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Verfahren und Vorrichtung zum Ausschmelzen von Zink aus Abfall- und
Zwischenprodukten, die metallisches Zink enthalten Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zum Ausschmelzen von Zink aus Abfall- und Zwischenprodukten, die metallisches
Zink enthalten, in einem bewegten, von innen aufgeheizten Ofen. Beim Ausschmelzen
von Zink aus zinkhaltigen Abfällen ist es erforderlich, die Oxydschichten, mit denen
die Zinkteilchen überzogen sind, zu sprengen, um das Zusammenfließen der alsdann
freigelegten flüssigen Zinkteilchen zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist bereits
vorgeschlagen worden, die Oxydhäutchen an der Wandung eines bewegten Behälters zu
zerreißen und das Zusammenfließen der von der Oxydhaut befreiten Metalltröpfchen
dadurch zu fördern, daß die Innenwand des von außen beheizten Behälters auf einer
etwas oberhalb der Schmelztemperatur des Zinkes liegenden Temperatur gehalten wird.
Das Zerreißen der Zinkoxydhäutchen versuchte man also mit mechanischen Mitteln und
das Zusammenschmelzen der freigelegten Metalltröpfchen durch Anwendung einer solchen
Temperatur an der Behälterinnenwand zu erreichen, die für das Zusammenfließen der
freigelegten Metalltropfen hinreichend ist.
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Demgegenüber macht sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze, daß
die Sprengung der Oxydhaut der Zinkteilchen zwar durch mechanische Mittel unterstützt
werden kann, daß sie aber am raschesten und wirkungsvollsten unmittelbar dann erreicht
wird, wenn sich der Vorgang in seiner Gesamtheit bei einer weit oberhalb des Schmelzpunktes
des Zinkes liegenden Temperatur abspielt,
welche den mit der Oxydhaut
umgebenen Metallteilchen vom Mauerwerk des Ofens aus vermittelt werden muß. Demgemäß
besteht die Erfindung darin, daß die Abfall- und Zwischenprodukte sofort nach ihrem
Anfall und in noch heißem Zustand in einen mit einer wärmespeichernden Innenauskleidung
versehenen Trommelofen chargiert werden, der von innen her so hoch erhitzt wurde,
daß er sich nach dem Chargieren und bei Beginn des Einschmelzens auf einer Temperatur
befindet, die erheblich über dem Schmelzpunkt und nur wenig unter dem Verdampfungspunkt
des Zinkes, und zwar bei 7oo bis 8oo° C, liegt.
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Diese neue Arbeitsweise hat gegenüber den bekannten Verfahren den
Vorzug, daß das Ausschmelzen des Zinkes wesentlich beschleunigt werden kann und
es sich bei Erzielung einer besseren metallurgischen Wirkung in einer einfacheren
und erheblich billigeren Anlage wirtschaftlicher durchführen läßt. Da das auszuschmelzende
Metall durch Erhitzen auf Temperaturen weit über dessen Schmelzpunkt größere Dünnflüssigkeit
annimmt, die das Ausscheiden und Zusammenfließen der Metalltropfen erleichtert,
ergibt sich allein aus dieser Maßnahme eine erhebliche Einsparung an Zeit, mit der
Folge, daß ein kleines Ofenaggregat Verwendung finden kann, mit welchem eine hohe
Tagesleistung in kleinen Einheiten zustande kommt.
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Bei der Verwendung kalter Ausgangsstoffe wird der erfindungsgemäß
zur Durchführung des Verfahrens verwendete Ofen während des Ausschmelzens in einfacher
und wirkungsvoller Weise durch die gleiche, bereits zu dessen Vorheizung dienende
Heizvorrichtung zusätzlich erwärmt.
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Die Gewinnung des Metalls kann durch geeignete Zusätze, wie Salmiak,
Kochsalz, Kohlenstoff, AI-Staub usw. oder durch Gemische von gleichartigen Stoffen,
begünstigt werden, die reduzierende Bedingungen im Arbeitsraum herstellen oder die
Temperatur durch Reaktionswärme erhöhen und so das Ausschmelzen des Metalls fördern.
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Für die Durchführung des Verfahrens ist es wesentlich, einen Ofen
zu verwenden, der entsprechend der Eigenart seiner Ausmauerung und Isolierung die
hohe Temperatur so lange beibehalten kann, bis die Charge entzinkt und das Zink
abgestochen ist. Hierzu eignet sich ein eiserner Trommelofen, der mit einer Isolierschicht
und einer diese gegen das Ofeninnere abdeckenden stärkeren Schicht aus feuerfesten
Steinen ausgemauert ist. Einen solchen Trommelofen beschickt man je nach dem Anfall
der metallhaltigen Stoffe absatzweise so oft, bis der Trommelraum etwa zur Hälfte
gefüllt ist. Die direkte oder indirekte Beheizung der Trommel erfolgt vor dem Füllen,
und zwar durch eine zentrale Beschickungsöffnung mit Hilfe einer geeigneten Heizvorrichtung,
beispielsweise einem schwenkbaren Brenner für Gas oder Öl, oder einer solchen, die
axial ein- oder ausfahrbar und von der Trommel unabhängig ist. Die Trommel wird
vorteilhafterweise so bemessen, daß sie bei größtem Rauminhalt eine kleinste Abstrahloberfläche
besitzt, d. h. daß ihr Durchmesser etwa gleich der Länge ist.
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In der Zeichnung ist ein zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
beispielsweise zu verwendender Trommelofen dargestellt, und zwar zeigt Fig, i einen
Längsschnitt durch den Ofen, Fig.2 eine Vorderansicht des Ofens mit der Heizvorrichtung
und Fig. 3 wiederum einen Längsschnitt durch den Ofen mit einer anderen Heizvorrichtung.
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Der aus dem Blechmantel i und den stirnseitigen Abdeckungen 2, 3 gebildete
Trommelofen ist auf Rollen und Laufringen q. gelagert und über ein auf dem Trommelumfang
befindliches Zahnrad oder über eine Welle 5 durch einen regelbaren Antrieb drehbar.
Das Innere der Trommel hat eine allseitige aus einer Isolierschicht 6 bestehende
Auskleidung, auf der eine starke Schicht feuerfestes Mauerwerk 7 aufgebracht ist.
Dies Ofenfutter wird nach der Erfindung durch Vorheizung auf hohe Temperatur gebracht;
es dient im Verlauf des Prozesses als Wärmespeicher.
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An der der Welle 5 gegenüberliegenden Stirnwand des Ofens sind die
notwendigen Arbeitsöffnungen ausgespart, und zwar befindet sich in der Mitte der
Stirnwand die Heiz- und Beschickungsöffnung B. Der Abstich 9 ist unmittelbar über
der Ofensohle angebracht, um ein restloses Austragen des ausgeschmolzenen Metalls
zu ermöglichen. Im oberen Teil der Trommelstirnwand liegt die durch einen Pfropfenstein
z i od. dgl. zu verschließende Entleerungsöffnung io für die entmetallisierten Aschen.
Sowohl der Pfropfenstein ii als auch der Verschlußstein 12 für die Heiz-und Beschickungsöffnung
8 sind in einer Blechkapsel gefaßt, deren Rand gegen die Stirnseite des Ofens dichtet.
Der Abstich 9 für das Metall wird in bekannter Weise durch einen Lehmpfropfen verschlossen.
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Auf dem die mittlere Heiz- und Beschickungsöffnung des Ofens verschließenden
Stein 12 sitzt ein Stutzen 13, auf den sich sowohl ein regulierbares Sicherheitsventil
als auch eine Rohrleitung mit Einfülltrichter aufschrauben läßt. Durch die Rohrleitung
können dann Luft oder andere Gase sowie flüssige oder feste Stoffe in den Ofen eingeführt
werden, mit denen oxydierende oder reduzierende Wirkungen auf die Beschickung ausgeübt
werden. Auf diese Weise kann z. B. ein Teil des metallischen Zinks zur Temperaturerhöhung
verbrannt oder auch durch die Einführung von AI-Staub eine reduzierende Wirkung
auf die Metalloxyde der Beschickung hervorgerufen werden. .
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Durch die mittlere Öffnung 8 in der Stirnseite 3 des Ofens lassen
sich die verschiedensten Heizvorrichtungen auch bei drehender Trommel einführen,
z. B. eine elektrische Beheizung oder ein Brenner für Gas oder Öl. Fig. 2 zeigt
in Ansicht auf die Stirnseite 3 beispielsweise die Aufheizung der feuerfesten Steinschicht
7 durch einen schwenkbaren
Brenner 14, der frei in den sich drehenden
Ofen hineinragt, ohne dessen Drehbewegung mitzumachen. Nach der Aufheizung wird
der Brenner 14 in die gestrichelt gezeichnete Stellung zurückgeschwenkt, die öffnung
8 geschlossen und die Trommel in Drehung versetzt. Man kann, wie das Fig.3 zeigt,
die Trommel aber auch mit Hilfe eines Strahlrohres 15 aus hitzebeständigem Stahl
indirekt beheizen. Das Strahlrohr ragt dabei frei in den Arbeitsraum der Trommel
hinein und ist mit dem Brenner 16 und dem Abgasrohr 17 auf einem Fahrgestell 18
angebracht. Die Zunge ig im Strahlrohr 15 lenkt die Heizgase im Strahlrohr um und
bringt sie zum Abgasrohr 17. Strahlrohr und Brenner sind gegen die sich drehende
Trommel durch eine Manschette od. dgl. 2o abgedichtet. Die in Fig. 3 dargestellte
Art der Trommelbeheizung kann vor allem bei der Verarbeitung kalten Einsatzes vorteilhaft
sein, da hier die Wärmespeicherung des Ofenmauerwerks unter Umständen nicht genügt.
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Der Antrieb des Trommelofens geschieht über ein reversibles Reguliergetriebe,
und zwar dergestalt, daß seine Umdrehungszahl zwischen 4 und 4o Touren regelbar
ist. Der Ofen selbst ruht auf einem kräftigen Gestell, das nötigenfalls auch verfahrbar
ist.
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Mit dieser Vorrichtung kann nun das Verfahren zum Ausschmelzen von
Zink nach dieser Erfindung folgendermaßen durchgeführt werden: Der Trommelofen wird
so zu den arbeitenden Zinköfen gestellt, daß er möglichst bequem von einer größeren
Anzahl von Muffeln erreicht werden kann. Beim Zinkziehen fallen zum Ausschmelzen
geeignete Zwischenprodukte in Form von Traß und Staub an, die nun in isolierten
Gefäßen gesammelt werden, damit sie gegen Wärmeabstrahlung möglichst geschützt sind.
Über diese Gefäße werden die Vorstoffe dem Trommelofen chargiert, der auf rund 8o0°
vorgewärmt worden ist. Nachdem die Trommel in dieser Weise bis zur Hälfte gefüllt
ist, wird die Beschickungsöffnung 8 durch den Deckel 12 geschlossen und der Ofen
in Drehung versetzt. Nach einer Drehzeit von etwa 15 Minuten ist das gesamte Metall
ausgeschieden, so daß es durch den Abstich 9 entleert werden kann. Im Anschluß daran
wird die Trommel so weit gedreht, daß die öffnung io in der Stirnseite des Ofens
unten steht, und der entmetallisierte Abbrand der Trommel wird mit Hilfe einer Kratze
schnell entnommen. Nach dem Verschließen der öffnungen 9 und io kann neu chargiert
werden. Beim Einsatz heißer Vorstoffe kann der Ofen zwei bis drei Chargen ohne erneute
Aufheizung verarbeiten. Bei kaltem Einsatz ist jeweils mit einer Vorheizung nur
eine Charge zu behandeln. Das auf dem Verschlußdeckel 12 befindliche Sicherheitsventil
gestattet es, sowohl feuchte als auch chlorhaltige metallische Ausgangsstoffe zu
verarbeiten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich auch insbesondere zum
Einschmelzen von zerkleinerten Spänen aus Zink und Zinklegierungen unter Luftabschluß.