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Gewinnung von Zink aus oxydischen Erzen. Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren zur Gewinnung von Zink aus seinen oxydischen Erzen.
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Bei den bisher in der Industrie gebräuchlichen Verfahren wird die
Reduktion des Zinkoxydes im allgemeinen in von außen beheizten Retorten ausgeführt.
Da diese Retorten aus feuerfestem Material bestehen, das die Wärme nur schlecht
durchläßt, sind diese Verfahren wenig wirtschaftlich, da hierbei auf die Tonne,
an gewonnenem Metall bezogen, ein sehr hoher Kohlenverbrauch stattfindet.
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Das vorliegende Verfahren vermeidet diese Unzuträglichkeiten, wenigstens
hinsichtlich der Gewinnung von Zink aus oxydischen Erzen; es arbeitet wirtschaftlicher
und schafft die Möglichkeit, den Kohlenverbrauch auf ein Minimum herabzusetzen.
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Ebenso wie die bisher bekannten Verfahren, die sogenannten »Fällungsverfahren«,
die zur Gewinnung des Zinks aus seinen sulfidischen Erzen dienen, macht auch die
neue Arbeitsweise von einem Bade geschmolzenen Eisens Gebrauch; sie unterscheidet
sich aber durchaus von den bekannten Verfahren durch die Rolle, die das geschmolzene
Eisen dabei spielt.
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Bei den bisherigen Fällungsverfahren hat das Eisen die Aufgabe, in
die Reaktion einzutreten, um den im Erz enthaltenen Schwefel zu binden und das Zink
zu fällen.
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Bei dem vorliegenden neuen Verfahren wird das geschmolzene Eisen dagegen
dazu benutzt, um als Wärmeträger zur Zuführung der nötigen Wärme zum Erz bzw. zum
Reduktionsvorgang, und um als Zubringmittel für das reduzierende Material, z. B.
für die Kohle, zu dienen.
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Wenn es auch bisher schon bekannt gewesen ist, Gußeisen, das einen
geringen Gehalt an Kohlenstoff aufweist, als Badmaterial zu benutzen, so wurde doch
bei diesem bekannten Verfahren nur ein verschwindend geringer Teil des Reduktionsstoffes
von dem Metallbad geliefert. Infolge der tatsächlichen Unmöglichkeit, den Kohlenstoff
des Gußeisens zu benutzen, wurde bei diesem Verfahren gleichzeitig mit dem Zinkerz
auch Kohle in das Gußeisenbad eingeführt. Hierdurch aber destillierte die Kohle
auch gleichzeitig mit den Zinkdämpfen über und verhinderte die Gewinnung eines reinen
Zinkmetalls.
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Bei dem vorliegenden. Verfahren wird dagegen in zwei Stufen gearbeitet,
indem zunächst in einem Ofen der Kohlenstoff in dem Eisenbade, das auf passende
Temperatur gebracht ist, aufgelöst wird und sodann in einem zweiten Ofen die Zinkerze
in das kohlenstoffhaltige Eisenbad eingeführt werden, wobei unter dem Einfluß der
durch das Eisen mitgeführten Wärme durch den Kohlenstoff die Reduktion bewirkt wird,
ohne- daß das Eisen an der Reaktion chemisch mitwirkt. Hierauf wird das Eisenbad
zwecks Wiedererhitzung und neuer Beladung mit Reduktionsmittel in den ersten Ofen
zurückgeführt.
Diese Arbeitsweise unterscheidet sich also von den
bisher bekannten Verfahren durch den Umstand, daß sich das Eisen in keiner Weise
an der Reaktion beteiligt, wie das z. B. bei den bisher bekannten Verfahren der
Fall ist, bei denen das Eisen etwa zur gleichen Zeit mit anderen in Reaktion tretenden
Stoffen, z. B. komplexen Erzen, die bekanntlich Zinksulfid und Zinkoxyd nebeneinander
enthalten, gemischt wird, um dann durch eine äußere Wärmequelle auf die Reaktionstemperatur
gebracht zu werden.
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Man kann die neue Erfindung z. B. auf folgende Weise ausführen: Das
zu reduzierende oxydische Zinkmaterial wird in ein Bad von geschmolzenem Eisen gebracht,
das bereits Kohle gelöst enthält. Dieses Eisenbad wird auf einer Temperatur von
ungefähr i 5oo° gehalten, derart, daß unter der Einwirkung der Wärme des Bades das
Zinkoxyd durch die Reduktionswirkung der im Bade enthaltenen Kohle zerlegt wird,
wobei Zink in Dampfform und Kohlenoxyd abstreichen. Die Zinkdämpfe werden in bekannter
Weise aufgefangen und kondensiert, um das Zink als Metall zu gewinnen. In dem Maße,
wie die Reduktion fortschreitet, vermindert sich die Menge der im Eisenbad gelöst
enthaltenen Kohle und nimmt die im Bade aufgespeicherte Wärme ab, so ' daß die Regenerierung
des Bades, d. h. die Zuführung neuer Kohle und neuer Wärme, notwendig wird. Zu diesem
Zweck wird das Bad, das so schon einmal zur Reduktion benutzt wurde, in einen Ofen
überführt, indem es wieder auf die notwendige Temperatur gebracht wird und ihm Wärme
und Kohle zugesetzt wird. Darauf wird das Bad wieder in den Reaktionsofen zurückgebracht,
neues Zinkoxyd hinzugefügt, und die Reduktion im Eisenbade beginnt wieder von neuem.
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Der Arbeitsvorgang, der so geleitet werden kann, daß er kontinuierlich
verläuft, geht also in zwei Stufen vor sich: Erstens gibt es eine Reduktionsstufe,
während der das Zinkoxyd aus dem Eisenbade die für die Reduktion notwendige Wärme
aufnimmt und gleichzeitig der Einwirkung des Reduktionsmittels unterworfen wird,
und zweitens eine Regenerierungsstufe für das Bad, während der das Bad wieder auf
die zu Beginn des Arbeitsvorgangs herrschende Temperatur gebracht wird und gleichzeitig
der Gehalt an Kohle auf die ursprüngliche Höhe ergänzt wird.
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Man kann die Regenerierung des Eisenbades auf verschiedene Weise ausführen,
z. B. nach dem Prinzip des Martinofens, in dem das Eisen erhitzt und dabei die notwendige
Kohle zugesetzt wird, sei es, daß man mit Gas heizt, sei es durch direkte Verbrennung
pulverisierter Kohle. Man kann die Regenerierung aber auch nach dem Prinzip des
Thomas-Bessemer-Prozesses vornehmen durch Zuführung eines Gemisches von Luft und
Kohle in das Eisenbad, indem man dabei Kohle im überschuß verwendet, derart, daß
ein Teil der Kohle verbrannt wird, während der andere Teil im Bade in Lösung geht.
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Dieses Verfahren läßt die direkte Einwirkung der ganzen notwendigen
Reaktionswärme zu, ohne daß eine Scheidewand aus feuerfestem Material hindernd dazwischensteht,
so daß also die Ausnutzung der vollen direkten Wärme möglich wird, wobei man gleichzeitig
in weitgehendem Maße die Verluste an Zink vermeidet, die die bisher üblichen Verfahren
mit sich brachten. Gleichzeitig sind die Verluste an Eisen so gering, daß sie praktisch
außer Betracht bleiben können; denn die Untersuchung hat gezeigt, daß das Eisen
nur als Träger des Reduktionsmaterials dient und in keiner Weise an der Reaktion
teilnimmt, nicht in die Schlacke geht und, nach Regenerierung, nahezu vollständig
wieder für die Fortsetzung des Verfahrens zur Verfügung steht. übrigens verläuft
die Reaktion ganz besonders energisch, weil die Kohle sich in Lösung befindet und
damit in besonders wirksamer Form vorliegt. Infolgedessen wird das Zink vollständig
,abgetrieben und die Ausbeute sehr gesteigert.