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Zinkofen P-s ist bekannt, daß die Gewinnung von Zink als flüssiges
Metall durch Kondensation von Zinkdämpfen, welche bei der Reaktion von Zinkoxyd
mit Kohlenstoff entstehen und mit Kohlenmonoxyd und geringen Mengen von Kohlendioxyd
vermischt sind, eines der schwierigsten Probleme der Zinkmetallurgie auf trockenem
Wege darstellt. Zahlreiche Forscher haben versucht, Apparate zu entwickeln, welche
gute Ergebnisse mit möglichst geringer Produktion von Oxyden und von festem Zinkpulver
liefern. Unter anderem sind Anlagen aus feuerfestem Material, wie Siliciumcarbid,
vorgeschlagen und ausgeführt worden. Soweit metallische Kühlflächen, welche freie
Wärmeabstrahlung in die umgebende Atmosphäre gestatten, bzw. durch Wasser oder andere
Kühlflüssigkeiten gekühlte Metallflächen Verwendung fanden, wurden in der Praxis
nur festes Zinkpulver und Oxyde gewonnen.
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Bei Zinköfen mit einer Mehrzahl von Retorten ist die Kondensation
von Zinkdämpfen bisher in weiten Röhren aus feuerfestem Material erfolgt, die an
beiden Enden offen waren und an dem Ende einer jeden Retorte außerhalb des Ofens
angeordnet waren. Das kondensierte flüssige Zink wurde dabei in Taschen abgeschieden,
die durch Erweiterung der Rohre gebildet wurden.
Däs'Köhlenoxyd,
das stets noch gewisse Mengen von Zink in Dampfform odek Tropfenform enthält, entweicht
an dem vorderen Ende, der sogenannten Nase, und durchströmt alsdann ein Rohr von
Eisenblech, den sogenannten Zinkstaubbehälter. Die Hauptmenge des Zinks wird dort
in Pulverform niedergeschlagen. Das Kohlenoxyd entweicht durch eine enge Öffnung
und Wird in der freien Luft verbrannt.
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Die Wiedergewinnung und Nutzbarmachung des in Zinköfen mit einer Vielzahl
von Retorten gebildeten Kohlenoxydgases ist infolge der damit verbundenen Schwierigkeiten
nur selten versucht und niemals praktisch verwirklicht worden. Die Schwierigkeiten
sind Ein Zinkofen enthält z5o bis 450 Retorten, von denen jede mit einem Kondensator
versehen ist. Während der Destillationsperiode besteht eine Neigung zur Verschmutzung
des Kondensators.
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Die Kapazität des Kondensators für die Zinkgewinnung ist geringer
als der Ausstoß der zugehörigen Retorte während einer vollständigen Destillationsperiode;
es ist infolgedessen nötig, während jeder Destillationsperiode das Zink zwei- oder
dreimal aus dem Kondensator abzuziehen.
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Bei der Reinigung und Wiederbeschickung der Retorte muß der Kondensator
jedesmal entfernt werden. Im Hinblick auf die vorstehend erwähnten Nachteile besteht
die vorliegende Erfindung im wesentlichen in einem verbesserten Kondensator für
die Kondensation der mit Kohlenmonoxyd vermischten Zinkdämpfe, die beim Betrieb"
dines -Zinkofens erhalten werden, der mit einer Vielzahl von an -einem Ende offenen
Retorten ausgerüstet ist und in nicht kontinuierlicher Weise arbeitet:' Erfindungsgemäß
ist ein gemeinschaftlicher Kondensationsraum für alle Retorten oder eine Gruppe
von Retorten vorgesehen. Hierbei ist die Rückwand des gemeinschaftlichen Kondensationsraums
durch die aus feuerfestem Material bestehende Vorderwand des Zinkofens selbst gebildet,
in welche die Mündungen der Retorten z. B. durch Tonverschlüsse eingefügt sind,
während die Vorderwand des Kondensationsraums aus Metall besteht und befähigt ist,
die aufgenommene Wärme frei in die umgebende Atmosphäre abzustrahlen Die Vorderwand
besteht aus entfernbaren Teilen.
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Bei Zinköfen mit einer Melirzahl=von Retorten der gebräuchlichen Art,
z. B. der unter dem Namen Rheinische Zinköfen bekannten Typs, ist der Kondens?-@ox
gemäß Erfindung vorzugsweise in Form einer Kammer von verhältnismäßig geringer Weite
und einer Länge ausgebildet, die der Länge des Ofenteiles entspricht, dessen Zinkdämpfe
der Kondensator aufzunehmen hat. MitBeäug auf die Höhe erstreckt er sich bis zu
dem oberen Teil des Ofens unterhalb der oberen Retortenreihe und bis zu dem Unterteil
des Ofens unterhalb der unteren Retortenreihe.
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Die hintere Vertikalfläche des Kondensators wird, wie bereits erwähnt,
durch-die Vorderwand des Ofens gebildet, in welche die Retorten durch Tonverschluß
eingefügt sind. Dies bedeutet, daß eine große Anzahl von Retorten in permanenter
Weise durch Tonverschluß in die Innenseite eines einzigen Kondensators. eingefügt
sind, während bei den bekannten Anordnungen j eein besonderer Kondensator an j eder
Retorte durch Tonverschluß befestigt werden mußte, wobei der Kondensator an jedem
Tag mindestens einmal abgenommen werden mußte.
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Die vertikalen Seitenwände des Kondensators bestehen aus Metallkanälen;
z. B. aus Eisenblech, die von einer Flüssigkeit durchflossen werden, welche dem
Kondensator Wärme entzieht. Außerdem ist der Kondensator mit Kühlwänden versehen,
die ebenfalls aus Mttallkanälen bestehen, die von Flüssigkeit durchströmt werden
und z. B. gegenüber jedem Vertikalträger des Ofens angeordnet sind. Diese intermediären
Kühlwände erstrecken sich jedoch nicht über die ganze Höhe des Kondensators. Die
abzuziehende Wärmemenge kann durch die Temperatur und das Ausmaß der Kühlflüssigkeit
geregelt werden. Im allgemeinen wird als Kühlmittel Wasser verwendet. Der aus dem
Wasser entstehende Dampf kann für verschiedene Zwecke Verwendung finden. Wenn die
Kühlwirkung für den in -der Zeiteinheit zu kondensierenden Betrag von Zinkdampf
zu groß ist, kann das Eisenblech örtlich mit einem dünnen Überzug eines Stoffes
versehen werden, der weniger gut wärmeleitend ist als Eisen, z. B. mit Siliciumcärbid.
Die Vorderwand des Kondensators besteht aus einer Reihe von Metalltüren, vorzugsweise
aus Eisenblech von geeigneten Größen; sie ist von den intermediären Metallbüchsen
getragen, die gegenüber einem jeden Vertikalträger vorgesehen sind, auch von den
beiden Endbüchsen.
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Der Unterteil des Kondensators besteht aus einem langen, an dem Ofen
befestigten, mit feuerfestem Material bekleideten Kanal, in dem das flüssige Metall,
das aus den verschiedenen, in den Kondensator mündenden Retorten gewonnen wird,
in einem einzigen Bad gesammelt wird. Das flüssige. Metall kann aus diesem Bad durch
geeignete Maßnahmen, z. B. eine Abflußöffnung, nach Bedarf abgeführt werden.
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Die horizontale Oberwand des Kondensators kann aus feuerfestem Material
oder aus Metall bestehen. Die Metalltüren können mit Hilfe von Türangeln an der
Vorderfläche der Büchsen befestigt sein. DieTüren können zwecks Durchführung der
verschiedenen Arbeitsvorgänge, wie Reinigen, Entladen und Beschicken der Retorten,
geöffnet werden. Alle diese Operationen können also durch die Vorderwandung des
Kondensators durchgeführt werden. Nach Beschickung der Retorten werden die Türen
wieder geschlossen und die -Fug-en mit Ton verdichtet. Die Wärmeabstrahlung aus
den die Vorderfläche des Kondensators bildenden Türen kann z. B. dadurch reguliert
werden, daß man flache Kühlschirme, welche gegenüber den Türen vorgesehen sind,
je nach Bedarf den Türen nähert oder von diesen entfernt. Diese Kühlschirme können
z. B. auch drehbar um ihre Aufhängestelle angeordnet sein und als Schutz der Arbeiter
gegen die ausstrahlende Ofenhitze dienen.
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Der Innenraum des beispielsweise beschriebenen Kondensators steht
in Verbindung mit einer Anlage zum Waschen und zur Nutzbarmachung des abgehenden
Kohlenoxyds. Diese Verbindung kann aus einer oder mehreren Öffnungen bestehen, deren
Querschnitt so gewählt ist, daß keine Verstopfungsgefahr besteht. Die Ausflußleitungen
sind so befestigt, daß sie die Arbeitsvorgänge in keiner Weise behindern. So können
z.
B. Auslässe für das Kohlenoxyd an den beiden Enden des Sammelkanals für das kondensierte
Zink etwas oberhalb der Oberfläche des Metallbades vorgesehen sein. Diese Anordnung
bietet den Vorteil, daß das.Zink heißgehalten wird.
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Das abgehende Kohlenoxydgas, welches eine gewisse Menge von Zinkpulver
enthält, wird einer bekannten Behandlung für die Wiedergewinnung des Zinks, wie
z. B. Waschen, Durchleiten durch Filterbeutel, elektrische Niederschlagung, unterworfen.
Das von Zink befreite Kohlenoxyd kann alsdann Apparaten zur Verwendung des Gases
zugeführt oder zwecks Verbrennung in die Innenkammer des Zinkofens geleitet werden.
Der Kreislauf wird vorteilhaft so geregelt, daß innerhalb des. Kondensators ein
sehr schwacher Überdruck herrscht, z. B. von etwa i bis 2 mm Wasser, um Luftzutritt
mit Sicherheit zu vermeiden.
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Beim Reinigen der Retorten-empfiehlt es sich, die Büchsen des Kondensators
etwas reichlicher mit Wasser zu beliefern. Hierdurch kann ein beträchtlicher Teil
der in den zu entfernenden Retortenrückständen und in der Vorderwand des Ofens befindlichen
Wärme in Form von Wasserdampf oder Heißwasser zurückgewonnen und nutzbar gemacht
werden.
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Die Hauptvorteile der Anlage gemäß Erfindung sind die folgenden: i.
Rückgewinnung des gesamten Kohlenoxyds, 2. Rückgewinnung eines wesentlichen Teils
der Kondensationswärme, der Zinkdämpfe und der Abstrahlungswärme der Vorderwand
des Zinkofens in Form von Heißwasser oder vorzugsweise in Form von Wasserdampf,
3. Unterdrückung von Zinkverlusten durch Abführung von Zink in die Außenluft und
Rückgewinnung des gesamten mit Kohlenoxydgas abgehenden Zinks, 4. Wegfall von entfernbaren
Einzelkondensatoren und Zinkstaubbehältern und der mit der Handhabung derselben
verbundenen Arbeiten und Kosten, 5. raschere und leichtere Ofenarbeit, 6. Ausschaltung
von Verstopfungen der Kondensatoren und Zinkstaubbehälter, 7. Erhöhung der Kapazität
der Kondensation und Erleichterung der Kondensation und Vergrößerung des Aufenthalts
der Gase im Innern des Kondensators, B. leichtes Regulieren der Temperatur des Kondensators
während der Ofenarbeit, was bisher bei den mit einer Vielzahl von kleinen Einzelkondensatoren
aus feuerfestem Material ausgerüsteten Ofen unmöglich war, g. Gewinnung größerer
Zinkmengen in der Zeiteinheit.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise erläutert. Die
Fig. I, II, III veranschaulichen die Anwendung der Erfindung bei einem Rheinischen
Zinkofen mit drei Reihen von je 24 Retorten auf jeder Seite, also zusammen 144 Retorten
für den gesamten Ofen.
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Fig. I zeigt im Vertikalaufriß etwas mehr als die Hälfte des Ofens.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Kondensator für jede Halbfläche des Ofens vorgesehen,
also vier Kondensatoren für den Gesamtofen. Es könnte aber auch je ein Kondensator
für eine Ofenhälfte, zusammen also nur zwei Kondensatoren für den Gesamtofen, vorgesehen
sein.
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Fig. II zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Ebene senkrecht zu
der Vorderwand des Ofens, welche durch die Achsen von drei übereinanderbefindlichen
Retorten geht.
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Fig.III zeigt einen Horizontalschnitt durch die Achsen der Retorten
einer Horizontalreihe.
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Die Retorten A ruhen auf feuerfesten Platten B, welche ihrerseits
durch feuerfeste Träger C getragen werden. Der Raum zwischen den Köpfen der Retorten
auf der einen Seite und den feuerfesten Trägern auf der anderen Seite enthält feuerfeste
Steine von passender Form D. Die Anordnung ist so getroffen, daß die vertikalen
Außenflächen der Retorten A der Platten B
und der Steine D in ein und
derselben Ebene liegen. Der den Unterteil des Kondensators Y bildende TankE erstreckt
sich über die ganze Länge des Ofens, ebenso wie der Kondensator Y selbst. Der Boden
des Tanks ist, vom Mittelteil ausgehend, gegen die beiden Enden hin leicht geneigt;
an den Enden sind die Abflußöffnungen vorgesehen.
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Das unkondensierte Gas entweicht aus dem Kondensator durch die Leitung
G zu der Wasch- und Verwendungsanlage. Ein Pyrometer H dient zum Messen der Temperatur
der Gase an dem Auslaß.
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Jeder feuerfeste Vertikalträger C (Innenträger oder Endträger) erstreckt
sich gegen die Außenseite des Ofens zu einem Metallkanal I. (Siehe Fig. I, II, III.)
Der größere Unterteil dieser trapezförmig ausgebildeten Büchsen bildet eine Brücke
über den Zinktank. Jeder Büchse kann Wasser durch eine Gemeinschaftsleitung 1i mit
Hilfe von Verbindungsstücken L zugeführt werden. Andererseits sendet jede Büchse
den in ihr erzeugten Wasserdampf durch Vermittlung eines Verbindungsstückes N in
den Kessel M. Die Wasserleitung K wird durch den Kessel M vermittels des
Rohres 0 und Ventils .P beliefert, welch letzteres die Regulierung des Wasserzuflusses
in die Büchsen gestattet und damit auch die Höhe des Wasserspiegels in den genannten
Büchsen und ihre Kühlwirkung.
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Eine Fläche des Ofens umfaßt auf ihrer Gesamtlänge zwei unabhängige
Kondensatoren, die durch die mittlere Metallbüchse und einen Damm von feuerfestem
Material Q), das in den Tank gegenüber dieser Büchse und in Berührung mit ihr eingebaut
ist, voneinander getrennt sind. Wenn dieser Damm nicht vorgesehen ist, befindet
sich nur ein Kondensator auf einer Ofenseite. Der Kon,'ensator ist an seinem Oberteil
durch feuerfeste Platten R abgeschlossen. Jede dieser Platten bedeckt den Raum zwischen
zwei benachbarten Metallbüchsen.
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Die Eisenblechtüren S bilden die Vorderwand des Kondensators; sie
unterteilen die Höhe des Kondensators in drei gleiche Teile und sind an den Metallbüchsen
durch Angeln T befestigt, deren Achse mit Bezug auf die Vertikallinie leicht geneigt
ist, wodurch die Türen in geschlossenem Zustand besser stabilisiert sind. In geschlossenem
Zustand liegen die Türen gut dichtend an den Vertikalträgern an.
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Fig. II veranschaulicht durch strichpunktierte Linien die Türen in
geöffneter Stellung, d. h. in der Ebene der Vertikalträger.
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Die vorstehend beispielsweise geschilderte Ausführungsform läßt mannigfache
Abänderungen zu, ohne daß hierdurch das Wesen der Erfindung beeinflußt wird. Dies
gilt u. a. für die Anzahl der Retortenreihen,
die Anzahl der unabhängigen.
Kondensatoren der Ofenseite, die Anzahl der Türen, die an jedem Vertikalträger vorgesehen
sind, die Ast der Befestigung und der Bewegung der Türen, ihre Strahlungsoberfläche
und die Regulierung der Wärmestrahlung, die Anordnung für die Wiedergewinnung des
Zinks, die Zahl und die Lage der Gasauslässe, zu der Reinigungs-und Verwendungsanlage,
die Art der Lieferung und der Regelung des Kühlmediums zu den Metallbüchsen, die
Anzahl der Teile des Zinktanks und seine Ausgestaltung, das Material und die Form
der Oberwand des Kondensators, die technischen Mittel zur Sicherung der gewünschten
Temperaturunterschiede zwischen Heizzonen und Kühlzonen im Innern des Kondensatorraums
usw.