DE909863C

DE909863C - Verfahren und Vorrichtung zur Scheidung metallischen Eisens aus zinkhaltigen Stoffen

Info

Publication number: DE909863C
Application number: DEH12094A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Tor Fjalar Holmberg
Original assignee: TOR FJALAR HOLMBERG DIPL ING
Current assignee: TOR FJALAR HOLMBERG DIPL ING
Priority date: 1951-09-26
Filing date: 1952-04-08
Publication date: 1954-04-26

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Scheidung metallischen Eisens aus zinkhaltigen Stoffen Wie bekannt, treten beispielsweise bei der heißen Verzinkung eiserner Werkstücke, da metallisches Eisen und metallisches Zink zu einer Eisen-Zink-Verbindung reagieren, ziemlich große Zinkverluste auf. Diese Verbindung, deren theoretische Zusammensetzung aus etwa 60/a Eisen und 941/o Zink besteht, vermag infolgedessen beträchtliche Zinkmengen zu binden. Da der Schmelzpunkt der Eisen-Zink-Verbindung (d. s. 53o° C) höher als die im allgemeinen Verzinkungsbad angewendete Temperatur (d. s. q.3o bis q.6o° C) liegt, trennt sich die erwähnte Verbindung von der Schmelze und sinkt wegen ihres höheren spezifischen Gewichts auf den Boden des Verzinkungsbehälters. Von hier beseitigt man die Verbindung von Zeit zu Zeit durch geeignete Mittel. Die auf diese Weise vorzunehmende Entfernung großer Zinkmengen ist unverkennbar, sie bedeutet erheblichen Verlust.
Eisen-Zink-Verbindungen entstehen außer bei der vorgenannten Anwendung auch bei bestimmten metallurgischen Verfahren zur Gewinnung von Zink aus eisenhaltigen Zinkerzen oder aus zu reduzierenden eisenhaltigen Aschen.
Die Scheidung des Zinks aus den auf diese Weise erhaltenen Verbindungen stellt noch ein ungelöstes Problem dar.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Scheidung von Eisen aus Zinkverbindungen der vorerwähnten Art.
Diese werden wie folgt beschrieben: In ein auf 700° C gehaltenes Bleibad wird eine Eisen-Zink-Verbindung eingeführt. Das Zink der Verbindung löst sich sodann in der Bleischmelze, bis diese mit Zink gesättigt ist. Diese Sättigung tritt bei einer Schmelztemperatur von 700° C ein, sobald das Blei gewichtsmäßig 8 bis g°/o, gelöstes Zink enthält. Ist also die Bleimenge im Verhältnis zu der hinzugefügten Eisen-Zink-Verbindung genügend groß, löst sich das Zink der Eisen-Zink-Verbindung darin völlig. Hingegen steigt das sich nicht auflösende Eisen zur Oberfläche der Bleischmelze, wo es mit geeigneten Vorrichtungen abgeschöpft werden kann. Wird die Bleibadtemperatur nach Entfernung des oben schwimmenden Eisens herabgesetzt, sondert sich während des Kühlungsprozesses eine flüssige Phase, die reich an Zink ist, ab und steigt an die Oberfläche des Bleibades. Diese Phase wird um so mehr an Zink angereichert, je mehr die Temperatur fällt, und zwar so lange, bis sie sich bei 42o° C eutektisch in eine obere reine Zinkschicht und eine untere flüssige bleireiche Schicht trennt, die gewichtsmäßig nur ungefähr 2% Zink enthält.
Das reine Zink schwimmt auf der Oberfläche und kann bei dieser Temperatur in fester Form abgenommen werden. Das Bleibad kann sodann zur Behandlung weiterer Mengen von Eisen-Zink-Verbindungen auf 700° C wiedererhitzt werden. Das in dem Bleibad verbleibende Zink geht nicht verloren, sondern bleibt ständig darin. Dieses Verfahren ermöglicht die Gewinnung von Zink größter Reinheit aus einer Fisen-Zink-Verbindung.
Entsprechend einer anderen Ausführung der Erfindung wird das heiße Bleibad nur auf eine Temperatur von 44o bis 45o° C gekühlt. Hierbei befindet sich das zu trennende Zink noch im flüssigen Zustand und kann so unmittelbar für ein V erzinkungsbad benutzt werden.
Soll die Erfindung bei heißer Verzinkung angewendet werden, wird der Verzinkungsprozeß in einem Bad ausgeführt, das aus einer oberen Schicht flüssigen Zinks und einer unteren geschmolzenen Bleies besteht. Das Bad wird dabei auf einer Temperatur gehalten, die für heiße Verzinkung geeignet ist, d. h. 43o bis 46o° C. Die sich bei dein Prozeß bildende Eisen-Zink-Verbindung sinkt auf die Oberfläche der darunberliegenden Bileischicht und kann von dort in ein zweites getrenntes Bad, das nur Blei enthält, abgezogen werden. Dieses zweite Bad ist auf eine Temperatur von mehr als 6oo° C erhitzt, wobei sich das Zink im Blei auflöst, während das Eisen ungelöst bleibt und entfernt werden kann. Hierauf wird die zinkhaltige Bleischmelze in das erstgenannte Bad zurückgeleitet und auf die dortige Temperatur von 43o bis 46o° C abgekühlt. Es erfolgt sodann die Scheidung des Zinks vom Blei, indem das Zink zum oberen Zinkbad aufsteigt.
Die Erfindung wird durch die Zeichnung, die schematisch den Vertikalschnitt einer zur Ausführung der Erfindung bei heißer Verzinkung geeigneten Vorrichtung zeigt, näher erläutert; i zeigt einen Behälter für ein Verzinkungsbad, das aus einer auf einer Bleischmelze Pb schwimmenden flüssigen Zinkschicht besteht. Das Bad beansprucht den genannten Behälter i, der in herkömmlicher Weise in einen Backsteinschmelzofen 6 eingelassen ist und von letzterem .entweder mittels heißer Verbrennungsgase oder Elektrizität geheizt wird. Das Bad wird bei einer normalen Galvanisierungsternperatur von 43o bis 46o° C gehalten. Zwei Röhren 3 und ¢ dienen zur Verbindung des Behälters i mit einem zweiten Behälter 2, welch letzterer nur mit Blei gefüllt ist. Die Röhren 3 und 4 befinden sich in verschiedenen Ebenen und sind so angeordnet, daß sie in die Bleischicht des Behälters i führen und mit dem Zink nicht in Berührung kommen. Der Behälter 2 wird ferner von einem weiteren Schmelzofen 6a umschlossen, der mit dem Schmelzofen 6 zusammenhängen kann und mit geeigneter üblicher Beheizung ausgestattet ist; er wird mit höherer Temperatur als der im Behälter i gehaltenen gefahren.
Der Verzinkungsprozeß wird im Behälter i durchgeführt.
Die sich dabei bildenden Eisen-Zink-Verbindungen sinken dort auf die Grenzlinie 5 zwischen Zink und Blei und werden von hier mit geeigneten, gebräuchlichen Schöpfgeräten in üblicher Weise entfernt, sodann in den Behälter 2, der bei einer Temperatur von etwa 700° C gehalten wird, hinüberbefördert. Bei dieser Temperatur schmilzt die Eisen-Zink-Verbindung, und das Zink wird in der Bleischmelze gelöst. Infolge des vermehrten Zinkgehalts im Behälter 2 und seiner im Vergleich zu Behälter i etwas höheren Temperatur ist das spezifische Gewicht des geschmolzenen Metalls im Behälter 2 niedriger als im Behälter i. Wegen dieser Differenz und des Niveauunterschiedes zwischen den Röhren 3 und 4 wird eine natürliche Zirkulation in der durch Pfeile bezeichneten Richtung mit dem Ergebnis geschaffen, daß das zinkreiche Blei aus dem Behälter 2 durch die obere Röhre 3 in den Behälter i fließt, während gleichzeitig das Blei mit niedrigem Zinkgehalt aus dem Behälter i durch die Röhre 4 in den Behälter 2 fließt. Infolge der niederen Temperatur im Behälter i trennt sich das Zink dort vom Blei und schwimmt aufwärts zur Zinkschicht. Hat sich das Zink im Behälter 2 völlig aus der Eisen-Zink-Verbindung getrennt, wird das verbleibende, an die Oberfläche schwimmende Eisen beseitigt, und eine neue Eisen-Zink-Verbindung kann in den Behälter 2 eingeführt werden.
Die hier vorbeschriebenen Verfahren und Anordnungen dienen, wie auf der Hand liegt, ebenso für die Scheidung metallischen Eisens aus zinkhaltigen Stoffen, und zwar ebenso im Zusammenhang mit heißer Verzinkung, wobei die im einzelnen gegebenen Anweisungen sinngemäß gelten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Scheidung metallischen Eisens aus zinkhaltigen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß diese in ein Bleischmelzbad mit einem für die Lösung von Zink hinreichend hohen Hitzegrad eingeführt werden, wobei sich das Zink löst, das ungelöst bleibende Eisen jedoch an die Oberfläche des Bleischmelzbades steigt, um dort abgezogen zu werden, wonach das im Bleischmelzhad gelöste Zink nach angemessener Kühlung des Bleischmelzbades aus diesem herausfällt und sodann abgenommen werden kann. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zinkhaltige Stoff metallisches Zink darstellt. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zinkhaltige Stoff eine Eisen-Zink-Verbindung darstellt. Verfahren zur Scheidung metallischen Eisens aus Eisen-Zink-Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß diese in ein Bleischmelzbad mit Hitzegraden über 6oo° C eingeführt werden, das dabei ungelöst bleibende Eisen an die Oberfläche des Bleischmelzbades steigt, um dort abgezogen zu werden, das mit gelöstem Zink angereicherte Bleischmelzbad sodann auf etwa 42o° C gekühlt wird, wobei sich das Zink vom Blei in Gestalt einer festen, reinen Oberschicht trennt und abheben läßt, während das Blei in flüssiger Phase zurückbleibt. 5. Verfahren nach Anspruch 4 zur Anwendung bei heißer Verzinkung, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleischmelzbad auf Hitzegraden über 6oo° C gehalten, nach Abziehung der Eisenverbindungen aber auf nur 44o bis 45o° C gekühlt wird, so daß sich das im Bleischmelzbad gelöste Zink zwar wieder aus dem Bleischmelzbad scheidet, jedoch noch als für heiße Verzinkung geeignete flüssige Schicht über der ebenfalls flüssigen Schicht des Bleischmelzbades verbleibt. 6. Verfahren nach Anspruch 4 zur Anwendung bei heißer Verzinkung, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzinkungsprozeß in einem aus einer oberen flüssigen Zinkschicht und einer unteren flüssigen Bleischicht bestehenden Bad bei etwa 43o° C ausgeführt wird, wobei die während des Verzinkungsprozesses entstehende, auf der Grenzlinie zwischen der Zink- und der Bleischicht anfallende Eisen-Zink-Verbindung in ein zweites, nur geschmolzenes Blei bei einer Temperatur von, über 6oo° C enthaltendes Bad übergeführt wird, in welchem das Zink aus der Eisen-Zink-Verbindung geschieden wird, das Eisen in fester Form an die Oberfläche des zweiten Bades steigt und dort abgenommen wird, wonach die mit Zink gesättigte Bleischmelze aus dem zweiten in das erste Bad zurückgeleitet wird, um dort nach Kühlung auf 430 bis 46o° C wieder vom Zink geschieden zu werden und sich mit der oberen, flüssigen, reinen Zinkschicht zum Gebrauch für die heiße Verzinkung zu verbinden. 7. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Behälter in einem Schmelzofen so angeordnet werden, daß der eine bei Hitzegraden von 430 bis 46o° C ein aus Zink und Blei, der andere bei über 6oo° C ein im wesentlichen nur aus Blei bestehendes Schmelzbad aufnehmen kann, wobei die Behälter durch zwei in verschiedenen Ebenen liegenden Röhren derart miteinander verbunden werden, daß die untere der Überführung des Inhalts aus dem kälteren in den wärmeren Behälter, die obere jedoch der Überführung in entgegengesetzter Richtung dient.