Verfahren und Ofen zur elektrothermischen Herstellung von Zink. - Die elektrothermische Herstellung von Zink bietet dem üblichen Muf felverf ahren gegenüber bekanntlich dadurch grosse Vor teile, dass sie die Anwendung grosser Ofenein heiten und kontinuierlichen Betrieb gestattet.
Ein weiterer Vorteil, der ebenfalls durch das elektrothermische Verfahren zu verwirk- lichen sein müsste, wäre die vollständigere Nutzbarmachung der Wärme, weil diese bei elektrischer Erhitzung im innersten Teil des Ofens erzeugt werden kann..
Bei den bisher benutzten Arbeitsverfah ren zur elektrothermischen Zinkgewinnung war der Wärmeverlust sehr bedeutend, weil grosse Teile der Ofenwärme ohne Schutz un mittelbar auf die hohe Temperatur des Reak tionsraumes erhitzt wurden und ihre Wärme nach aussen durch Strahlung abgegeben ha ben. Ausserdem litten die Wände bei dieser starken Erhitzung.
Durch die vorliegende Erfindung wird durch Herabsetzung der Wärmestrahlung des Ofens die elektrisch erzeugte Wärme für den Ofenvorgang besser ausgenutzt und somit ein wesentlicher wirtschaftlicher Vorteil erzielt. Ausserdem werden die Wandungen des Ofen- raumes geschützt, wodurch deren Haltbarkeit erhöht wird.
Das Verfahren besteht darin, dass die zink- haltige Beschickung so in den Ofen ange bracht wird, dass sie längs mindestens zweier Ofenwände Böschungen bildet, welche von mindestens einer in der Nähe des Ofenbodens vorgesehenen elektrischen Wärmequelle er hitzt werden.
Die Beschickung wird zweckmässig durch eine Reihe hoch oben an den Ofenwänden ge legener Beschickungsöffnungen eingeführt, so dass die von der Beschickung gebildeten Böschungen den grössten Teil der betreffen den Ofenwände bedecken. Durch die Bö schungen wird eine grosse Reaktionsober fläche der Beschickung erhalten, was wieder um zur Folge hat, dass der Ofen eine hohe Energiebelastung gestattet und dadurch eine grosse Produktionskapazität im Verhältnis zu seinen Abmessungen ermöglicht. Die neu hinzugeführte Beschickung wird von dem obern Teil der Böschungen aus über deren Flächen verteilt.
Dadurch, dass die Wärmequelle, zum Bei spiel ein elektrischer Lichtbogen, tief nach unten gegen den Boden zu verlegt ist, wer den in erster Linie die Böschungen erhitzt und die ungeschützten Teile der innern Flä chen des Ofenraumes, hauptsächlich Ge wölbe, möglichst geschont.
Ein Ausführungsbeispiel eines zur Aus führung des Verfahrens dienenden Ofens ist in der Zeichnung im Querschnitt dargestellt.
Hoch oben an der Ofenwand A sind Be- schiekungsöffnungen B angebracht. Die hier eingeführte Beschickung bildet den Ofenwän den entlang Böschungen C. Zwischen einer obern, durch das Gewölbe hindurchragenden Elektrode D und einer Bodenelektrode E wird ein zur Erhitzung dienender Lichtbogen hergestellt. F ist die Abzugsöffnung für die entwickelten Metalldämpfe und Gase, durch welche diese nach dem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Kondensator treten.
Anstatt Bodenelektroden zu benutzen, kann man auch den Ofenboden als Ganzes oder einen wesentlichen Teil desselben aus leitendem Material, z. B. Graphit, herstellen, bezw. mit solchem Material bekleiden oder ausfüttern. Wenn Bodenelektroden benutzt werden, ist es zweckmässig, über und um dieselben kohlenstoffhaltiges Mate rial, wie Koks oder Graphit, anzubringen. Gegebenenfalls kann dem kohlenstoffhal tigen Material ein in der Hitze verkohlen des Bindemittel zugesetzt und dadurch ein gesinterter, kohlenstoffhaltiger Kopf um die Bodenelektrode erhalten werden. Dasselbe kann auch ohne Bindemittel erreicht wer den, wenn anstatt Graphit oder Koks bak- kendeKohlen um die Elektrode gebracht wer den.
Das Umgeben der Bodenelektrode mit diesem kohlenstoffhaltigen Kopf hat, wie leicht ersichtlich, die Wirkung, die Zone der grössten Hitze auszudehnen. wodurch die Er hitzung eine gleichmässigere wird. Ausserdem wirkt der kohlenstoffhaltige Kopf schonend auf die Bodenelektrode, so da.ss deren Abbrand und somit der Elektrodenverbraueh ge ringer werden.
Anstatt den Ofenboden als Elektrode, bezw. als zwischengeschalteten Widerstand zu benutzen, kann man auf dem Ofenboden ein Schlackenbad anbringen, das in den Weg des von einer obern Elektrode zur Boden elektrode, bezw. von einer obern Elektrode zum leitenden Boden übergehenden Stromes als Erhitzungswiderstand eingeschaltet ist, so dass die Böschungen von dem von Strom durchflossenen Schlackenbad erhitzt werden. In allen Fällen tragen die obern Elektroden dazu bei, die direkte Hitze vom Gewölbe ab zuhalten.
Process and furnace for the electrothermal production of zinc. - As is well known, the electrothermal production of zinc offers great advantages over the usual Mufelverfahren in that it allows the use of large furnace units and continuous operation.
Another advantage, which would also have to be realized by the electrothermal process, would be the more complete utilization of the heat, because it can be generated by electrical heating in the innermost part of the furnace.
In the previously used Arbeitsverfah Ren for electrothermal zinc production, the heat loss was very significant because large parts of the furnace heat were heated directly to the high temperature of the reac tion room without protection and their heat was emitted outside by radiation. In addition, the walls suffered from this intense heat.
By reducing the heat radiation of the furnace, the present invention makes better use of the heat generated electrically for the furnace process and thus achieves a significant economic advantage. In addition, the walls of the furnace chamber are protected, which increases their durability.
The method consists in that the zinc-containing charge is brought into the furnace in such a way that it forms slopes along at least two furnace walls, which are heated by at least one electrical heat source provided in the vicinity of the furnace floor.
The charging is expediently introduced through a series of charging openings placed high up on the furnace walls, so that the slopes formed by the charging cover most of the furnace walls concerned. Due to the embankments, a large reaction surface of the charge is obtained, which in turn means that the furnace allows a high energy load and thus enables a large production capacity in relation to its dimensions. The newly added feed is distributed over their surfaces from the upper part of the embankments.
Because the heat source, for example an electric arc, has to be laid deep down against the ground, who primarily heats the slopes and protects the unprotected parts of the inner surfaces of the furnace chamber, mainly vaults, as much as possible.
An embodiment of a furnace used to implement the method is shown in cross section in the drawing.
Loading openings B are made high up on the furnace wall A. The charging introduced here forms the furnace walls along the slopes C. Between an upper electrode D protruding through the vault and a bottom electrode E, an electric arc is produced for heating purposes. F is the outlet opening for the developed metal vapors and gases, through which these pass after the condenser (not shown in the drawing).
Instead of using bottom electrodes, the furnace bottom as a whole or a substantial part of it can be made of conductive material, e.g. B. graphite, produce, respectively. clad or lined with such material. If bottom electrodes are used, it is useful to attach carbonaceous material such as coke or graphite over and around the same. If necessary, a heat-carbonizing of the binder can be added to the carbon-containing material, thereby obtaining a sintered, carbon-containing head around the bottom electrode. The same can also be achieved without a binder if, instead of graphite or coke, baking coals are placed around the electrode.
Surrounding the bottom electrode with this carbon-containing head has, as can easily be seen, the effect of expanding the zone of greatest heat. whereby the heating becomes more even. In addition, the carbon-containing head has a gentle effect on the bottom electrode, so that its burn-off and thus the electrode consumption are reduced.
Instead of using the furnace bottom as an electrode, respectively. to use as an intermediate resistor, you can attach a slag bath on the furnace floor, the electrode in the path of an upper electrode to the bottom, respectively. from an upper electrode to the conductive floor is switched on as a heating resistor, so that the slopes are heated by the slag bath through which the current flows. In all cases, the top electrodes help keep direct heat away from the vault.