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Verfahren zur Gewinnung von Zink aus zinkhaltigem Gut Zinkhaltiges
Gut, wie z. B. Muffelrückstände, Bleischachtofenschlacken, zinkhaltige Kiesab-Brände,
zinkhaltige Kupfer- und Bleierze od. dgl., wird heute vorzugsweise nach dem Wälzverfahren
entzinkt. Man gewinnt dabei das Zink in Form von Oxyd. Auch den Schachtofen hat
man schon in vielen Fällen für die Verarbeitung von solchem Gut herangezogen, um
den nichtflüchtigen Stoff sofort in schmelzflüssiger, gegebenenfalls metallischer
Form gewinnen zu können. Solche Schachtöfen wurden mit offener Gicht betrieben,
wobei durch den Zutritt von Luft die Kohlenoxydgase verbrannt und das Zink in Zinkoxyd
restlos verwandelt wurde. Man hat auch schon zinkhaltiges Gut unter Verflüchtigung
des Zinks in Hochöfen bder schachtofenähnlichen Gaserzeugern verarbeitet und aus
den brennbaren Gasen den Staub mit Wasser oder sonstigen Abscheidern niedergeschlagen,
um das Gas verwenden zu können. In solchen Fällen erhielt man einen an der Luft
leicht entzündlichen Staub, den man nach dem Abbrennen in üblicher Weise auf Zink
verhüttete. Bei allen diesen Verfahren ist nur das nichtflüchtige Metall sofort
in metallischer Form zu gewinnen, während das aus den Abgasen gewonnene zinkhaltige
Gut einem weiteren Reduktionsverfahren unterworfen werden mußte.
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Durch die Erfindung gelingt es, einen großen Teil des im Flugstaub
enthaltenen Zinks unmittelbar in metallischer Form zu gewinnen,
d.
h. ohne anschließende Reduktion. Erfindungsgemäß wird das Verflüchtigungsverfahren
in stark reduzierender Atmosphäre z. B. durch entsprechende Erhöhung des Kokssatzes
im Schachtofen so geleitet, daß aus der Beschickung das Zink praktisch vollständig
ausgetrieben wird und zum größten Teil in metallischer Form in die Abgase übergeht.
Aus den stark reduzierenden Gasen wird das Zink als Zinkstaub trocken abgeschieden
und in reduzierender oder neutraler Atmosphäre so weit gekühlt (z. B. unter 8o°,
vorteilhaft unter 3o'-'C), daß der Zinkstaub sich mit Luft ohne besonders starke
Oxydationserscheinungen in Berührung bringen läßt, sich also dabei nicht mehr entzündet.
Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, daß durch die Vereinigung an sich
bekannter Maßnahmen, nämlich durch Verflüchtigung des Zinks in einer stark reduzierenden
Ofenatmosphäre, durch darauffolgende Kühlung des erhaltenen Flugstaubes in reduzierender
oder neutraler Atmosphäre, vorzugsweise bis auf unter 8o', und durch anschließende
Behandlung zweckmäßig in einer außenbeheizten Drehtrommel der Staub zum größten
Teil als schmelzflüssiges Zink gewonnen werden kann.
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Zum Beispiel werden zinkhaltige Eisenerze im Hochofen mit einem Kokssatz
niedergeschmolzen, der etwa .Io bis 6o °i, über dem normalen Kokssatz für Eisenerze
liegt. Auf diese Weise gelingt es, das im Gut enthaltene Zink nicht nur aus dem
Ofen in das Gichtgas überzuführen, sondern auch einen sehr geringen Kohlendioxydanteil
im Gas sicherzustellen. Eine restlose Gewinnung von Zink in Form von Zinkstaub ist
natürlich nicht möglich, weil das im Hochofen entstehende Kohlendioxyd sowie derWasserdampf
bei der Abkühlung eine nachträgliche Oxydation des metallischen Zinkdampfs hervorrufen.
Durch die erfindungsgemäß anschließende trockene Abscheidung wird jede weitere Oxydation
bei der mit der Abscheidung verbundenen Kühlung vermieden. Ein derart gewonnener
Staub verliert bei der nachfolgenden Kühlung seine pyrophoren Eigenschaften und
läßt sich dann ohne weiteres nach dem Ausschmelzverfahren auf metallisches Zink
verarbeiten. Das bei der Abscheidung vorhandene oxydischeZink wird bei diesem Ausschmelzverfahren
selbstverständlich nicht reduziert, sondern muß auf dem üblichen Wege verarbeitet
werden. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, einen höheren Gehalt
der Beschickung an Chloriden zu vermeiden, da durch anwesende Chloride die Ausbeute
an metallischem Zink wesentlich herabgesetzt wird. Auch soll der Flugstaub möglichst
trocken in die Drehtrommel gelangen, in der das Zink ausgeschmolzen wird.
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Außer Hoch- und Schachtöfen können für das Verfahren gemäß der Erfindung
auch andere Öfen, z. B. Schlitzrostkonvertoren, Drehrohröfen, Elektrohochöfen und
ähnliche Öfen, verwendet werden. Voraussetzung ist hierbei natürlich, daß die Verflüchtigung
so erfolgt, daß metallisches Zink und stark reduzierende Gase entstehen. Elektroschachtöfen
und ähnliche Öfen, die bei der Verarbeitung von zinkhaltigem Gut das Zink in Form
von Metalldampf liefern, bei denen aber ein Niederschlagen des Zinkdampfes zu metallischem
Zink bisher nicht möglich war oder auf erhebliche Schwierigkeiten stieß, sind verwendbar
in der Weise, daß die festen Körper aus den Ofengasen in Staubform niedergeschlagen
werden und der trockene Staub nach entsprechender Abkühlung dem Ausschmelzen auf
metallisches Zink unterworfen wird.
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Bei manchen Ausgangsstoffen lassen sich bei Verwendung von Schachtöfen
Ansätze an der Gicht nicht immer restlos vermeiden. In solchen Fällen hat man sich
oft damit geholfen, daß man der Beschickung Kochsalz zusetzte, um die Zinkkrusten
an der Gicht in leichtflüchtiger Form als Zinkchlorid bzw. Oxychlorid entfernen
zu können. Eine solche Arbeitsweise ist bei der Erfindung nachteilig, weil entsprechend
dem Zusatz von Chlorid die Gewinnung von metallischem Zink auf direktem Wege absinkt.
Man kann sich aber bei dem Verfahren gemäß der Erfindung leicht in der Weise helfen,
daß verschließbare Arbeitsöffnungen im Hochofenmantel in der Nähe der Gicht vorgesehen
werden. Die Ansätze, die sich bei dem Verfahren der Erfindung im oberen Teil des
Ofens manchmal noch bilden können, werden dann in gewissen Zeitabständen, z. B.
von etwa 6 bis 8 'Wochen, entfernt, indem man die Gicht niedergehen läßt, die Ansätze
abstößt und durch die Öffnungen aus dem Ofen entfernt, so daß Betriebsstörungen
nicht mehr zu befürchten sind.
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Nachstehend werden zwei in einem Versuchsbetrieb ausgeführte Versuche
näher beschrieben. Von diesen betrifft Beispiel i eine Ausführungsweise des Verfahrens
der Erfindung, die erkennen läßt, wie sie mit Erfolg durchgeführt werden kann. Beispiel
2 betrifft eine abgeänderte Ausführungsweise, bei der die für die Erfindung wesentliche
stark reduzierende Atmosphäre bis zur Niederschlagung und raschen Abkühlung des
Zinkstaubs nicht aufrechterhalten und infolgedessen der erstrebte Erfolg der Erfindung
nicht erzielt wurde.
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Beispiel i Gesinterte Röstblende (6o"/, Zn 0) in der Körnung von 8
bis 30 mm wurde mit der gleichen Menge Koks in der Körnung von io bis
30 mm gemischt und einem Schachtofen von i,i m Länge aufgegeben. Der Gasabzug
befand sich seitlich 0,85 m über der Düsenebene. Es
wurde
so viel Luft in den Ofen geblasen, daß die abziehenden Gase beim Austritt aus dem
Ofen eine Temperatur von etwa 700° haben. Der Zinkgehalt lag zwischen 4 bis 5 Volumprozent.
Das Abgas enthielt nur 2,6 °/o CO,
gegenüber 9 bis 12 °/o beim Gichtgas des
Eisen-Hochofens. Es war also stark reduzierend, da es außerdem etwa 31 °/o
CO, Rest Stickstoff enthält.
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Das 7oo° heiße Abgas wurde nach dem Verlassen des Ofens in einem Röhrenkühler
rasch abgekühlt und der Staub niedergeschlagen. Seine Zusammensetzung war: 77,4
°/o met. Zink, 88,7 °/o Ges.-Zink, 14,2)/, Zn0.
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Das Schüttgewicht des gerüttelten Staubes betrug 2,6 bis 3,1. Dieser
Staub wurde in einer Ausschmelzvorrichtung bei etwa 6oo° behandelt und dabei rd.
9o °/o des vorgelegten met. Zinks in flüssigem Zustand erhalten.
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Beispiel e In einem weiteren Versuch wurde das Gas durch den ganzen
Ofen geführt und mit etwa 5oo° an der Gicht abgezogen. Der C02-Gehalt war auf 5
°/o angestiegen. Der aus diesem Gas niedergeschlagene Zinkstaub war sehr leicht,
das Schüttgewicht nach dem Rütteln o,7 bis I. Die Zusammensetzung ergab:
60,5 °/o met. Zink, 85,7 °/o Ges.-Zink, 31,5 °/o Zn 0.
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Dieser Staub ließ sich nicht mehr zu metallischem Zink in einer Drehtrommel
verarbeiten. Die beiden Beispiele mögen zeigen, daß es für die Erzielung eines hochmetallhaltigen
Zinkstaubes wichtig ist, in möglichst stark reduzierender Atmosphäre zu arbeiten.
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Die Kühlung des Flugstaubes erfolgt zweckmäßig in besonderen Kühlgefäßen,
die abschaltbar mit den Sammelräumen der Staubabscheider in Verbindung gebracht
werden können. Die Kühlgefäße müssen natürlich sorgfältig gegen den Zutritt der
Luft abgeschlossen werden und können gegebenenfalls ortsbeweglich ausgebildet sein.