PL1017B1 - Sposób wytwarzania tlenku cynku i mieszaniny tlenków cynku i olowiu. - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 8 stycznia 1919 r. (St. Zj. Am.).Przy fabrycznem wytwarzaniu tlenku cyn¬ ku lub mieszaniny tlenków cynku i olowiu, zapomoca tak zwanego procesu Wetherilla na spód pieca, zaopatrzony w dziurkowany ruszt, lub na palenisko naklada sie zwykle, jako pierwszy ladunek, warstwa antracytu „orzecha" (który rozpala sie od zaru pozosta¬ lego w piecu) i te warstwe wegla silnem wdmuchiwaniem powietrza rozzarza sie do intensywnego plomienia. Na ten wegiel za¬ palny narzuca sie zwykla mieszianine lub „ladunek roboczy", charakterystyczny dla procesu Wetherilla, i skladajacy sie z drob¬ no sproszkowanego wegla redukujacego i drobno sproszkowanej rudy cynkowej, np. krzemionu cynku, wyprazonego blyszczu cyn¬ kowego przeprazonej t. zw. mieszaniny siar¬ czynowej cynku i olowiu lub innych jakichkol¬ wiek produktów, zawierajacych cynk i beda¬ cych w rozporzadzeniu przetwórcy. Powietrze bez przerwy wydmuchuje sie pod dziurkowa¬ ny ruszt i skoro nad powierzchnia ladunku poczna sie ukazywac specyficzne plomyki o zielonawem zabarwieniu, tak zwane „swiecz¬ ki cynkowe" wskazujac na to, ze zaczal sie proces redukcji i ulatnianie sie cynku i jego utlenianie sie w formie dymku juz sie roz¬ poczelo, natenczas produkty spalinowe, za¬ wierajace tlenek cynku i inne lotne zwiazki metalowe, przeprowadza sie przez zwykle przewody ochladzajace i t. p. do kanalów fil¬ tracyjnych, gdzie sie przesaczaja w stanie ochlodzonym nazewnatrz, skondensowany zas dym, usuwa sie od czasu do czasu z wor¬ ków filtracyjnych. Robota w piecu trwa, do¬ póki nie przestana sie wydzielac w ilosciach znaczniejszych produkty lotne, poczem po¬ zostaly ladunek, zazwyczaj w znacznym stop-._.. ±JJ iiiu spieczony w twarda mase, rozbija sie gracami, osadzonemi na dlugich dragach i poruszone kawalki podwaza, lub wygarnia i wyrzuca z pieca przez drzwi paleniska do odpowiedniej jamy lub t. p., przed rozpocze¬ ciem nowej kampanji.W praktyce z opisana powyzej operacja sa zwiazane pewne defekty, które obnizaja wydajnosc produkcji. Najwazniejszym z tych braków jest tworzenie sie wkleslosci lub kraterów w najrozmaitszych miejscach ladunku. Okolicznosc ta sprawia, ze powie¬ trze, które powinno przenikac jednostajnie przez ladunek w calej jego rozciaglosci, przeplywa po linjach najmniejszego oporu, to jest przez wymienione wkleslosci i kratery, dzieki czemu w czasie operacji rozdzial po¬ wietrza jest .nieprawidlowy i temperatura w róznych miejscach pieca bywa rózna. Od czasu do czasu robotnik stara sie wyrównac o ile moznosci te zaglebienia etc. rozgarnia¬ jac powierzchnie masy, przez co zasypuje otwory, a przynajmniej zapobiega rozsze¬ rzaniu sie tychze; jest to jednak pólsrodek, który robotnikowi zabiera duzo czasu i od¬ ciaga uwage jego od innych czynnosci i któ¬ ry nie daje moznosci jednostajnego prowa¬ dzenia procesu w calej masie. Podobnie wa¬ dliwy przebieg procesu sprawia to, ze roz¬ chód wegla wzrasta, temperatura w wielu miejscach staje sie za wysoka i wreszcie wy- palki (resztki) (t. j. pozostalosci), wygarnie¬ te z pieca po skonczonej operacji, zawieraja zbyt wielki odsetek cynku. Cynk, zawarty w tych ostatnich, zazwyczaj nie moze juz byc zregenerowany technicznie, a przy za¬ stosowaniu podobnych wypalek (resztek) do wyrobu surówki zwierciadlistej, (co jest wla- sciwem ich przeznaczeniem) cynk, ulatniajac i utleniajac sie w piecach hutniczych, prze¬ szkadza w stopniu mniejszym lub wiekszym normalnym procesom wytapiania, groma¬ dzac sie i zatykajac przewody pieca.Dalsza wade pracy podobnych pieców stanowi ta okolicznosc, ze silnie wdmuchi¬ wane powietrze, wprowadzane pod cisnie¬ niem- stosunkowo dosc znacznem, unosi, szczególniej z miejsc, gdzie wytworzyly sie zaglebienia, w przestrzen wolna ponad pra¬ zona mase mniej lub wiecej obfite obloki py¬ lu, którego ilosc wzrasta przy wyrównywa¬ niu ladunku gracami; w rezultacie obok me¬ talu w postaci pary spaliny unosza z pieca pokazne ilosci pylu w postaci drobnych cza¬ steczek nieodtlenionej rudy, wegla, popiolu i t. p. i pyl ten zanieczyszcza wytworzony produkt, zmieniajac jego barwe i obnizajac wartosc handlowa.Po za tern praktyka procesu Wetherilla u- warunkowana jest pewnemi zastrzezeniami, które ogromnie krepuja wytwórce w wybo¬ rze jakosci i ilosci wegla i substancji zawie¬ rajacych cynk, które to materjaly sluza do fabrykacji. Tak wiec warunek, aby ladunek nie byl zbyt scisly lecz przepuszczal w stop¬ niu wystarczajacym powietrze, pociaga za soba koniecznosc stosowania mieszaniny we¬ gla i rudy cynkowej w postaci gruboziarni¬ stej. Wszelkie uzycie antracytu w postaci drobniejszej napotyka na znaczne trudnosci, tak ze tylko pewna czesc materjalu zawiera¬ jacego cynk moze posiadac postac w rodza¬ ju tej, jaka wykazuja pyl skoncentrowany, precypitat cynku, popiól cynkowy lub t. p.Niniejszy wynalazek ma za zadanie udo¬ skonalic fabrykacje wedlug procesu Wethe¬ rilla i usunac wskazane tu defekty. W szcze¬ gólnosci daje on moznosc jednostajniejsze- go rozdzialu powietrza i gazów spalinowych podczas przedzierania sie ich przez ladunek, redukuje opór wykazywany przez mase przeplywowi powietrza, zapobiega tworzeniu sie zaglebien i pustych otworów, sprowadza do minimum zanieczyszczenie produktów re¬ akcji pylem, zwieksza ilosciowo dopuszczal¬ ny ladunek pieca, a, co za tern idzie, i ilosc przeprazanego produktu cynkowego w da¬ nym okresie czasu, daje moznosc powieksze¬ nia wydatku cynku, obnizajac ilosc zuzytego wegla na jednostke ladunku, pozwala stoso-wac tani wegiel w formie drobnego pylu i wegiel najgorszego gatunku, jak odmywki weglowe, odsiewki koksowe i t. p., a pro¬ dukty cynkowe w postaci tak drobnej, jak pyl koncentrowany, drobno sproszkowana rude, precypitaty cynku, popiól cynkowy i t. p.Dla osiagniecia powyzszych rezultatów wypadlo radykalnie zmienic obecnie stoso¬ wany sposób fabrykacji wedlug metody We¬ therilla. A wiec przedewszystkiem pierwszy ladunek wegla, narzucany na ruszta lub na spód paleniska w piecu Wetherilla i skla¬ dajacy sie z warstwy drobnego wegla, zo¬ stal zastapiony warstwa wegla w postaci brykietów. Praktyka wykazala przytem cala korzysc stosowania na podloze ogniowe bry¬ kietów, sporzadzonych pod prasa z drobno sproszkowanego wegla i produktu sklejajace¬ go (takim produktem moze byc skoncentro¬ wany roztwór sulfitowy, pozostajacy jako odpadek przy fabrykacji papieru sposobem sulfitowym), przyczem do wyrobu tych bry¬ kietów mozna uzywac wegla posledniego w najgorszych nawet gatunkach a wiec tanich, np. orzech antracytowy ponizej Nr. 3, np.Nr. 4 odmywki weglowe (pospólka weglowa lub pyl weglowy), odsiewki koksowe i t. p.Doswiadczenie pokazalo, ze na takie podlo¬ ze ogniowe lub weglowe nalezy wybierac brykiety takiej wielkosci i formy, aby te wy¬ kazujac jak najmniejszy opór przeplywaja¬ cemu powietrzu, ulozone jednostajna war¬ stwa mogly jednak sluzyc za opore dla war¬ stwy górnej ladunku roboczego i 'dawaly wolne przejscie i praktycznie mozliwy rów¬ ny rozdzial powietrza. Najlepsza forma dla tych brykietów jest mniej wiecej ksztalt dwóch ostroslupów, polaczonych wspólna podstawa prostokatna o dlugosci krawedzi okolo l3/4 cala, grubosc czyli wysokosc bry- kieta, inaczej odleglosc od jednego wierz¬ cholka ostroslupów do drugiego, wynosi mniej wiecej 1V2 cala. Doswiadczenie poka¬ zalo, ze jezeli zamiast zwykle dotychczas u- zywanej warstwy orzecha antracytoWego wprowadzic na ruszt lub spód paleniska pie¬ ca Wetherilla warstwe lub podloze podobne¬ go wegla brykietowanego, to brykiety te r,a ruszcie lub palenisku zapalaja sie od zaru, pozostalego w piecu od operacji poprzedniej i nastepnie po doskonalem rozpaleniu sie roz¬ lozonego podloza mozna juz przystapic do ladowania mieszaniny roboczej bez obawy uszkodzenia struktury warstwy dolnej bry¬ kietów podloza ogniowego, a, co za tern idzie, bez mozliwosci zaklócenia jednostajnego i prawidlowego ukladu kanalów powietrznych pomiedzy brykietami na calej rozciaglosci paleniska ku górze do masy roboczej. W pew¬ nych wypadkach do brykietów mozna do¬ dawac produkt cynkowy w ilosciach jednak, nie przekraczajacych normy, któraby mogla zaklócic wlasciwa dzialalnosc podloza ognio¬ wego, wogóle jednak, o ile to jest mozliwe, nalezy sie starac zuzytkowac brykiety oprócz bezposredniego ich celu (zapalania) jeszcze i do celów redukcyjnych.Drugim charakterystycznym szczególem niniejszego wynalazku jest nadanie masie ro¬ boczej (to jest czynnikowi redukcyjnemu i masie cynkowej lub rudzie cynkowo olo¬ wianej) formy brykietów. Cel ten mozna o- siagnac rozmaitemi sposobami. Mozna bry- kietowac sama tylko rude cynkowa, nie bry¬ kietujac materjalu redukujacego, albo moz¬ na brykietowac tylko ten ostatni bez brykie- towania rudy cynkowej, albo brykietowac od¬ dzielnie rude cynkowa i oddzielnie materjal redukujacy, albo wreszcie, co jest najwla¬ sciwsze, brykietuje sie odrazu mieszanine rudy cynkowej i czynnika redukujacego.Brykiety te moga posiadac te sama forme i te same rozmiary, jak wyzej opisane brykie¬ ty opalowe i moga byc formowane zapomo- ca jakiegokolwiek odpowiedniego srodka ki¬ tujacego, np. powyzej wzmiankowanego skoncentrowanego roztworu sulfitowego. Ja¬ ko srodek redukcyjny mozna stosowac wszelki odpowiedni rodzaj wegla. Dobra strone brykietowatlia stanowi? lak to juz zaznaczono, ta okolicznosc, ze w tym wy- — 3 —padku mozna z powodzeniem stosowac, jak to udowadnia praktyka, tanie najdrobniej¬ sze gatunki wegla, a wiec produkt antra- cytowy ponizej Nr. 3, odmywki weglowe, odsiewki koksowe i t. p. Podajemy ponizej typowy przyklad postepowania przy wyro¬ bie brykietów ze wzmiankowanej mieszaniny rudy cynkowej i srodka redukcyjnego.Wegiel redukcyjny (np. pyl antracytowy lub pospólka) ze zwykla zawartoscia 55—70$ wegla i wody okolo 10%, wprowadza sie ra- . zem z roztworem sulfitowym do malakseru rewolwerowego, uzywanego przy fabrykacji cementu i po krótkotrwalem mieszaniu sy¬ pie sie do malaksera rude cynkowa lub rude cynkowa i olowiana, mieszajac ten materjal w malakserze jeszcze w ciagu mniej wiecej trzech minut lub dluzej. Na 800 funtów pylu antracytowego lub pospólki bierze sie 67 fun¬ tów skoncentrowanego roztworu sulfitowe- £o okolo 30 Be; wprowadzony produkt cyn¬ kowy moze zawierac 960 funtów drobno sproszkowanej rudy cynkowej zawierajacej okolo 20$ tlenku cynku i 16% krzemionki i 480 funtów tak zwanych odsiewek rudy, za¬ wierajacych okolo 23$ tlenku cynku i 8 do 9i krzemionki, które to rudy stanowia w tym wypadku mieszanine skladajaca sie prze¬ waznie z 'krzemianów cynku, franklinitu i kalcytu i zawierajaca w sobie zwykle do 6% wody. Z malaksera 'iiaterjal bezposrednio spadk na 5-cio stopowa w srednicy podsta¬ we panwiana umieszczonego pod nim mly¬ na Chileana, gdzie mieszanine kruszy sie i przerabia w przeciagu mniej wiecej trzech minut. Z mlyna Chileana mieszanina idzie pod prase do brykietowania. Prasa, która wykazala doskonale rezultaty, sklada sie z walków o srednicy okolo 20 cali i jest za¬ opatrzona w formy, z których materjal z kosza na górze utloczony walcami wychodzi w postaci gotowych brykietów, posiadaja¬ cych rozmiary i forme podane powyzej i wa¬ zacych w przyblizeniu trzy uncje. Dwa wal¬ ce w maszynie brykietujacej wspólnie wy¬ twarzaja ogromna sile tloczaca, która przy brj^kietowaniu dochodzi do 2000 funtów na cal kwadratowy.Brykiety mieszaniny roboczej , zawieraja¬ ce od 5 do 10% wilgoci, i brykiety podloza weglowego z zawartoscia okolo 15$ wody umieszcza sie w koszach zazwyczaj 30 cali dlugich, 20 szerokich i 4 wysokich; boki tych koszów sa wykonane z grubej blachy zelaz¬ nej, dno stanowi sito z drutu 1/2 calowego.W koszach tych lub podobnego rodzaju skrzyniach brykiety sie susza i praza, np. w ten sposób, ze kosze napelnione brykieta¬ mi laduje sie w ilosci dwunastu na wózek na cztery pietra, po trzy kosze na kazde pietro, i wózek ten wsuwa w trzon suszarni zwy¬ klego typu bezposrednio — plomienicowego.Brykiety pozostaja w suszarni w temperatu¬ rze mniej wiecej 200°C od jednej do dwóch godzin w zaleznosci od sposobu prowadzenia ognia. Wysuszone brykiety wyciaga sie z su¬ szarni, ochladza i magazynuje pod dachem do dalszego uzytku. Suszenie i prazenie bry¬ kietów ma na celu nadanie im wymaganego stopnia odpornosci na sily kruszace i lamia¬ ce tak, by brykiety te mogly bez uszkodzen wytrzymywac reczna operacje magjazyno- wania, dostawiania na miejsce zuzycia i la¬ dowania do pieca i aby mogly zachowac swoja forme przez caly czas oddzielenia w piecu zawartego w nich cynku.Chociaz niektóre korzysci niniejszego wy¬ nalazku mozna osiagnac przy uzyciu w for¬ mie brykietów badz to tylko produktu za¬ wierajacego cynk, badz tylko produktu re¬ dukujacego, badz tez obu tych materjalów ale w postaci brykietów oddzielnych, to jed¬ nak, jak to juz wyzej bylo nazna¬ czone, najskuteczniejsza jest praca z mieszanina produktu redukujacego i produk¬ tu zawierajacego cynk brykietowana wspól- nie. Podobniez, jakkolwiek mozna stosowac ,. ladunek roboczy, czesciowo lub calkowicie brykietowany, poslugujac «sie warstwa za¬ palna, zlozona z drobnego wegla antracyto¬ wego, to jednak korzystniej jest uzywac — 4 —brykietowanego podloza zapalnego w pola¬ czeniu z brykietowana masa robocza, stano¬ wiaca zbrykietowana mieszanine substancji redukcyjnej i materjalu zawierajacego cynk.Praktyka wykazala, ze w tych wypadkach, gdy masa robocza w formie brykietów, wy¬ robionych z mieszaniny produktów zawiera¬ jacych cynk lub produktów zawieraja¬ cych cynk i olów, i wegla redukcyjnego zostaje wprowadzona na warstwe podloza weglowego, utworzonego z takich samych, co i masa robocza, co do rozmiarów i formy brykietów, wszystkie korzysci, wyplywajace z niniejszego wynalazku i wyliczone powy¬ zej, zostaja w zupelnosci zrealizowane. In- nemi slowy, zbrykietowana masa robocza, ulozona na podlozu rozpalonego zbrykieto- wanego wegla, plonacego pelnym plomie¬ niem, tworzy wewnatrz konstrukcje ladun¬ ku calkowitego o oporze unoszacemu sie w góre powietrzu tak niewielkim, ze cisnienie powietrza tloczonego przez popielnik moze znacznie obnizyc, w innych znowu wypad¬ kach tloczenie powietrza mozna zastapic ssa¬ niem zapomoca zwyklego ekshaustora, sto¬ sowanego w procesie Wetherilla do wycia¬ gania z pieca produktów gazowych; po¬ dobny sposób wystarcza do przeciagniecia przez ladunek powietrza w ilosciach potrzeb¬ nych do operacji.Proces ma przebieg najzupelniej prawidlo wy, bez wytwarzania sie w piecu zaglebien i kraterów, powietrze przeplywa jednostajnie, ogarniajac cala powierzchnie ladunku.Stwierdzono, ze redukcja ulatniania sie cyn¬ ku, jego utlenianie i wydzielanie w formie dyftiku, zarówno jak olowiu lub innych utle¬ niajacych sie zwiazków metalowych, odby¬ wa sie sprawniej i zupelniej niz sposobem obecnej fabrykacji wedlug metody Wetheril¬ la, przyczem wypalki (resztki) powstajace po operacji wykazuja mniejsza zawartosc cyn¬ ku.Ponizej podajemy typowy przyklad pro¬ cesu podlug niniejszego wynalazku. Brykie- towany wegiel podloza ogniowego (który cal¬ kowicie moze sie skladac z pylu weglowe¬ go) w ilosci 900 funtów rozklada sie, o ile mozliwe jednostajnie, na ruszcie Wetherilb. majacym powierzchnie 111 stóp kwadrato¬ wych. Brykiety te zapalaja sie od zaru po¬ zostalego w piecu od poprzedniej operacji i po dobrem rozpaleniu sie ich, laduje sie na nie 8000 funtów brykietów sformowanych z mieszaniny wegla redukcyjnego i produktu zawierajacego cynk.Powietrze wdmuchuje sie poa mnieis^em cisnieniem niz to zwykle bywa w procesie operujacym nad uzywanym dotychczas la¬ dunkiem w piecu Wetherilla. Przepalki wy¬ garnia sie z pieca po uplywie 6 do 12 go¬ dzin; zwykle 8-godzinny okres przepraza- iiia daje najlepsze rezultaty. Ta sama ilosc robotnika jest potrzebna do wyladowania pie¬ ca, co i przy zwyklym 6000 funtowym ladun¬ ku Wetherilla. Tym sposobem przy jedna¬ kowym nakladzie pracy mozna powiekszyc ilosc materjalu przerabianego o jedna trze¬ cia. Klinkier pozostaly od spalonego wegla wedlug nowej metody pracy przylega mniej do scian pieca, wskutek czego operacja wy¬ lamywania zuzla i usuwania go z pieca jest o wiele latwiejsza.Jak to juz bylo wyzej zaznaczone, skró¬ cenie czasu, potrzebnego do wyladunku, jest cecha charakterystyczna wynalazku. W zwiazku z tern przy zastosowaniu praktycz- nem niniejszej metody, operujac brykietami wegla na podloze ogniowemi brykietami mie¬ szaniny rudy cynkowej i wegla redukcyjne¬ go, ma sie moznosc znacznego podniesienia wydatku cynku (w przepalkach pozostaja tylko slady cynku) w porównaniu ze zwykla produkcja wedlug sposobu Wetherilla; jedno¬ czesnie w tym samym okresie czasu, który normalnie potrzebny jest do wykonczenia o- peracji w piecu Wetherilla, mozna przerobic ladunek, zawierajacy przeszlo o jedna trzecia wiecej rudy cynkowej od normalnego ladun¬ ku Wetherilla.Rozumie sie samo przez sie, ze specjalne przyklady charakterystycznych sposobów praktycznego stosowania wynalazku moga sluzyc tylko jako wskazówki ogólne, gdyz sposoby te nie przekraczaja granic istoty wy¬ nalazku, moga byc modyfikowane w szero¬ kich ramach i rozszerzone do granic zakre¬ slonych w opisie ogólnym i scharakteryzo¬ wanych w zastrzezeniach patentowych. Pod terminem „proces Wetherilla", stosowa¬ nym powyzej, rozumie sie taki proces prze¬ myslowy wyrobu tlenku cynku lub tlenków cynku i olowiu, jako gotowych produktów rynkowych, lub koncentrowanego tlenku cyn¬ ku (lub tlenku cynku i olowiu), lub innych zwiazków tych metali, wedlug którego pro¬ dukt, zawierajacy cynk (albo cynk i olów) w mieszaninie z cynkiem redukcyjnym, zosta¬ je rozkladany na podlozu rozpalonem wegla i prazony w wysokiej, podtrzymywanej wdmuchiwaniem lub ssaniem powietrza tem¬ peraturze, w której zwiazek cynku sie redu¬ kuje i odtleniony metal przechodzi w stan lotny (to samo tyczy sie i zwiazku olowiu, o ile sie znajduje w rudzie), przyczem ko¬ niecznym warunkiem tej operacji jest to, aby powietrze przenikalo jednostajnie i prawidlo¬ wo przez cala przeprazona mase, aby masa ta lezala na palenisku pieca lub ruszcie ze sci¬ sle dostosowanemi otworami, nie przepu- szczajacemi przez siebie wiekszych ilosci materjalu, i aby wyprazona pozostalosc wy¬ dobywana byla z pieca jako klinkier lub zu¬ zel. Niezaleznie od procesu wyprazania na¬ stepuje dalsza obróbka gazów wydobywa¬ jacych sie z pieca i kondensowanie tlenktt cynku lub tlenku cynku i olowiu. PL PL

Claims (1)

1.