DE668422C - Verfahren zur ununterbrochenen Zinkgewinnung in stehenden Reduktionsraeumen - Google Patents

Description

Zahlreiche Versuche, zinkhaltige Rohstoffe in der stehenden Muffel in ununterbrochener Arbeitsweise zu verhütten, sind an den verschiedensten Schwierigkeiten gescheitert. Die wenigen Verfahren, welche eine praktische Bedeutung gegenüber der bisher üblichen Verhüttung bei unterbrochenem Betrieb in der liegenden Muffel erhalten haben, weisen immer noch gewisse Mängel auf, welche das Herstellungsverfahren erschweren und verteuern. Mit den guten Erfahrungen, welche Siliciumcarbidformteile als hochfeuerfester, gut wärmeleitender Baustoff brachten, kann man die wichtige Frage nach einem geeigneten Muffel-

t s baustoff als befriedigend beantwortet betrachten. Die andere wichtige Aufgabe, eine einwandfreie Abführung der Reduktionsgase aus dem beheizten Muffelraum in die Verdichtungsanlage ■zu schaffen, ist zwar auf verschiedene Weisen gelöst worden. Diese Lösungen sind aber noch nicht frei von Mängeln und Schwierigkeiten. Stehende, im Querschnitt rechteckige Muffeln sind schon ihrer ganzen Höhe nach durch zwei für Zinkdämpfe durchlässige, feststehende Scheidewände in drei Räume geteilt worden, von denen die beiden äußeren, die oben und unten offen waren, die Beschickung aufnahmen, während der innere, oben und unten gegen die Außenluft abgeschlossene als Sammelraum und Abführung für die Zinkdämpfe diente. Die Öffnungen der Scheidewände setzen sich jedoch leicht zu und sind für eine Reinigung schwer zugänglich, so daß Betriebsstörungen sehr häufig und nur schwierig zu beseitigen sind.

Die gleichen Nachteile hat der Ersatz der durch derartige Scheidewände gebildeten Einrichtung durch für die Metalldämpfe durchlässige Kerne aus gelochten Hohlkörpern, ζ. B. Röhren oder Säulen aus porösen Stoffen, wie Koksbrocken, Porzellanscheiben oder Schamottestücken, die, an ihrem unteren Ende auf Auflagen ruhend, feststehend in der Muffel angeordnet waren. Auch durch diese Mittel wurde keine brauchbare Abführung der Zinkdämpfe aus der Muffel erreicht. Die des weiteren vorgeschlagene Brikettierung der aus geröstetem Erz und Reduktionkohle bestehenden Beschickung mit nachfolgender Verkokung ist teuer und muß für jede Erzsorte durch Versuche neu gelöst werden. Nur geeignet geformte, feste Erz-Kohle-Brikette ergeben in der stehenden Muffel eine genügend lockere Lagerung für die Ableitung der gasförmigen Reduktionserzeugnisse in die Verdichtungsanlage. Sie stellen aber auch der Wärmeleitung infolge der geringen Zahl ihrer Berührungsstellen mit noch dazu nur kleinen Flächen einen hohen Widerstand entgegen und vergrößern dadurch den Aufwand an Beheizung.

Durch die Erfindung gelingt es, diese Übelstände zu beseitigen.

Sie besteht darin, daß für die ununterbrochene Zinkgewinnung in stehenden Räumen eine Muffel benutzt wird, deren oberer Teil etwa bis herab zum Heizraum durch zwei aufrechte Wände in drei Räume geteilt ist, von denen der mittlere Raum mit groben, hitzebeständigen, von Zinkdämpfen unangreifbaren, nicht verschlackenden Stücken und die beiden seitlich

von ihm gelegenen Räume mit einer Mischung von zinkhaltigen Stoffen und Reduktionsmitteln beschickt werden, und daß die Zink-. dämpfe, die im beheizten Teil der Muffel ⁰ stehen, durch die aus groben beständigen Stii bestehende und infolgedessen gut gasdu: lässige, in der Mitte niedergehende Säule in ei Verdichtungsvorrichtung abgeleitet werden, während die Rückstände aus der zinkhaltigen ίο Beschickung und das stückige, nicht zinkhaltige Material unten aus dem Reduktionsschacht ständig oder absatzweise abgezogen werden. Z. B. wird erfindungsgemäß der oberhalb der Heizzone gelegene Abschnitt einer im Querschnitt rechteckigen Muffel oder ein Teil desselben durch Zwischenwände vorzugsweise in drei senkrechte Räume aufgeteilt, so daß je eine Beschickungssäule an den beiden Längswänden des Schachtes liegt und eine dritte Säule, die sich in der Mitte der Muffel über die ganze Höhe des Schachtes erhält, von diesen beiden Seitensäulen eingeschlossen wird. Für die Zwischenwände sind Traggewölbe innerhalb der Muffel vorgesehen, die sieh bei dieser Art der Ausführung vorteilhaft unmittelbar über dem beheizten Muffelteil befinden, so daß eine Verankerung der Gewölbe keine Schwierigkeiten bietet. Zweckmäßig an derselben Stelle, also über dem beheizten Muffelteil, wird in der einen Muffelwand des mittleren Raumes eine Öffnung für den Anschluß an den Verdichter ausgespart. Diese Öffnung kann aber auch höher oder tiefer liegen.

Die Höhe des in drei Räume aufgeteilten 35-oberen Teiles der Muffel, des sogenannten Beschickungsschachtes, oberhalb des Heizraumes des Ofens wird zweckmäßig so groß gewählt, daß eine Vortrocknung der Beschickung und eine genügende Erhitzung gewährleistet ist. Die gesamte Muffel wird zweckmäßig aus gut wärmeleitenden Baustoffen, insbesondere SiIiciumcarbidsteinen, aufgebaut oder aus den gleichen Baustoffen auf andere Art., z. B. durch Stampfen und ähnliche formgebende Arbeit, oder nur aus einem einzigen oder aus wenigen großen Stücken, hergestellt. Eine Wärmeschutzschicht an den Außenwänden des Beschickungsschachtes fördert Trocknung und Vorwärmung der Beschickung. Die im mittleren, oben durch die beiden Scheidewände gebildeten Raum befindlichen grobkörnigen, sich im Feuer nicht oder wenig verändernden Stücke werden zweckmäßig z.B. durch Abhitzegase des Feuerraumes außerhalb des Beschickungsschachtes vorgewärmt. Die Korngröße der Stücke beträgt etwa 50 bis 100 mm, kann aber auch noch in weiteren Grenzen schwanken. Die Stücke können je nach Art des Erzes aus Koks, vorzugsweise doppelt gegartem Koks, Siliciumearbidformstücken, Porzellan, Quarzitsteinen (Grobkies) oder Mischungen dieser Stoffe oder ähnlichen Werkstoffen bestehen. Die Form und Korngröße . muß derart sein, daß eine möglichst lockere und durchlässige Lagerung der mittleren Beschik- <>5 K-kungssäule erreicht wird, z.B. kann Ring-, ·< Kugel-, Tetraeder-, Würfelform, kantige Stücki'-iorm o. dgl. in einigermaßen gleicher Stückgröße gewählt werden.

Die beiden seitlich' gelegenen Räume des Beschickungsschachtes werden mit einem Erz-Reduktionskohle-Gemisch, wie es für die liegende Muffel üblich ist, beschickt. Es kann also jedes beliebige zinkhaltige Gut, z. B. Rösterz, Zinkasche. Zinkoxyd oder ein Gemisch dieser Stoffe mit den üblichen Reduktionsmitteln, z. B. Koksgrus in geeigneter Korngröße, in bekannter Weise hergestellt, ohne weiteres der Muffel als Beschickung aufgegeben werden. Der Abschluß, der Beschickungsöffnungen kann in gebräuchlicher und bekannter Weise geschehen. Die Entleerung der Muffel erfolgt an ihrem unteren Ende z. B. mittels eines eisernen, gekühlten Ansatzes, der den Massen des Muffelquerschnittes entspricht, oder in anderer an sich bekannter Weise. An dieser Stelle werden sowohl die Räumasche der seitlichen Beschikkungssäulen als auch der beständige Stoff der mittleren Beschickungssäule gleichmäßig abgezogen. Durch Absiebung ■ kann der grobkörnige Stoff der mittleren Beschickungssäule immer wieder gewonnen und verwendet werden. Das Austragen der ausgebrannten Beschickung aus dem eisernen Ansatz geschieht fortlaufend oder in Zeitabständen, mechanisch, z. B. durch Walzen, oder von Hand. Die Stärke der an den Muffellängswänden heräbgleitenden Beschickungssäulen aus Kohle und Erz muß so gewählt werden, daß ein vollständiges Ausbrennen bei der gewählten Muffelhöhe und Ofentemperatur gewährleistet ist. Sie kann durchschnittlich etwa Io bis 20 cm betragen. Die locker liegende mittlere Säule aus beständigem, grobkörnigem Stoff muß so dick gewählt werden, daß ein Übertritt der Zinkdämpfe an jeder Stelle der Muffel aus den seitlichen Säulen in die mittlere Säule und innerhalb dieser nach der Ableitung in den Verdichter z.B. nach oben möglich ist. Im allgemeinen genügt eine Dicke von 20 bis 40 cm.

Die Ausnutzung der Wärme ist bei dem Verfahren gemäß der Erfindung besser als bei den bisher bekannten Verfahren; denn das ErzKohle-Gemisch leitet infolge der innigeren Berührung die Wärme besser. Es ist auch nicht notwendig, die Mitte des Muffelraumes auf dieselbe Temperatur zu erhitzen wie die Muffelaußenwand, da die den mittleren Raum füllenden Stoffe nicht metallführend sind, sondern lediglich eine Temperatur aufweisen müssen, welche ein ungehindertes Abströmen des Zinkdampfes nach oben in den Verdichter ermöglicht. Es ist

deshalb auch nicht notwendig, den beheizten Teil der Muffel sehr hoch zu bauen. Man kann im allgemeinen mit etwa 4 m beheizter Muffelhöhe auskommen. Die Länge der Muffel »kann die übliche sein, z. B. 1,5 bis 3 m betragen; Bei einer derartigen Anordnung läßt sich auch die Beseitigung von Ansätzen, Brückenbildung usw. im Muffelschacht mit eisernem Gezähe (Stangen) von der Beschickungsbühne aus ohne weiteres durchführen, ohne daß eine zeitweise Außerbetriebsetzung der Muffel für diese Arbeiten erforderlich wäre.

Durch die Erfindung wird eine Verbüligung des Verhüttungsverfahrens, eine Erniedrigung der Anlagekosten sowie die Eignung der Muffel für alle vorkommenden Rohstoffe erreicht, insbesondere kann auch jede Brikettierung oder besondere Vorbehandlung der Beschickung vermieden werden.

In der Zeichnung ist eine für das Verfahren gemäß der Erfindung geeignete Vorrichtung beispielsweise dargestellt. Abb. 1 ist ein senkrechter Längsschnitt lediglich durch den oberen Teil des stehenden Reduktionsraumes; Abb. 2 ist ein Schnitt nach Linie A-A in Abb. 1. α ist der aus Siliciumcarbidsteinen aufgebaute Reduktionsraum, dessen Wände a_x oberhalb des Heizraumes nach außen durch eine Schutzschicht % gegen Wärmestrahlung geschützt sind und in den Wände c auf verankerten Gewölbebogen δ eingebaut sind, die den oberen Teil des Reduktionsraumes in die seitlichen Räume d_x und d_z und den mittleren Raum e unterteilen, f sind Durchlaßschlitze für Zinkdämpfe und Reduktionsgase. Die Schlitze f sind in Ansätzen der entsprechend geformten Siliciumcarbidwölbsteine gebildet, g ist der Abzug nach dem Verdichter, h ist ein Deckel, der den mittleren Schacht e gasdicht nach außen abschließt. Statt des Deckels können auch bekannte andere Verschlüsse oder Schleusen vorgesehen sein. In der gleichen Weise können auch die Schächte d_x und d_z gegen die Außenluft abgeschlossen seinr Oft genügen aber als Gasabschluß nach außen schon die Gutsäulen, die sich im obersten Teil dieser Schächte befinden. Der Betrieb erfolgt in der Weise, daß die seitlichen Schächte d₁ und d₂ mit der Reduktionsmischung ständig gefüllt gehalten werden, während der mittlere Schacht e das grobstückige, indifferente Material aufnimmt, das ebenfalls ständig nachgefüllt wird. Die Zinkdämpfe und Reduktionsgase, welche sich aus der Reduktionsmischung in der Heizzone bilden, ziehen durch den mittleren Schacht und den Abzug g in den Verdichter.

Die Ausbildung der stehenden Muffel, durch die erflndungsgemäß mit einfachen und verhältnismäßig bequem herstellbaren Einbauten ein guter Gas- und Zinkdampfabzug aus der Beschickung geschaffen wird, kann auch noch in mancher Hinsicht abgeändert werden.

Statt einen im Querschnitt rechteckigen Reduktionsraum oben in drei Schächte zu unterteilen, kann z. B. auch ein im ganzen Querschnitt runder, ovaler oder vielseitig geformter Reduktionsraum gewählt werden, in dem oben ein entsprechender mittlerer Raum durch einen zylindrischen, ovalen oder vieleckigen Einbau abgetrennt ist, der mit dem grobstückigen, den Abzug der Dämpfe und Gase gewährleistenden Gut gefüllt wird. In diesem Falle umgibt diesen mittleren Schacht ein ringförmiger bzw. entsprechend dem Muffelquerschnitt geformter Raum für die Reduktionsmischung. -

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur ununterbrochenen Zinkgewinnung in stehenden Reduktionsräumen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Muffel benutzt wird, deren oberer Teil etwa bis herab zum Heizraum durch zwei aufrechte Wände in drei Räume geteilt ist, von denen der mittlere Raum mit groben, hitzebeständigen, von Zinkdämpfen unangreifbaren, nicht, verschlackenden Stücken und die beiden seitlich von ihm gelegenen Räume mit einer Mischung von zinkhaltigen Stoffen und Reduktionsmitteln beschickt werden, und daß die Zinkdämpfe, die im beheizten Teil der Muffel entstehen, durch die aus groben beständigen Stücken bestehende und infolgedessen gut gasdurchlässige, in der Mitte niedergehende Säule in eine Verdichtungsvorrichtung abgeleitet werden, während die Rückstände aus der zinkhaltigen Beschickung und das stückige, nicht zinkhaltige Gut unten aus dem Reduktionsschacht ständig oder absatzweise abgezogen und zweckmäßig durch Sieben des gesamten Austrages die groben Stücke der Mittelschicht für erneute Verwendung wiedergewonnen werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen