DE943726C - Verfahren zur Gewinnung von Zink - Google Patents

Description

• Verfahren zur Gewinnung von Zink Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Zink, bei dem Zinkerze oder -oxyde im Schachtofen reduziert und verdampft und die anfallenden Gase einer Kondensation unterworfen werden. Bisher ist es auf diesem Wege nicht möglich gewesen, einen wesentlichen Prozentsatz des im Erz enthaltenen Zinks als flüssiges Metall zu gewinnen, vielmehr wurde vorwiegend ein geringwertiger Zinkstaub mit hohem Anteil an Zinkoxyd erhalten.
• Dies ist darauf zurückzuführen, daß das in den Gasen enthaltene Kohlendioxyd eine Reoxydation des Zinks nach der Gleichung Zn-4 CO;=Zn0 ;- CO ermöglicht, sobald der Kohlendioxydgehalt der Gase einen bestimmten Wert überschreitet (der mit zunehmender Temperatur zunimmt) bzw. wenn die Temperatur einen bestimmten Wert unterschreitet (der mit dem Kohlendioxydgehalt steigt und der als die Gleichgewichtstemperatur der obigen Gleichung bezeichnet werden kann), und daß diese Reoxydationsbedingungen bei den bisher vorgeschlagenen Verfahren auf dem Wege vom Schachtofen zum Kondensator sowie im Kondensator stets vorhanden waren.
• Zur Vermeidung einer Reoxydation von Zink durch Kohlendioxyd bei der Gewinnung von Zink im Schachtofen hat man bereits vorgeschlagen, dem Schachtofen die Luft nur in so langsamem Strom zuzuführen, daß deren Sauerstoff bis zur Erreichung der Redaktionszone mit Sicherheit vollständig in Kohlenoxyd übergegangen ist. Da infolge einer derartigen langsamen Verbrennung hierbei nicht die zur .Reduktion des Zinks nötige hohe Temperatur erreicht wurde, hat man den Schachtofen in der Reduktionszone mit einer zusätzlichen elektrischen Erhitzung ausgestattet. Nach - einem anderen bekannten Verfahren wurde die gesamte - im Gasgemisch vorhandene Menge an Kohlendioxyd nachträglich wieder dadurch reduziert, daß das Gasgemisch durch eine bei manchen Verfahren auch von außen beheizte Säule von glühendem. Koks hindurchgeleitet wurde. Beide bekannten Verfahren sind jedoch hinsichtlich des notwendigen Wärmeaufv-andes bzw. der auftretenden Wärmeverluste außerordentlich ' unwirtschaftlich. Beispielswemse spei darauf hingewiesen, daß für die Reduktion eines Grammoleküls Kohlendioxyd zu Kohlenmonoxyd ein zusätzlicher Wärmeaufwand von über 8o % derjenigen Wärmemenge notwendig ist, die für die Reduktion und Verdampfung eines Grammoleküls Zinkoxyd zu Zinkdampf erforderlich ist.
• Durch das Hauptpatent 9o5 32o ist ein Verfahren zur Gewinnung von metallischem Zink aus einer Mischung von Zinkdämpfen und erhebliche Mengen von bei den Kondensationsbedingungen mit Zinkdampf reagierendem Gas, z. B. Kohlendioxyd, geschützt, bei dem das Gasgemisch einer schockartigen Abkühlung mit schmelzflüssigem Blei, welches eine Temperatur von nicht über 55o° C, vorzugsweise nicht über 52o° C, besitzt, unterworfen wird. Bei dem Hauptpatent wird also die schädliche Wirkung der Kohlensäure auf das Gasgemisch bei der Kondensation selbst in der Weise ausgeschaltet, daß das Gasgemisch möglichst .schnell abgeschreckt. -wird, indem es unmittelbar am Auslaß des Ofens in einem Bleibad entsprechend niedriger Temperatur zur Kondensation gebracht wird.
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterbildung des Verfahrens nach dein Hauptpatent und hat sich zum Ziel gesetzt, die schädliche Wirkung von Kohlendioxyd auf das Zinkdampfgasgemisch im Sinne einer Reoxydation des Zinkdampfes auszuschalten. Dies erfolgt nach der vorliegenden Erfindung auf thermischem Wege, indem durch äußere Wärmezufuhr zwischen Schachtofen und Kondensator das Zinkdampfgemisch,so hoch erhitzt wird, daß sich das Gas oberhalb der Gleichgewichtstemperatur hält. Die thermische Behandlung des Zinkdampfgasgemisches wird in einem erhitzten Bett vorgenommen, das aus feuerfestem, mit dem Gasgemisch chemisch nicht reagierendem Material besteht und über das dem Gasgemisch fortlaufend Wärme derart zugeführt -wird, daß auf dem Wege vom Schachtofen zum Kondensator die Gleichgewichtstemperatur nicht unterschritten werden kann und keine Reoxydation von Zink stattfindet. Bei Anwendung eines entsprechenden Bettmaterials kann die Erfindung auch in der Weise durchgeführt werden, daß das Bett auf elektrischem Wege mittels eingebetteter Elektroden unter Benutzung seines Materials als Widerstand beheizt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die geschilderten Nachtexile der bisher bekannten Verfahren beseitigt und die schädliche Einwirkung des Kohlendioxyds avischen Schachtofen und Kondensator mit geringstem Wärmeaufwand vermieden, -welcher beispielsweiee für die Aufrechterhaltung der Gleichgewichtstemperatur gegen ein Absinken von ioo° C nur etwa 4a% desjenigen Wärmeaufwandes beträgt, welcher für eine Reduktion des Kohlendioxyds zu Kohlenmonoxyd erforderlich ist.
• Legt man dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ein für das Verfahren nach dem Hauptpatent 905 32o kennzeichnendes Gasgemisch mit einem Gehalt von 5 0lo Zink, 5 % C 02 und 2 7 % C O zugrunde, so ei-rechnet . sich die Gleichgewichtskonstante für ein derartiges Gemisch wie folgt: Für die Reaktionsgleichung ZnO+CO=Zn(Gas)+C02 errechnet sich nach der auf S. 45 des Bulletin Nr. 3-z4 US. Bureau of 'Mines angegebenen Tabelle eine Gleichgewichtstemperatur von 92z° (0,009943 für 9a7°). Für das angegebene Gasgemisch wird also für die Verhältnisse des praktischen Betriebes und hierbei .auftretenden gewissen Schwankungen in der Gaszusammensetzung die Gleichgewichtstemperatur, oberhalb der keinesfalls eine Reoxyd.ation. von Zink durch Kohlendioxyd stattfindet, mit 95o° C angenommen werden können. Um xnit Sicherheit ein Unterschreiten dieser Temperatur zu verlnndern, wird es zweckmäßig sein, ein Gasgemisch von der erwähnten Zusammensetzung auf etwa io5o° C zu erhitzen, um so noch gegebenenfalls bis zum Eintritt der Kondensation einen Temperaturabfall von i oo° C in Kauf nehmen zu können, ohne eine Reoxydation von Zink befürchten zu müssen. Bei der Kondensation selbst wird durch die schockartige Abkühlung nach dem, Vorschlage des Hauptpatents der kritische Temperaturbereich derart schnell durchschritten, daß sich hier gleichfalls keine schädliche Einwirkung des Kohlendioxyds einstellen kann.
• Durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird also in Weiterbildung des Verfahrens nach dem Hauptpatent eine schädliche Einwirkung des Kohlendioxyds während des gesamten Verfahrenganges mit einem sehr geringen Aufwand an technischen und wirtschaftlichen Mitteln wirksam verhindert und damit die Gewinnung von metallischem Zink im Schachtofenprozeß ermöglicht.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Gewinnung von Zink aus Zinkerzen oder Zinkoxyden, bei dem das Rohmaterial im Schachtofen reduziert und verdampft und das erzeugte, erhebliche Mengen von Kohlendioxyd enthaltende Gasgemisch in einem Kondensator einer schockartigen Abkühlung unterworfen wird, nach Patent 905 320, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gasgemisch zwischen dem Schachtofen und dem Kondensator durch ein erhitztes Bett aus feuerfestem Material,, das mit dem Gasgemisch nicht reagiert, fortlaufend Wärme derart zugeführt wird, daß auf dem Wege zum Kondensator keine Reoxydation von Zink stattfindet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bett auf elektrischem Wege mittels eingebetteter Elektroden beheizt wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 14497, 15992, 45 599, 43 474 I92 354 I94 63I, 205 866, 253 640, 588 672, 686 2o5; britische Patentschrift Nr. 572 96o; USA.-Patentschriften Nr. 32 840, 814 050, 920 473, 933 843, Re 13 208; G m e 1 i n , Handbuch der anorgan. Chemie, System Nr. 32 (I924), B. Auflage, S. 77; Zeitschrift für angewandte Chemie, I911, S. I654; T a f e 1, Lehrbuch der Metallhüttenkunde, Bd. II, 1929, SS.325; Zins Smelting from a Chemical and Thermodynamic Viewpoint, US. Bureau of M2nes Bulletin, 324 Pp. 93 (I930) S. 45.