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Verfahren zur Gewinnung von Zink im Schachtofen Durch das Patent 924
259 ist ein Verfahren zur Gewinnung von Zink durch Schmelzen von Zinkerzen;
im Schachtofen und Kondensieren der zinkdampfhaltigen Schachtofengase geschützt,
bei dem eine geregelte Menge von Luft, Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter
Luft in die Schachtofengase derart eingeführt wird, daB in den Gasen enthaltenes
Kohlenmonoxyd oxydiert und durch die dabei entstehende Verbrennungswärme die Temperatur
der Gase zwecks Verhinderung der Zinkoxydbildung gesteigert wird. Bei dem Verfahren
nach dem Hauptpatent werden die Schachtofengase dabei durch einen Auslaß in Form
eines umgekehrten Troges, der zwischen der Oberkante der Schmelzzone und unter der
Oberfläche der chargierten Charge angeordnet ist, aufgefangen, und die Einführung
des sauerstoffhaltigen Gases erfolgt in der Nähe dieses Gasabzuges.
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Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung und bevorzugte Ausführungsform
des Verfahrens nach dem Hauptpatent und besteht im wesentlichen in der Anwendung
des Verfahrens nach dem Hauptpatent auf Schachtöfen mit am oberen Ende des Ofens
angeordnetem GasauslaB, um die sauerstoffhaltigen Gase in die hierin aufsteigenden
Schachtofengase einzuführen. Durch die Erfindung kann in dieser und ähnlicher Weise
durch die Steigerung der Temperatur der Schachtofengase
durch die
bei der Oxydation des Kohlenmonoxydes entstehenden Verbrennungswärme eine Reoxydation
von Zinkdampf verhindert werden. Gleichzeitig ist es dabei möglich, verschiedene
unerwünschte Nebenwirkungen des Schachtofenbetriebes beim Schmelzen von Zinkerzen
zu beseitigen.
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So ist es vorteilhaft, das Verfahren nach der Erfindung in der Weise
auszuführen, daß ein kleiner Teil des sauerstoffhaltigen Gases durch ein in die
Beschickungseinrichtung einmündendes Rohr, und zwar vorzugsweise in den Schleusenraum
zwischen die beiden Beschickungsglocken eingeführt wird. Hierdurch wird ein bisher
sehr störender Niederschlag von Zinkoxyd in Form eines schwer zu entfernenden Steinbelages,
welcher bisher in der Beschickungsvorrichtung auftrat und von Zeit zu Zeitmühselig
entfernt werden mußte, verhindert. Ähnliche Niederschläge von Zinkoxyd können bei
dem Verfahren nach der Erfindung auch im Auslaß des Schachtofens zu den Gasleitungen
verhindert werden.
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Schachtöfen mit einem am oberen Ende befindlichen Gasauslaß sind an
sich bekannt, jedoch haben sie bisher im praktischen Betrieb nicht mit Erfolg zur
Anwendung gelangen können, während sich bei der Anwendung des Verfahrens nach dem
Hauptpatent auf derartige Schachtöfen im Sinne der vorliegenden Erfindung die gekennzeichneten
wesentlichen praktischen Vorteile ergeben.
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Die nach der Erfindung in die Schachtofengase einzuführende Luft-
bzw. Sauerstoffmenge errechnet sich unter Berücksichtigung der Zusammensetzung der
Gase und der infolgedessen für die Verhinderung der Reoxydation von Zinkdampf erforderlichen
Temperatur nach bekannten Rechnungsarten.
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Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf. die Zeichnung,
die einen senkrechten Schnitt durch einen Zinkschachtofen darstellt, näher erläutert.
Dabei werden die Abgase aus dem oberen Teil des Ofens oberhalb des Niveaus der Charge
entnommen.
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Bei dem Zinkschachtofen nach der Zeichnung sammeln sich die Abgase
in dem oberen Teil des Ofens 1 und werden dort oberhalb des Niveaus. a der Charge
entnommen. Die zu schmelzende Charge, die auf eine Temperatur von mindestens 700°
C und vorteilhaft auf eine solche von $5o° C vorerhitzt wird, wird in den oberen
Teil des Schachtofens eingeführt, und zwar durch eine Beschickungsvorrichtung 2
inDoppelglocken-Form (oderDoppelschieber oder Schieber- und Glocken-Form), um den
oberen Teil des Hochofens abzudichten. Die Abgase werden durch einen Gasauslaß 3
in einen Durchlaß oder ein Gasrohr q. geleitet und von dort zu einem Zinkkondensator.
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Nach der Erfindung wird eine gesteuerte Menge eines Sauerstoff enthaltenden
Gases, wie etwa Luft, rnit Sauerstoff angereicherte Luft oder Sauerstoff durch ein
Rohr 5 in die Abgase eingeleitet, die sich in dem Raum oberhalb der Charge sammeln,
um durch die Oxydation des Kohlenmonoxydes die Temperatur der Gase auf mindestens
zooo° C zu erhöhen. Nach einer solchen Erhitzung enthalten die Abgase ungefähr 10/a
mehr Kohlendioxyd und 2 % weniger Kohlenmonoxyd, während der Zinkgehalt ungefähr
gleich bleibt. Wenn die Abgase eine Anfangsnormaltemperatirr von 9q.1° C und die
folgende Zusammensetzung haben: Zink . .................... $ 0%n Kohlendioxyd .
. . . . . . . . . . . . . . 6,5 0/0 Kohlenmonoxyd . . . . . . . . . . . . . . 26,40/0
Stickstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62,1 0/0 dann bringen 3 % Luft (basierend
auf dem Volumen der Abgase bei normaler Temperatur und normalem Druck), die auf
ungefähr 60o° C vorerhitzt sind, bei Einführung durch das Rohr 5 oberhalb der Charge
in den Ofen die Temperatur der Abgase auf ungefähr 103o° C. Wenn Gase mit einem
höheren Sauerstoffgehalt als Luft benutzt werden, dann kann die gleiche Temperatursteigerung
der Abgase mit einem entsprechend geringeren Volumen des. sauerstoffhaltigen Gases
.erreicht werden. So bewirken beispielsweise o,5 % Sauerstoff die gleiche Temperatursteigerung
der Abgase wie die vorerwähnten 3 0/a vorerhitzter Luft. Eine Vorerhitzung von Sauerstoff
ist unnötig, da er kein Verdünnungsmittel enthält und seine Kühlwirkung unwesentlich
ist. Die Oxydation des Kohlenmonoxyds durch den Sauerstoffgehalt des sauerstoffhaltigen
Gases steigert die Temperatur der Abgase genügend (beispielsweise auf mindestens
rooo° C), um ihre Weiterleitung undAbgabe in dieAbschreckzonedes Kondensators mit
einer Temperatur zu bewerkstelligen, die über der liegt; bei der ein merklicher
Teil der Zinkdämpfe mit dem Kohlendioxyd in dem Abgas reagiert.
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Die Abgase sammeln sich im oberen Teil des Schachtofens oberhalb des
Niveaus der Charge bei ungefähr atmosphärischem Druck. Ein gesteuerter kleiner Teil
(etwa 5 bis z5 %) des sauerstoffhaltigen Gases wird vorteilhaft in die Abgase durch
ein Rohr 6 eingeführt, das in die Beschickungsvorrichtung 2 einmündet. Während die,
Beschickungsvorrichtung dazu dienen soll, am oberen Ende des Schachtofens eine hermetische
Abdichtung zu bilden, läßt sich in der Praxis keine vollkommene Abdichtung erzielen,
vmd die Abgase haben die Neigung, durch die Abdichtung in den Beschickungsraum zwischen
den beiden Glocken einzudringen, wodurch eine unerwünschte Ablagerung steinartigen
Zinkoxyds auf den inneren Wandungen der Beschickungsvorrichtung erfolgt. Durch Einführung
eines kleinen Teiles des vorerhitzten sauerstoffhaltigen Gases .in den Raum zwischen
den Glocken mit einem leicht höheren Druck als dem der Abgase, wird dieses Eindringen
wirksam verhindert. Die hohe Temperatur der Abgase; die sich durch die Einführung
der gesteuerten Menge des sauerstoffhaltigen Gases ergibt, drückt auch die Bildung
von Ablagerungen steinförmigen Zinkoxyds in der Nähe des Gasauslasses und des Endes.
der Beschickungsvorrichtung wirksam herab, die sich andernfalls bilden würden und
periodisch abgeklopft oder abgekratzt werden müßten.
Ein Teil des
oder auch das gesamte sauerstoffhaltige Gas kann in die Abgase ein wenig unterhalb
des Niveaus der Charge A, jedoch oberhalb der aktiven Schmelzzone des Ofens eingeführt
werden. Die Gase, die durch den oberen Teil der Charge de.s Ofens aufsteigen, haben
ungefähr ihre endgültige Zusammensetzung erreicht, und das Einführen des sauerstoffhaltigen
Gases in diesen oberen Teil der Charge dient dazu, die Temperatur der Gase in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der Erfindung zu steigern. Die Abgase, die wie vorbeschrieben
auf eine Temperatur erhitzt werden, die wesentlich über ihrer normalen Anfangstemperatur
liegt, werden durch das Gasrohrsystem ¢ zu einem nach dem Abschreckungsprinzip arbeitenden
Kondensator gebracht, beispielsweise zu einem Bleisprühkondensator, wie er in den
Patenten 905 Sao und 836 25o beschrieben isst. Das Gasleitungssystem. ist
isoliert, um jeden merklichen Hitzeverlust der Gase während ihres Verlaufes vom
Schachtofen zu der Abschrekkungszone des Kondensators zu vermeiden, so daß, obwohl
der Kohlendioxydgehalt der Gase durch die vorerwähnte Oxydierung des Kohlenmonoxydes
auf ungefähr io % gesteigert wurde, praktisch keine Neigung des Zinkdampfes besteht,
mit dem Kohlendioxyd in den Gasen zu reagieren.
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Während die Erfindung vorstehend besonders im Hinblick auf das Schmelzen
von Zinkerzen im Schachtofen beschrieben wurde, können sowohl die Erfindung als
auch die zugrunde liegenden Prinzipien der vorstehenden Beschreibung auch auf andere
Arten von Zinkschmelzverfahren angewendet wenden, insbesondere wo die Abgase des
Schmelzens mindestens i,5 % Kohlendioxyd enthalten und mindestens 8o o/o der Zinkdämpfe
in den Abgasen zu metallischem Zink kondensiert werden.
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Je niedriger der Anfangsgehält an Kohlendioxyd in dem Abgas ist, um
so mehr wird die Reöxydationstemperatur durch die Einführung einer bestimmten Menge
des sauerstoffhaltigen Gases gesteigert, und demgemäß ist die Wirkung der Einführung
des sauerstoffhaltigen Gases weniger günstig bei der Verminderung des Risikos, daß
-Zinkdampf zwischen dem Schachtofen und dem Kondensator oxydiert. Dementsprechend
wird dort aus der Anwendung der Erfindung weniger Nutzen gezogen, wo der Kohlendioxydgehalt
der Abgase wesentlich geringer ist als 1,5 %.