PL22566B3 - Sposób otrzymywania cynku. - Google Patents

Description

Najdluzszy czas trwania patentu do 15 wrzesnia 1947 r.Surowce do otrzymywania cynku, a wiec rudy, popioly, pyly tlenkowe i inne, mozna rozsegregowac z jednej strony na takie, jakie w zasadzie posiadaja do uzy¬ skania w postaci metalu tylko cynk, z drugiej zas na takie, jakie prócz cynku zawieraja inne metale w ilosciach, posia¬ dajacych znaczenie praktyczne. Dotych¬ czas zwykle prowadzono proces hutniczy z surowcami pierwszego rodzaju wedlug sposobu muflowego. Natomiast surowce drugiego rodzaju przerabiano w ten spo¬ sób, ze albo oddestylowywano najpierw cynk po przeprowadzeniu sposobu muflo¬ wego, a nastepnie wytapiano pozostale metale z pozostalosci, albo tez pracowa¬ no w ten sposób, iz wytapiano z surowca najpierw wszystkie inne metale, a cynk mozliwie wolny od tych metali przeprowa¬ dzano w wysokoprocentowy zuzel cynko¬ wy lub tez w wysokoprocentowy tlenek cynku, z których nastepnie otrzymywano cynk w sposób znany.Zwykle stosowane sposoby przeróbki pierwszego rodzaju surowców sa stosun¬ kowo drogie, gdyz z jednej strony pracuje sie przy pomocy ogrzewania posredniego, z drugiej strony zas z zastosowaniem mufli, których pojemnosc w stosunku do calego pieca jest bardzo mala, a które poza ternsa bardzo wrazliwe na dzialanie chemicz¬ ne lub obciazenia mechaniczne, jak rów¬ niez, na wahania temperatury. Przy pracy wedlug sposobu^ muflowego powstaja sto¬ sunkowo^ wysokie straty metalu w porów¬ naniu z innemi sposobami. Wady Se sa zwlaszcza dotkliwe przy przeróbce pytów tlenku cynkowego, np. przy procesie prze- dmuchowym przeróbki mosiadzu, gdyz py¬ ly te sa nadzwyczaj delikatne i odznacza¬ ja sie bardzo mala waga. Przy przeróbce surowców drugiego ro¬ dzaju sposób muflowy posiada te same wady, gdyz jest kosztowny i powoduje duze straty metalu. Te same wady posia¬ da równiez i znany sposób redukowania surowca, zawierajacego tlenelc olowiu i tlenek cynku, przeprowadzany w zamknie¬ tym piecu elektrycznym z zastosowaniem pokrywy zuzlowej, przykrywajacej suro¬ wiec lacznie z weglem redukcyjnym. Przy stosowaniu tego sposobu zredukowany olów tworzy pod pokrywa zuzlowa kapiel olowiowa. Od czasu do czasu spuszcza sie olów w stanie cieklym z pieca, a do skra¬ plania powstalych przy redukcji par cyn¬ ku stosuje sie skraplacze, umieszczone bezposrednio przy piecu. Cynk i olów o- trzymuje sie w tym przypadku wprawdzie oddzielnie w postaci cieklych metali, jed¬ nak sposób ten nie znalazl z podanych powyzej powodów zastosowania w prak¬ tyce.Proponowano równiez przeprowadza¬ nie redukcji tlenku cynku w taki sposób, aby cynk metaliczny tworzyl sie odrazu w postaci cieklej i mógl byc w tej po¬ staci oddzielony od pozostalosci po re¬ dukcji. Stale poruszajacy sie^ ladunek, skladajacy sie z tlenku cynku i wegla re¬ dukcyjnego, podgrzewa sie w mufli, na¬ stepnie ogrzewa sie zapomoca pradu zmien¬ nego do temperatury, w której cynk pod cisnieniem, panujacem w piecu, jeszcze nie paruje. Nalezy przypisac lacznemu dzia¬ laniu wegla redukcyjnego i pradu zamien¬ nego, iz redukcja cynku odbywa sie juz w tej niewysokiej temperaturze. Nastepnie zawartosc mufli ochladza sie i oddziela ciekly metal od pozostalosci po redukcji w oddzielnem urzadzeniu. Równiez i przy tym sposobie pracy nie mozna uniknac wy¬ sokich kosztów ogrzewania mufli reduk¬ cyjnej.Wytwarzanie cynku metalicznego z rud cynkowych, popiolów cynkowych, tlenku cynku i podobnych materjalów, zawieraja¬ cych cynk, osiaga sie zgodnie z wyna¬ lazkiem w bezposrednio ogrzewanym pie¬ cu przy stosowaniu sposobu wedlug pa¬ tentu Nr 16920. Wedlug tego patentu su¬ rowiec, zawierajacy tlenek cynku, lub tez surowiec, zawierajacy tlenek olowiu, biz¬ mutu lub antymonu z cyna lub niezawie- rajacy cyny oraz ewentualnie jeszcze bar¬ dziej lotne metale, jak cynk, kadm lub ar¬ sen, traktuje sie stalem paliwem wraz z dodatkiem soli potasowcowych, jak sody, boraksu lub szkla wodnego, lub tez z do¬ datkiem zuzla cynowego. Reakcje prowa¬ dzi sie w sposób ciagly w podluznym wal¬ cowym piecu obrotowym lub takim, któ¬ remu nadaje sie niewielka szybkosc obro¬ towa na zmiane w obu kierunkach i przez który przechodza plomienie gazu, przy- czem w strefie redukcji zostaje najpierw zredukowana znaczna czesc wspomnianych tlenków metali do metalu, który czescio¬ wo splywa z jeszcze niestopionego ladun¬ ku. Jednoczesnie w strefie przygotowaw¬ czej w stopniowo podnoszacej sie tempe¬ raturze przeprowadzane sa stopniowo w stan ciekly wymienione dodatki, a metal, zawarty w pozostalosci ladunku, Zostaje oddzielony.Stosownie do wynalazku niniejszego sposób wedlug patentu Nr 16920 jest do¬ stosowany do uzyskiwania cynku. We¬ dlug wynalazku rudy cynkowe, popioly zawierajace cynk, tlenki cynku i podob¬ ne materfaly, zawierajace cynk, sa mie¬ szane ze srodkami redukujacemi i ogrze- — 2 -wane bezposrednio gazami grzejnemi w piecu< przez którego ruch wlasny utrzy¬ muje sie ladunek w ciaglym ruchu, przy- czem ladunek zawiera srodek pochlaniaja¬ cy, który przeciwdziala parowaniu cynku, zredukowanego w ladunku pieca. Duza czesc cynku zostaje zapomoca srodka te¬ go pochlonieta w stanie cieklym, tak iz cynk uzyskuje sie w postaci roztopionego metalu.Jako srodka pochlaniajacego uzywa sie najkorzystniej metalu, w którym cynk sie rozpuszcza albo z którym tworzy on stopy.Zwlaszcza dobrze nadaje sie do tego celu olów, gdyz z jednej strony metal ten wzglednie jego zwiazki nadaja sie do przeprowadzania tego procesu, a z drugiej otrzymywanie cynku ze stopów olowiu z cynkiem jest, fjak wiadomo, latwe do przeprowadzenia.Srodek pochlaniajacy moze byc doda¬ wany do ladunku w postaci metalicznej.W wielu przypadkach korzystnie jest jed¬ nak wytwarzac metal pochlaniajacy w sa¬ mym piecu podczas redukcji, np. przez re¬ dukowanie go z zawierajacych go zwiaz¬ ków, zawartych w ladunku, przyczem do¬ biera sie taki metal, który miesza sie z cynkiem lub tworzy z nim stopy.Jezeli w materjale, zabierajacym cynk i sluzacym do przeróbki sposobem wedlug wynalazku, znajduja sie dostateczne ilo¬ sci innych metali towarzyszacych, czyli stanowiacych czesto ^spotykana domieszke, które mieszaja sie z cynkiem lub tworza z nim stopy, mozna bezposrednio uzyc tych metali jako metalu pochlaniajacego. Wte¬ dy otrzymuje sie metaliczny cynk w po¬ staci stopu z metalami towarzyszacemi.Z tego stopu cynk moze byc otrzymany przez cedzenie, destylacje lub w inny spo¬ sób, albo tez stop zuzytkowuje sie do ce¬ lów odpowiednich w tym stanie, w jakim zostal on otrzymany. Jezeli natomiast sposobem wedlug wynalazku maja byc traktowane np. tlenki cynku lub prazone rudy cynkowe, które wogóle nie zawiera¬ ja innych metali lub zawieraja je w nie¬ dostatecznej ilosci, to miesza sie te pro¬ dukty wyjsciowe np. z dodatkami, zawie¬ rajacemi olów (z metalicznym olpwiem, tlenkiem olowiu i innemi zwiazkami olo¬ wiu), oraz ze stalemi srodkami redykuja¬ cemi, jak drobnym weglem lub kpksem.Mieszanine te laduje sie do rurowego lub bebnowego pieca obrotowego, przez któ¬ ry ladunek przesuwa sie w kierunki} prze¬ plywu lub przeciw kierunkowi przeplywu gazów grzejnych.W pierwszej czesci pieca ladunek zo¬ staje szybko podgrzany, a nastepnie osia¬ ga on strefe redukcji, w której zarówno tlenek cynku lub inne zwiazki cynku, jak i np. dodatki, zawierajace olów (o ile nie sa one dodane w postaci metaliczne}), zostaja zredukowane do metalu. Zjawiska, zachodzace wewnatrz ladunku, mozna so¬ bie mniej wiecej wyobrazic tak, ze pary cynku in statu nascendi w wiekszej czesci rozpuszczaja sie w metalu pochlaniaja¬ cym, w tym przypadku w olowiu, wytwa¬ rzanym jednoczesnie lub dodanym w po¬ staci metalicznej. Stop, powstajacy w ten sposób, oddziela sie wreszcie w piecu cal¬ kowicie od innych czesci ladunku, które sa z pieca usuwane np. w stanie nawpól stopionym lub stopionym calkowicie. Stop cynku z olowiem zbiera sie w najnizszem miejscu pieca i stamtad jest wydalany co pewien czas. Zaleznie od panujacego w piecu ciagu, temperatury i podobnych wa¬ runków mniej lub bardziej znaczna czesc zredukowanego cynku ulatnia sie. Ta czesc cynku uchodzi z ladunku w postaci pary cynkowej i wychodzi z pieca wraz z gaza¬ mi grzejnemi. Te pary cynkowe utleniaja sie calkowicie lub czesciowo i sa zbierane w postaci pylu w urzadzeniach, oddziela¬ jacych lotny pyl od gazów. Pylu tego do¬ daje sie zpowrotem do mieszaniny, podda¬ wanej redukcji, lub tez stosuje sie go do innego uzytku, np. do wyrobu farby. _ 3 —Z roztopionego stopu cynku z olowiem oddziela sie cynk od olowiu w znany spo¬ sób np. przez cedzenie. Praktycznie bio- ract oddzielony od cynku olów moze byc zpowrotem uzyty jako dodatek do na¬ stepnych ladunków.Wydajnosc metalicznego cynku moze byc znacznie powiekszona przez dodanie do redukowanej mieszaniny cial latwo- topliwych, jak np. tlenków lub wodorotlen¬ ków potasowcowych, odpowiednich soli potasowcowych lub innych cial o niskim punkcie topliwosci. Wskutek tego ladu¬ nek wkrótce po zaladowaniu go do pieca tworzy ciastowata mase, przez co sklad¬ niki mieszaniny utrzymuje sie w stanie do¬ brego zmieszania. Redukcja cynku i meta¬ lu pochlaniajacego przebiega lepiej, gdy metal pochlaniajacy jest dodawany w po¬ staci tlenku; równiez wtedy polepsza sie rozpuszczanie sie cynku w metalu pochla¬ niajacym i wreszcie utrudnione zostaje parowanie cynku z otrzymywanego stopu, gdyz ladunek tworzy dobre pokrycie sto¬ pu, zawierajacego cynk.Poza tern wyniki stosowania sposobu wedlug wynalazku sa w duzym stopniu zalezne od warunków, panujacych w pie¬ cu. Przedewszystkiem jest rzecza korzyst¬ na, aby w piecu utrzymywana byla atmo¬ sfera redukujaca, a przynajmniej obo¬ jetna. Trzeba np. dbac o to, azeby ciag w piecu nie byl zbyt duzy, a otwór wypu- stowy pieca byl mozliwie niewielki. Sto¬ suje sie równiez i inne znane srodki, któ¬ re polepszaja tworzenie sie redukujacych gazów przez reakcje gazów piecowych z paliwem, zawartem w ladunku.Zredukowany cynk moze byc tez chroniony przed parowaniem z ladunku zapomoca innych srodków, niz rozpuszcza¬ nie go w metalu lub podobnym srodku, np. zapomoca materjalów, zawartych w ladunku i zatrzymujacych cynk np. przez pochlanianie go. W ten sposób dzialac moze np. juz wegiel lub czesci skladowe ladunku, niezawierajace metalu. Do tegoz celu moze równiez sluzyc proste skrapla¬ nie sie pary cynkowej na czesciach ladun¬ ku, posiadajacych temperature nizsza od punktu wrzenia cynku.Jako srodki redukujace moga byc u- zyte tez materjaly, które wogóle znajduja zastosowanie w metalurgji cynku. Ilosc srodków redukujacych, która dodaje sie na poczatku procesu redukcji, winna byc dosc znaczna, wynosi ona np. od 30 do 60%, gdyz okazalo sie, ze przy duzych ilosciach dodawanych srodków redukuja¬ cych osiaga sie najwieksza wydajnosc metalu.Co sie tyczy wydajnosci otrzymywa¬ nia cynku metalicznego w postaci stopu, to np. z ladunku 1000 kg, zawierajacego 470 kg (Sn + Pb + Sb) oraz 270 kg Zn ctrzymano 575 kg stopu, zawierajacego 20% Zn, czyli 115 kg Zn. Wydajnosc cyn¬ ku, uzyskanego w postaci stopu, wyniosla wiec w tym przypadku 42%. Wydajnosc cynku mozna jeszcze powiekszyc przez po¬ wiekszenie ilosci metalu pochlaniajacego, dodawanego do ladunku.Sposób wedlug wynalazku niniejszego w duzym stopniu zabezpiecza cynk od pa¬ rowania w stanie in statu nascendi i po¬ zwala na otrzymywanie cynku w postaci stopu, który zawiera znaczna czesc za¬ wartosci cynku w ladunku. PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób otrzymywania cynku z rud cynkowych, popiolów zawierajacych cynk, tlenków cynku i podobnych materjalów, zawierajacych cynk, wedlug patentu Nr 16920, znamienny tern, ze materjal zawie¬ rajacy cynk, zaladowany do pieca wraz z materjalami redukujacemi, utrzymuje sie w stalym ruchu, powodowanym przez wla¬ sny ruch pieca, i ogrzewa sie bezposred¬ nio gazami grzejnemi, przyczem ladunek pieca zawiera srodek pochlaniajacy, prze- - 4 —ciwdzialajacy parowaniu zredukowanego cynku z ladunku.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. lf znamien¬ ny tern, ze srodek pochlaniajacy wytwa¬ rza sie w piecu podczas reakcji, np. przez redukowanie metalu ze zwiazków, zawar¬ tych w ladunku, przyczem obiera sie me¬ tal, który tworzy stopy z cynkiem.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 — 2, zna¬ mienny tern, ze jako metal pochlaniajacy stosuje sie olów.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tern, ze stosuje sie piec w postaci walcowego pieca obrotowego, przez który przeplywaja gazy grzejne w kierunku przesuwu ladunku lub w kierunku od¬ wrotnym.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tern, ze do ladunku dodaje sie zwiazków potasowców, np. tlenku lub wo¬ dorotlenku sodu, albo soli potasowco- wych lub innych latwotopliwych materja- lów w takich ilosciach, iz ladunek w wiek¬ szej czesci pieca tworzy ciastowaia mi¬ se.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1 — 5, zna¬ mienny tern, ze pozostalosci ladunku, od¬ dzielone od metalu, sa stapiane na krótko przed usunieciem ich z pieca.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1 — 6, zna¬ mienny tern, ze w piecu utrzymuje sie atmosfere redukujaca, która uzyskuje sie przez utrzymywanie w piecu niewielkiego ciagu, tak iz gazy piecowe z redukujacym weglem, zawartym w ladunku, moga two¬ rzyc gazy, dzialajace redukujaco, jak np, tlenek wegla i wodór.
8. 8. 3posób wedlug zastrz. 1 — 7, zna¬ mienny tern, ze jako srodek pochlaniajacy stosuje sie metale, dodawane do ladunku w stanie metalicznym. „B er ze liu sH Metallhutten - Gesellschaft mit beschrankter Haftung. Zastepca: Inz. J. Wyganowski, rzecznik patentowy. bruk L. Boguslawskiego i Ski, WarszaMrA. PL