-
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.