DE91896C - - Google Patents
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Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
KLASSE 40: Hüttenwesen.
Die Zinkdestillation, das bisher allein übliche Verfahren, Zink auf trockenem Wege aus
Erzen oder anderen zinkhaltigen Materialien zu gewinnen, zerfällt in zwei Theile. nämlich
1. die Trennung des Zinks von den nicht flüchtigen Bestandteilen (Gangart etc.) des
Rohmaterials durch Vergasung des Zinks, und
2. die Verdichtung desselben aus den zinkhaltigen Dämpfen zu flüssigem Metall.
Nur mit diesem zweiten Theile der Zinkdestillation, mit der Verdichtung des gasförmigen
Zinks zu Metall, beschäftigt sich die vorliegende Erfindung. Dem Verfahren können zinkhaltige
Gase jeder Art unterworfen werden, mögen sie zum Zwecke der Zinkdestillation erzeugt sein,
oder als Nebeaproducte bei der Verschmelzung zinkhaltiger Gold-, Silber-, Blei-, Kupfer- und
Eisenerze, oder auf andere Weise entstehen.
Die Erfindung bedient sich zur Condensation des Zinks besonders eingerichteter Condensationskammern,
welche mit stückförmigen Materialien angefüllt sind. Am besten eignen sich als Ausfüllungsmaterial Holzkohlen, Koks
oder andere kohlenstoffhaltige Körper, indessen können, wenn die Gase frei von ungebundenem
Sauerstoff und Kohlensäure sind, auch andere Materialien, z.B. Bimsstein, Quarz etc. angewendet
werden.
Mit ■ Holzkohlen oder Koks angefüllte Kammern sind zu diesem Zwecke schon verschiedentlich
vorgeschlagen, so in der Patentbeschreibung zum D. R. P. Nr. 81358, Kl. 40;
indessen scheinen ernstliche Versuche damit bisher nicht ausgeführt zu sein.
Dennoch ist es nicht zweifelhaft, dafs diese Art der Zinkcondensation unter Anwendung
richtig construirter Condensationskammern und des nachstehend beschriebenen Verfahrens zufriedenstellende
Ergebnisse liefern mufs.
Hierfür spricht die auf dem gleichen Princip beruhende Gewinnung von Zink aus zinkhaltigen
Schachtofengasen vermittelst des sogen. Zinkstuhls, welcher bis vor ungefähr 1 Y2 Jahrzehnten
auf den Unterharzer Hütten »Juliushütte« und »Sophienhütte« bei Verschmelzung
zinkhaltiger Bleierze aus dem Rammeisberge bei Goslar in Anwendung stand.
Dieser .»Zinkstuhl« bestand aus einer der
einzigen Windform des Schmelzschachtofens gegenüber angebrachten nischenförmigen Erweiterung
des Ofens, welche mit Holzkohlen angefüllt wurde. Durch den Windstrom wurden die Gase in diese Nische getrieben, in welcher
sie infolge der Abkühlung ihr Zink abgaben, während etwa vorhandene Kohlensäure gleichzeitig
durch die glühenden Holzkohlen zu Kohlenoxydgas reducirt wurde. Das auf der
geneigten Sohle der Nische in flüssigem Zustande angesammelte Zink Wurde von Zeit zu
Zeit in Formen abgestochen.
Berücksichtigt man, dafs die verschmolzenen Erze nur 8 pCt. Zinkoxyd mit 6,4 pCt. Zink
enthielten, und nimmt man an, dafs von diesem Zinkoxyd nichts verschlackt wurde, so berechnet
sich die pro Stunde verdampfte Zinkmenge zu 5,1 kg. In derselben Zeit wurden aber 204 cbm
Luft eingeblasen und 26,6 kg Kohlenstoff verbrannt, dessen Verbrennungsproducte, einschliefslich
des Stickstoffs der Luft, sich mit den Zinkdämpfen mischten.
Aus diesen, den Ergebnissen der Juliushütte für das Betriebsjahr 1850 entnommenen Angaben
erhellt, wie arm an Zink die Gase waren, welche noch eine Zinkgewinnung vermittelst
des Zinkstuhls gestatteten. Dazu kommt aber noch, dafs selbstredend nur ein relativ kleiner
Theil der Gase den Zinkstuhl passiren konnte, während der bei Weitem gröfste Theil des
Zinks mit den Ofengasen aufstieg und an der Gicht des Ofens zur Verbrennung gelangte.
Ferner ist hervorzuheben, dafs damals bereits ein Gemisch von 2 Raumtheilen Koks mit
3 Raumtheilen Holzkohlen als Brennmaterial im Schachtofen Verwendung fand, wodurch
die Zinkgewinnung im Vergleich zu früheren Zeiten, in welchen man nur Holzkohlen benutzte,
sehr erschwert werden mufste, weil Koks vor der Windform vorzugsweise zu Kohlensäure verbrennt, welche das dampfförmige
Zink oxydirt und dadurch das Ausbringen vermindert.
Hieraus erklärt sich auch, dafs die Zinkgewinnung im Zinkstuhl ganz aufhören mufste,
als man dazu überging, ausschliefslich mit Koks zu schmelzen.
Endlich ist noch zu erwähnen, dafs sich nach kurzer Zeit zwischen Zinkstuhl und dem
Ofeninnern eine feste, mehr oder weniger poröse Scheidewand aus zinkhaltigen Kohlen
bildete, welche wahrscheinlich einer durch den Kohlensä'uregehalt der Ofengase veranlafsten
Ablagerung von sogen. Ofengalmei ihre Entstehung verdankte. In dem Mafse, wie diese
Wand den Ofengasen das Eindringen in den Zinkstuhl erschwerte, mufste sie nachtheilig auf
das Ausbringen an Zink einwirken. Unter diesen so ungünstigen Verhältnissen ist es nicht
überraschend, wenn von dem rechnungsmäfsig verflüchtigten Zink nicht viel mehr als 2 pCt.
in Gestalt von flüssigem Metall gewonnen werden konnten. Jedenfalls reicht dieses Ergebnifs
des Zinkstuhlprocesses vollständig aus, die in der hüttenmännischen Literatur stets
wiederkehrende Behauptung, dafs die Verhüttung von Zinkerzen im Schachtofen an der Unmöglichkeit
der Verdichtung des Metalles aus den mit den Verbrennungsproducten stark verdünnten
Gasen unter allen Umständen scheitern müsse, zu widerlegen. Vielmehr läfst sich aus
diesem längst verlassenen Processe die Lehre ziehen, dafs man nur die damalige primitive
Art der Zinkcondensation unter Zugrundelegung der dabei bewährten Principien entsprechend
zu verbessern habe, um zu zufriedenstellenden Ergebnissen zu gelangen.
Ob das neue Verfahren im Ausbringen an Zink die Muffeldestillation, bei welcher immer
noch gegen 20 pCt. . des Metalles verloren gehen, übertreffen, oder hinter derselben zurückbleiben
wird, läfst sich noch nicht übersehen. Da das Verfahren aber erheblich billiger
und einfacher ist, und da demselben Schachtofengase unterworfen werden können, welche
bisher eine Gewinnung von metallischem Zink auf directem Wege nicht gestatteten, so wird
der neue Procefs für solche Gase noch vortheilhaft sein, wenn er selbst nicht mehr als
20 pCt. des Zinks ausbringen sollte.
Es werden jetzt diejenigen Bedingungen zu erörtern sein, welche erfüllt werden müssen,
um das Gelingen zu sichern, und welchen somit das neue Verfahren und die dabei "angewendeten
Apparate zu entsprechen haben.
Diese Bedingungen sind im Wesentlichen folgende:
Um die Verdichtung gasförmigen Zinks zu flüssigem Metall zu bewirken, ist vor allem
eine Abkühlung der Gase nöthig, welche aber nicht so weit gehen darf, dafs das Metall fest
wird. Ferner darf den Gasen weder Kohlensäure noch ungebundener Sauerstoff beigemischt
sein, weil diese einen Theil" des Zinks verbrennen und den abgeschiedenen Metalltheilchen
Oxyd beimischen würden, wodurch die Vereinigung derselben verhindert und die Bildung der sogen. Poussiere bewirkt werden
würde. Ferner wird erfahrungsgemäfs die Verdichtung von Metalldämpfen durch Reibung
der Gase an festen Körpern begünstigt.
Um den Gasen das Zink vollständig zu entziehen, ist endlich noch erforderlich, dafs sie
genöthigt werden, eine hierzu ausreichende Zeit im Condensator zu verweilen.
Schachtofengase, um welche es sich bei dem neuen Verfahren in erster Linie handeln wird,
lassen sich meist vor dem Verlassen des Schachtofens von einem etwaigen Kohlensäuregehalt
befreien. Da heutzutage in solchen Oefen fast ausschliefslich Koks als Brennmaterial Anwendung
findet, so wird vor den Windformen reichlich Kohlensäure erzeugt.
Um letztere noch im Ofen in Kohlenoxyd umzuwandeln und zugleich das vor den Formen
zu ,Oxyd verbrannte Zink wieder zu Metall zu reduciren, ist es erforderlich, die Gase eine
genügend hohe, sehr heifse^ also hellglühende Brennmaterialschicht passiren zu lassen, was
nur dadurch erreichbar ist, dafs man dem Ofen eine verhältnifsmäfsig grofse Windmenge
zufuhrt. Diese bedingt ein rasches Aufsteigen der heifsen Verbrennungsproducte, welche infolge
dessen die ihnen innewohnende Wärme auch den höheren Zonen des Ofens mittheilen und den Koks bis hoch hinauf in lebhaftes
Glühen versetzen.
Sollte es nicht gelingen, die Gase vor dem
Eintritt in den Condensator von Kohlensäure oder ungebundenem Sauerstoff ganz zu befreien,
so können die Bestandteile im Condensator selbst durch kohlenstofFreiches Ausfüllungsmaterial unschädlich gemacht werden, vorausgesetzt,
dafs sie heifs genug in die Condensationskammer eintreten. Jedoch ist in solchen
Fällen zu fürchten, dafs der Kanal, durch welchen die Gase vom Ofen zum Condensator
gelangen, durch Bildung von Ofengalmei verstopft oder verengt wird.
Als Ausfüllungsmaterial für den Condensator empfiehlt sich unter allen Umständen ein
Brennstoff, wie Koks oder Holzkohlen, am meisten, nicht allein aus dem vorerwähnten
Grunde, sondern auch weil bei der Reinigung des Condensators das mit Zink durchsetzte
Ausfüllungsmaterial in den Schmelzofen zurückgegeben werden kann, wobei das Zink wieder
zur Gewinnung kommt. Koks oder Holzkohlen bieten infolge ihrer Porosität den Gasen auch
den wünschenswerthen Reibungswiderstand.
Zum Anfüllen und Entleeren sind die Condensationskammern mit Aufgabe- bezw. Ausziehöffnungen
versehen.
In der Regel, namentlich aber bei Verwendung von Schachtofengasen, ist es nothwendig,
eine zweite Kammer zur Reserve bereit zu halten für den Fall, dafs die erste zum Zwecke
der Reinigung aufser Betrieb gesetzt werden mufs. Um zu vermeiden, dafs die Gase in
der Kammer den directen Weg von der Eintritts- zur Austrittsöffnung nehmen, und um
sie zu längerem Verweilen in der Kammer zu nöthigen, ist die Kammer durch eine (oder
mehrere) nicht durchgehende Scheidewände, »Zungen«, in zwei (oder mehrere) mit einander
in Verbindung stehende Äbtheilungen zerlegt.
Werden die Gase in der Kammer so weit abgekühlt, dafs sie ihr ganzes Zink an dieselbe
abgeben, so wird es kaum zu vermeiden sein, dafs die letzten Antheile nicht mehr in flüssigem,
sondern in festem Zustande, wie dies auch bei der Muffeldestillation der Fall ist, abgelagert
werden, was eine Verengung bezw. Verstopfung der hintersten Kammerabtheilung zur Folge
haben würde. Um diesem Uebelstand vorzubeugen, ist eine Umschaltung der Gase vorgesehen,
vermittelst welcher man dieselben von Zeit zu Zeit nöthigt, einen der ersten Richtung
entgegengesetzten Weg durch die Kammer zu nehmen, also in die hintere Abtheilung zuerst
einzutreten und aus der vorderen zu entweichen. Hierbei wird durch die hohe Temperatur der
eintretenden Gase das in dem hinteren Theile der Kammer angesammelte feste Zink zum
Schmelzen und Abfliefsen gebracht. Werden statt einer Kammer mehrere hinter einander geschaltete
Kammern angewendet, so findet die Umschaltung in analoger Weise derart statt,
dafs die Gase nach der Umschaltung in die Kammer zuerst eintreten, welche bis dahin die
letzte in der Reihe gebildet hatte.
Anfangs wird die Abkühlung,- welche die heifsen Gase in Berührung mit den Kammerwänden
und dem Ausfüllungsmaterial erleiden, zur vollständigen Verdichtung des Zinks ausreichen.
Allmälig werden aber die Kammern sich so stark erhitzen, dafs die Gase beim Verlassen
derselben noch Zink mit sich führen. Um dem vorzubeugen, ist eine Kühlung der
Kammer oder wenigstens des von den Gasen zuletzt passirten Theiles derselben vorgesehen.
Die Art dieser Kühlung kann beliebig sein. Am meisten wird es sich empfehlen, die
Kammer oder die zu kühlenden Theile derselben aufsen mit doppelten eisernen Wänden
zu versehen. Der Hohlraum zwischen den eisernen Platten, in welchen man Wind oder
Wasser einführt, kann durch Scheidewände in Abtheilungen zerlegt werden, deren Verbindungsröhren
sich absperren lassen, so dafs die Kühlung nach Bedarf theilweise oder ganz
inhibirt werden kann. Benutzt man Wind zur Kühlung, so kann derselbe später bei anderen
Hüttenprocessen , z. B. beim Schachtofenschmelzen, Verwendung finden. Auch wenn man die Kühlung durch Berieselung oder auf
andere Weise bewerkstelligt, sind die Einrichtungen so zu treffen, dafs man die Kühlung
während des Betriebes der Kammern jederzeit nach Bedarf zu reguliren im Stande ist.
Diese Regulirung hat in der Weise zu geschehen, dafs die Kühlung mit abnehmender
Temperatur der Gase zunimmt. Die Kammer wird demnach in der Nähe der Austrittsöffnung
der Gase am stärksten zu kühlen sein. Am einfachsten läfst sich dies dadurch erreichen,
dafs man das Kühlwasser oder den zur Kühlung dienenden Wind einen der Richtung der
Gase entgegengesetzten Weg nehmen läfst, wie es auch in der beiliegenden Zeichnung angedeutet
ist. Demgemäfs mufs bei jedesmaligem Umschalten des Gasstromes auch die Kühlung
entsprechend verändert werden. In den meisten Fällen wird es ausreichen, immer nur diejenige
Kammerabtheilung zu kühlen, welche von den Gasen zuletzt passirt wird, bevor sie den
Condensator verlassen. Da durch Umschaltung der Richtung des Gasstromes die bisher erste
Abtheilung zur letzten wird, so sind also die erste und letzte Abtheilung oder, wenn mehrere
Kammern hinter einander geschaltet' werden, die erste und die letzte dieser Kammern mit
Kühlvorrichtungen zu versehen und diese beiden Kammern bezw· Abtheilungen abwechselnd
zu kühlen.
Die entzinkten Gase enthalten neben Stickstoff nur Kohlenoxydgas und können als werthvolles
Brennmaterial beliebige Verwendung (z. B. zur Winderhitzung für den Schachtofen) finden.
Die Gestalt und der Querschnitt der Kammern kann verschiedenartig sein. Eine Ausführungsform, welche sich am meisten empfehlen dürfte,
ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt. Der Weg der Gase ist in der Zeichnung durch
Pfeile angedeutet. Die punktirten Pfeile geben den Weg der Gase nach der Umschaltung an.
Es ist nur eine Zunge angenommen. Die Gase treten in die erste Abtheilung oben ein
und nehmen ihren Weg unten um das Ende der Zunge, um in der zweiten Abtheilung wieder aufzusteigen. Treten die Gase, wie in
der Zeichnung angenommen, zuerst in die links gelegene Abtheilung ein, so wird bis zur
Umschaltung die Kühlung dieser Abtheilung unterlassen, während die zweite Abtheilung
durch in der Richtung der Pfeile abwärts geführtes Wasser gekühlt wird. Das Zink fliefst
in Sümpfe ab, aus denen es durch Abstechen von Zeit zu Zeit entleert wird. In der bildlich
dargestellten Ausführungsform ist für beide Abtheilungen ein gemeinschaftlicher, durch zwei
gegen einander geneigte Ebenen gebildeter Sumpf angenommen, welcher eine nach der
Stichöffnung hin fallende Rinne darstellt.
Die Umschaltung kann in beliebiger Weise bewerkstelligt werden; in der Zeichnung (Grundrifs)
ist eine sogen. Wechselklappe angenommen.
Claims (1)
- Patent-Ansprüche:Verfahren zur Gewinnung von metallischem Zink aus zinkhaltigen Gasen in Condensationskammern, dadurch gekennzeichnet, dafs den Gasen abwechselnd durch Umschaltung ein der vorherigen Richtung entgegengesetzter Weg durch die Kammern vorgeschrieben wird.Zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch ι eine mit Umschaltvorrichtung versehene Condensationskammer, in welcher der W7eg der Gase von der Eintritts- zur Austrittsöffnung durch Anbringen nicht durchgehender Scheidewände (Zungen), um welche die Gase ihren Weg zu nehmen genöthigt werden, verlängert wird.Eine Ausführungsart des Verfahrens nach Anspruch 1 unter Benutzung gekühlter Condensationskammern, deren Kühlung in der Weise geregelt wird, dafs jedesmal mit der Umschaltung wechselnd der von den Gasen vor dem Verlassen des Condensators zuletzt durchströmte Kammertheil entweder ausschliefslich oder am stärksten gekühlt wird, während die übrigen Theile der Kammern gar nicht oder schwächer gekühlt werden.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE91896C true DE91896C (de) |
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DENDAT91896D Active DE91896C (de) |
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DE (1) | DE91896C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1170649B (de) * | 1960-04-20 | 1964-05-21 | Cie Des Metaux D Overpelt Lomm | Kondensator fuer Metalldaempfe |
-
0
- DE DENDAT91896D patent/DE91896C/de active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1170649B (de) * | 1960-04-20 | 1964-05-21 | Cie Des Metaux D Overpelt Lomm | Kondensator fuer Metalldaempfe |
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