 133 behandelt worden ist, kann es abgelassen werden, um dien Ofen zu leeren, worauf die Zufuhr von Spänen zum Füllen des Ofens rar wieder beginnt, um den Vorgang zu wiederholen. Ist der Ofen für ununiterbrochenen Betrieb, wie in Fig. 16 dargestellt, ein gerichtet, so kann die Beschickung des Schmelzofens 131 ohne Unterbrechung beliebig lange fortgesetzt werden, wobei das Metall .durch die Ofen bei der gewünschten Geschwindigkeit hindurchgeleitet wird, um die erforderliche Verminderung des Zinkgehalts sicherzustellen. Beispielsweise wird beim Durchgang einer Legierung der erwähmiten Zusammensetzung durch die Ofen der erwähnten Abmessungen hin,-durch, die auf den erwähnten Temperaturen. gxehalben werden, bei einer Geschwindigkeit von etwa 1,1 t je Stunde, die bestimmt wird durch die Zuführgeschwindigkeit der festen Legierung zum Ofen 131, das Metall im Ofen, 135 während etwa 3,5 Stunden behandelt und der Zinkgehalt dies aus, dem Ofen 133 abströmenden Metalls auf etwa 2,5 % vermindert, während bei einer Behandlung bei etwa dem doppelten dieser Zeit der Zinkgehalt des geschmolzenen Metalls auf etwa o,5 % verringert wird, in jedem Falle ohne Zusatz von Stickstoff in, den Ofen 133 hinein.. Diese Zeit kann um etwa 25 % herabgesetzt werden, wenn entsprechende Mengen, von Stickstoff in dien letztgemannten Ofen eingeführt werden.
• In den obererwähnten besonderen Beispielen der Durchführung des Verfahrens hat die Vorlage oder der Kondensator, der zur Umwandlung der Zinkdämpfe in einen metallischen Zustand verwendet wird, die in den Fi.g. 17 und 18 verwendete Form, wobei Röhren 177 verwendet werden, die etwa 15 cm Innendurchmesser und etwa 105 cm Länge bei einer Wandstärke von etwa 9 mm haben und aus einem Gemisch aus Graphit und feuerfestem Ton bestehen. Zwei solcher Röhren werden in dien, Kondensator für die Dämpfe aus dem Schmelzofen 131 und vier solcher Röhren in dem Kondensator für die Dämpfe aus dem Ofen 133 verwendet. Bei Annahme, draß die zu schmelzende Legierung etwa 16 % Zink enthält, werden etwa- 5 0/0 des ganzen Zinks, das dem Schmelzofen zugeführt ist, in dem diesem Ofen zugeordneten Kondensator wiedergewonnen, während der Rest, abzüglich des in dem Resttnetall enthaltenen Zinks, in dem dem Ofen 133 zugeordneten Kondensator wiedergewon irren wird.
• Es ist offensichtlich, daß die obenerwähnten verschiedenen Formen des Behälters, in dem das Metall zwecks Entfernen des Zinks behandelt wird, notwendigerweise nicht von elementarem Kohlenstoff sein müssen, was besonders für dien in. den Fig. io, 11 und 12 dargestellten Behälter gilt, drdß jedoch dann die durch den elementaren Kohlenstoff erzeugten vorteilhaften Wirkungen verlorengehen,. Die Zustände, die in dem das Metall nur behanide,liniden Ofen herrschen, sind für gewöhnlich auch ohne Zuführung von inertem Gas in den Ofen, hinein genügend nicht oxydierend, so daß folglich ein solches Gas notwendigerweise nicht eingeführt zu werden braucht. Ebenso ist offensichtlich, daß innerhalb des Bereichs der Ansprüche verschiedene weitgehende Abänderungen vorn den beschriebenen Formen der Erfindung vorgenommen werden können, ohne das Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Entfernen von Zink aus einer geschmolzenen Kupferlegierung, sobald diese Legierung weniger als etwa io % Zink enthält, durch Erhitzen einer einen freien Oberflächenteil aufweisenden, Masse dieser Legierung unter nicht oxydierenden Bedingungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse über den Schmelzpunkt ihres nicht zinkhaltigen Bestandteils in Gegenwart einer Masse aus weißglühendem elementarem Kohlenstoff erhitzt wird, der die freie Oberfläche der Metallmasse kreuzt oder schneidet.
2. 2.Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekenn-zeichnet, daß die geschmolzene Legierungsmasse durch Strahlung erhitzt wird, die von oben her auf ihre freie Fläche einwirkt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geschmolzene Legierungsnasse in einem Behälter oder einer Ofenkammer erhitzt wird, deren in Berührung mit dient Kanten der freien Oberfläche der der Legierungsmaase stehenden Seitenwandflächen freiliegenden elementaren Kohlenstoff enthalten; der auf Weißglut erhitzt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in Berührung mit der freien Oberfläche der geschmolzenen Legierungsmasse stehende Zinkdampf mit einem inerten Gas verdünnt wird.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß .die Zinkdämpfe aus dem Behälter oder aus der Ofenkammer herausgeleitet und durch Abkühlen zu flüssigem Zink kondensiert werden.