DE924055C - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Metallen durch Ausschmelzen metallhaltiger Produkte - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Metallen durch Ausschmelzen metallhaltiger Produkte

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DE924055C
DE924055C DET6015A DET0006015A DE924055C DE 924055 C DE924055 C DE 924055C DE T6015 A DET6015 A DE T6015A DE T0006015 A DET0006015 A DE T0006015A DE 924055 C DE924055 C DE 924055C
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Johannes Dr Phil Thede
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B19/00Obtaining zinc or zinc oxide
    • C22B19/04Obtaining zinc by distilling
    • C22B19/16Distilling vessels
    • C22B19/18Condensers, Receiving vessels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Metallen durch Ausschmelzen metallhaltiger Produkte In den beiden letzten Jahrzehnten sind verschiedentlich Arbeitsmethoden entwickelt worden, um aus metallhaltigen Produkten, z. B. Bleiaschen, Zinkaschen, insbesondere Stäuben, wie Zinkstaub, das Metall durch einfaches Ausschmelzen des Gutes zurück zu erhalten. Vornehmlich wirtschaftlich haben sich diese neuen Verfahren erwiesen bei der Gewinnung von Rohzink aus Staub, der bei der Zinkdestillation in Muffeln und der Verarbeitung zinkhaltiger Eisenerze in Hochöfen entfällt.
  • Indessen bleibt die Hauptfrage ungelöst: die reibungslose Durchführung des Ausschmelzprozesses bei feuchtem Gut. Die Bearbeitung dieses Problems erscheint um so dringender und von allgemeinem Interesse als alle metallischen Stäube und Aschen, insbesondere die chlorhaltigen, die Neigung haben, Wasser in starkem Maße anzuziehen. Die Folge ist, daß trockene Stäube, als welche im vorliegenden Fall nur die mit einem Wassergehalt unter o,ooi 19/o gelten können, bei ihrem Antreten zur Verarbeitung praktisch selten sind.
  • Es hat sich gezeigt, daß bei dem Einbringen des Gutes z. B. in eine Wälztrommel schon ein Wassergehalt des Zinkstaubs um 0,0i % durch Bildung von Wasserstoff und dessen explosiver Verbrennung zu Wasserdampf zu verminderten Ausbeuten anRohzink und schwerenBelästigungen undUnfallgefahren der Bedienungsmannschaft führt. Der Vorgang vollzieht sich bei Temperaturen von mehreren hundert Grad C nach der Formel: Zn -E- O Hz = Zn 0 -I- H2. Eine Beschickung von 300o kg Zinkstaub mit o,oi °/o Wasser = 3 kg Wasser liefert bereits 3,7 cbm Wasserstoff. Wassergehalte des Gutes über o, i o/o verhindern die Verarbeitung. Betriebsmäßig ergibt sich daher die Forderung, nur vollkommen trocknes Gut zum Ausschmelzen freizugeben. Die gesonderte Trocknung feuchten Staubes verursacht aber zusätzliche Kosten. Außerdem muß sie wegen der leichten Oxydationsfähigkeit der Stäube in einem luftdicht gemachten Raum stattfinden. Ferner ist es notwendig und von Vorteil, die Aufheiz.ung des Gutes bis auf die Schmelzpunktes der jeweilig vorliegenden Metalle in vorsichtigem mäßigem Aufwärtsgang vorzunehmen. Einerseits gilt es, die Bildung von Wasserstoff zu vermeiden. Sodann muß die Entzündung des pyrophoren Staubes verhindert werden, weil sie die Metallausbeuten verschlechtert. Bei niedrigen Anfangstemperaturen treten diese Schäden nicht auf. In den tieferen Schichten des eingebrachten Gutes sind aber die erwähnten Gefahren selbst bei hohen Temperaturen infolge des vollkommenen Luftabschlusses gebannt.
  • Das neue Verfahren soll bevorzugt in fortlaufendem Betrieb ausgeübt werden. Einmal wirkt sich diese Methode allgemein in wirtschaftlicher Hinsicht günstig aus; sie erleichtert aber auch das Verdunsten des Wassers, wenn ein feuchtes Gut vorliegt und dieses in dünner Schicht eingetragen wird.
  • Damit in solchen Fällen kein Überdruck entsteht, wird der vorgesehene luftdicht gemachte Raum mit einigen Sicherheitsventilen ausgestattet, die sich bei mäßigemÜberdruck, etwa bei ü/aAtmospnäre, selbsttätig öffnen und schließen.
  • Alle diese Voraussetzungen und Überlegungen führen zu dem Schluß, die erfindungsgemäß angestrebte Verfahrensweise und Ausführungsform in einer vertikalen Drehtrommel vorzunehmen, wie sie aus der dargestellten Zeichnung ersichtlich ist.
  • Die vollkommen geschlossene Drehtrommel ist mittels der Tragarme A, die in die Laufrinne L ausmünden, in dieser senkrecht aufgehängt. Mit der vertikalen Drehtrommel V ist der Heizofen H und dessen ZubringegasrohreZ fest verbunden, so daß dieses einheitliche Aggregat um die gedachte Innenachse von h kreist. T ist das mit einem Schwerölverschluß versehene Tankgasrahr, das zur Versorgung des Heizofens H mit Generatorgas dient. Die vertikale Drehtrommel V besteht aus drei Zonen: der Vorwärme- und Trocknungszone U, der außenbeheizten Ausschmelzzone S und der Zone für flüssiges Metall und Abbrand W. Aus dem Vorratsbehälter C wird das Gut mittels der Beschickungseinrichtung mit Sandverschluß B in die Zone U befördert. Die Sicherheitsventile sind mit D bezeichnet.
  • Der Vorgang der Metallgewinnung in einer solchen vertikalen Drehtrommel, z. B. von Zink aus Zinkstaub, spielt sich nun folgendermaßen ab: Das eingebrachte Gut wird, wie weiter oben ausführlich dargelegt und begründet wurde, in der Zone I durch die ausstrahlenden Wärmemengen der unter ihr liegenden Ausschmelzzone langsam. vorgewärmt und, soweit erforderlich, gleichzeitig getrocknet. Beim Übergang in die Zone II wird durch die Außenheizung die benötigte Temperatur von. Soo bis 55o° C erreicht. In der Zone III sammeln sich das flüssige Zink und der Abbrand, um durch die luftdicht gemachte Abführvorrichtung dem Metallbad zugeleitet zu werden. Der Vorgang ist regelbar und der in der Zeiteinheit eingetragenen. Menge des Gutes angepaßt.
  • Um .die Aufhängung der vertikalen Drehtrommel zu ermöglichen, wird sie nahe ihrem unteren und oberen Rand je mit einem angemessenen Kranz von Tragarmen in horizontaler Lage versehen. Kurz vor ihrem Ende werden sie rechtwinklig umgebogen und ruhen mit an ihren. Enden befestigten Rollen, Rädern u. dgl. Fortbewegungsmitteln in einer um die vertikale Drehtrommel konzentrisch verlaufenden Rinne, die als. Fahrbahn dient.
  • Zur Durchführung der Außenheizung wird z. B. ein Heizofen erstellt, der fest mit der vertikalen Drehtrommel verbunden ist und mit ihr um ihre gedachte Innenachse kreist. Der Boden des Heizofens besteht aus einem etwa 0,4 m breiten eisernen, an der Trommel angeschweißten Rundteller, dessen innere Wand von der Oberfläche der Trommel selbst und dessen äußere zweckmäßig befestigte Wand parallel zur Innenwand verläuft und abnehmbar angeordnet ist. Die Auskleidung erfolgt unter anderem mit feuerfesten Schamottesteinen, aus denen auch die Decke gebildet wird. Zwecks besserer Wärmehaltung können zusätzliche isolierende Mittel, z. B. Asbestplatten oder Kieselgur, verwendet wenden. Die Höhe des, Heizofens beträgt etwa zwei Drittel der Höhe der vertikalen Drehtrommel, abzüglich eines Abschnitts von o,5 m, gemessen von der unteren Kante der Trommel. Dieser Teil der Oberfläche wird zur Anbringung der Tragarme und zum Antrieb der vertikalen Drehtrommel benötigt.
  • Wird die Außenheizung mit Gas, z. B. Generatorgas, vorgenommen, so wird eine je nach der Länge der durch das Aggregat (vertikale Drehtrommel und Heizofen) zu durchlaufenden Kreisbahn bestimmte Anzahl zweckmäßig verteilter Gasdüsen zusammen mit ihren Zubringerohren fest mit dem Heizofen verbunden, so daß diese Vorrichtung an dem Kreisen teilnimmt. Mit dem Gas gespeist werden die Zubringerohre aus einem konzentrisch um den Heizofen getrennt für sich verlaufenden Tankgasrohr. Wird dieses z. B. mit einem Schwerölverschluß versehen, ist die gas- und luftdichte Entnahme der Heizgase gesichert. Desgleichen ermöglicht die Art der Ausführung des Ölverschlusses den zwangsmäßigen Umlauf der Zubringerohre.
  • Um die Innenwände der vertikalen Drehtrommel vor Zerstörungen und Erosionen durch die in ihr erschmolzenen Metalle, insbesondere des Zinkmetalls, zu schützen, werden sie mit feuerfestem Schamottematerial, bevorzugt mit solchem guter Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Carborundumsteinen, ausgelegt. Das Problem einer zuverlässig sicheren Abdichtung des inneren gußeisernen Trommelmantels gegen flüssiges Metall ist in einer vertikalen Drehtrommel nicht so schwer zu erfüllen wie in einer für ähnliche Zwecke bisher üblichen horizontal gelagerten Wälztrommel. Das Metall nimmt infolge seiner Schwere den kürzesten Weg zum Boden, so daß ein Vordringen an die seitlichen Außenwände sich ausschließt.
  • Erfindungsgemäß wird der Boden der vertikalen Drehtrommel- durch den gut passenden Einbau einer etwa o,5 m hohen Wanne geschützt. Anschließend erfolgt .die Auskleidung bis zum oberen Rand durch Carborundumringe von etwa o,5 m Höhe. Die Bauteile sind mit Nut und Feder versehen.
  • Da der untere Teil der vertikalen Drehtrommel bis zu einer Höhe von etwa 0,5 m, wie schon erwähnt, unbeheizt bleibt, wird die Wanne aus wärmehaltigem Schamotte hergestellt. Durch den Einbau von Sonderstoffen, wie z. B. Glaswolle oder Kieselgur, kann der Wärmeschutz verstärkt werden.
  • Versieht man die Wanne mit einem zentral am Boden angebrachten Abführungsrohr z. B. aus Schamotte, ,das durch eine zentrale Ausbohrung des unteren Deckels der vertikalen Drehtrommel hindurchgeht und eintaucht in dem Sammelbecken des gewonnenen flüssigen Metalls, so vollzieht sich die Austragung des Abbrands und des flüssigen Metalls unter dem erfindungsgemäß angestrebten Luftabschluß.
  • Das Eindringen von Luft in die glühenden und schmelzenden metallischen Massen muß verhindert werden, weil sich die Ausbeuten durch die Oxydation der Metalle verringern.
  • Ähnliche Schäden können bei der Beschickung des Gutes auftreten, da gleichzeitiges Einströmen von Luft zur Entzündung pyrophoren Metallstaubs führt. Um diesen Nachteil zu verhindern, wird ein luftdichter Abschluß hergestellt. Man verbindet z. B. den Vorratsbehälter mit einem senkrecht abfallenden Zubringerohr, in welchem man eine Förderschnecke arbeiten läßt, die in den zu füllenden Arbeitsraum ausmündet. Der obere Deckel der vertikalen Drehtrommel wird mit einem zentralen Ausschnitt versehen, um den konzentrisch umlaufend ein Schweröl- oder Sandverschluß besteht, in welchem das Zubringerohr mittels einer an ihm befestigten Haube eintaucht. Die senkrecht abfallende Lage .der Schnecke hält .das Rohr gefüllt und luftdicht, solange Sorge dafür getragen wird, daß auch der Vorratsbehälter hinreichend gefüllt bleibt.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Ausschmelzen von Metallen aus Zinkstaub, Zinkasche, Bleiasche und ähnlichen bevorzugt wasseranziehenden metallhaltigen Produkten in einer außenbeheizten Drehtrommel, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Arbeitsgang, dem das metallhaltige Gut in einer senkrecht aufgehängten Drehtrommel unterworfen wird, in zwei Stufen und in einem Arbeitsraum verläuft, damit in der ersten das Gut, soweit es feucht ist, bis auf einen Wassergehalt um o,ooi % getrocknet und/oder, soweit es bereits trocken ist, in jedem Fall ein langsames Anheizen gesichert wird und daß anschließend in der zweiten Stufe das jeweilige Metall ausgeschmolzen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß (mit der Ausnahme eines Abschnitts der Außenwand der vertikalen Drehtrommel, gemessen von ihrem unteren Rand bis zu einer Höhe von etwa o,5 m) die Außenheizung der vertikalen Drehtrommel sich auf das untere Zweidrittel beschränkt, während das Gut im oberen Drittel nur durch die ausstrahlenden Wärmemengen des unter ihm liegenden auf die Schmelztemperatur gebrachten Gutes erhitzt wird, wobei auf der Oberfläche des Gutes die Temperatur unter derjenigen gehalten wird, bei der z. B. Zinkstaub sich entzündet oder Wasserstoff gebildet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrieb bevorzugt fortlaufend ausgeübt wird und daß auf dem oberen Deckel der vertikalen Drehtrommel einige Sicherheitsventile sich befinden, die sich zwecks Ablassens des gegebenenfalls gebildeten Wasserdampfes bei mäßigem Überdruck selbsttätig öffnen und schließen. .
  4. 4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Drehtrommel zwecks angestrebter senkrechter Aufhängung nahe dem unteren und oberen Rand ihrer Außenwand je mit einem Kranz von Tragarmen in horizontaler Lage versehen wird, die (ihrerseits ausmündend in um 9o° gebogene Endstücke mit an ihnen befestigten Fortbewegungsrollen, -rädern od. dgl.) mittels letzteren in, einer um die vertikale Drehtrommel konzentrisch verlaufenden und fest aufliegenden Rinne ruhen, die als Fahrbahn dient.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Außenheizung der vertikalen Drehtrommel bewerkstelligt wird, indem ein mit der Trommel fest verbundener und mit ihr konzentrisch umlaufender Rundteller von etwa 0,4 m Breite und einer Außenwand, .die abzüglich o,5 m etwa zwei Drittel der Höhe der vertikalen Drehtrommel hat, den z. B. aus feuerfestem Schamotte und Asbestplatten hergestellten Heizofen trägt.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Beheizung z. B. mit Generatorgas die Zufuhr ermöglicht wird, indem ein oder mehrere zweckmäßig am unteren Rand des Heizofens verteilte und in ihm befestigte Zubringegasrohre ausmünden in ein rund um den Heizofen konzentrisch verlaufendes, aber getrennt für sich liegendes Tankgasrahr, versehen z. B. mit einem Schwerölverschluß, der eine gas- und luftdichte Entnahme von Generatorgas bei gleichzeitigem Umlauf der Zubringegasrohre zusammen mit dem Heizofen erlaubt.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch, i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Drehtrommel mit einer feuerfesten Auskleidung versehen wird, die z. B. aus einer etwa o,5 m hohen Wanne aus wärmehaltigem Schamotte (auf dem Boden lagernd und fest anschließend an die Innenwand) besteht und nach oben ergänzt wird durch wärmedurchlässige z. B. Carborundumringe von etwa o,5 m Höhe mit Nut und Feder bis zum oberen Rand der vertikalen Drehtrommel. B. Vorrichtung nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Austragen des Abbrands und des flüssigen Metalls mittels eines zentralen Ausschnitts im unteren Deckel der vertikalen Drehtrommel und durch Verwendung eines mit der Wanne verbundenen Abführungsrohres, das in dem Sammelbecken des gewonnenen flüssigen Metalls eintaucht, luftdicht gemacht wird. g. Vorrichtung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beschickung des Gutes mittels eines zentralen Ausschnitts im oberen Deckel der vertikalen Drehtrommel der luftdichte Abschluß erreicht wird, z. B. durch ein senkrecht abfallendes, mit dem Vorratsbehälter verbundenes Zubringerohr mit eingebauter Förderschnecke und mittels einer an ihm befestigten Blechhaube, die eintaucht in einen auf dem oberen Deckel der vertikalen Drehtrommel passend angebrachten Schweröl-oder Sandverschluß.
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