DE967875C

DE967875C - Method and device for smelting zinc from waste and intermediate products containing metallic zinc

Info

Publication number: DE967875C
Application number: DEU235A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hermann Matthies
Original assignee: UNTERHARZER BERG und HUETTENWE
Current assignee: UNTERHARZER BERG und HUETTENWE
Priority date: 1950-05-06
Filing date: 1950-05-06
Publication date: 1957-12-27

Description

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.Method and device for smelting zinc from waste and Intermediate Products Containing Metallic Zinc The invention relates to a process for smelting zinc from waste and intermediate products that are metallic Containing zinc in a moving furnace heated from the inside. When melting out From zinc from zinc-containing waste it is necessary to replace the oxide layers with which the zinc particles are coated, to blast to prevent the confluence of the then to allow exposed liquid zinc particles. To this end is already been proposed to the Oxydhäutchen on the wall of a moving container tear and the confluence of the metal droplets freed from the oxide skin to promote that the inner wall of the externally heated container on a is kept slightly above the melting temperature of the zinc. The tearing of the zinc oxide membrane was attempted by mechanical means and the melting together of the exposed metal droplets by applying such To reach the temperature on the inner wall of the container that is necessary for the confluence of the exposed metal droplets is sufficient.

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.In contrast, the invention makes use of the knowledge that the disintegration of the oxide skin of the zinc particles is supported by mechanical means can be achieved, but that it can be reached immediately and most quickly and effectively if the process in its entirety is at a level well above the melting point the temperature of the zinc, which the one with the oxide skin metal particles surrounded by the masonry of the furnace must be conveyed. Accordingly The invention is that the waste and intermediate products immediately after their Seizure and while still hot in one with a heat-retaining inner lining equipped drum furnace are charged, which has been heated so high from the inside, that it is at one temperature after charging and at the start of melting which is well above the melting point and only a little below the evaporation point of zinc, namely at 700 to 800 ° C.

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.This new way of working has compared to the known method Advantage that the melting of the zinc can be accelerated and significantly it is in achieving a better metallurgical effect in a simpler one and can be carried out much cheaper plant more economically. Since the to be melted out Metal becomes larger thin liquid by heating it to temperatures well above its melting point that facilitates the excretion and confluence of the metal droplets, results from this measure alone, a considerable saving in time with the As a result, a small furnace unit can be used, with which a high one Daily output comes about in small units.

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.When using cold starting materials, the invention furnace used to carry out the process during the melting in a simple and more effectively through the same one that is already used to preheat it Heating device additionally heated.

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.The extraction of the metal can be achieved by suitable additives such as salmiac, Table salt, carbon, aluminum dust etc. or mixtures of similar substances, are favored, which produce reducing conditions in the work area or which Increase the temperature with the heat of reaction and thus promote the melting of the metal.

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.An oven is essential to carry out the process to use, according to the peculiarity of its brickwork and insulation the can maintain high temperature until the batch is de-zincified and the zinc is stabbed. An iron drum furnace with an insulating layer is suitable for this and a thicker layer of refractory material covering these against the inside of the furnace Is lined with stones. Such a drum furnace is loaded depending on the volume the metal-containing substances intermittently until the drum space is about halfway is filled. The drum is heated directly or indirectly before filling, namely through a central loading opening with the help of a suitable heating device, for example a swiveling burner for gas or oil, or one that axially retractable or extendable and is independent of the drum. The drum will advantageously dimensioned so that they have a smallest radiating surface with the largest volume owns, d. H. that their diameter is approximately equal to the length.

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.In the drawing is a for carrying out the method according to the invention for example to be used drum furnace shown, namely Fig, i shows a Longitudinal section through the furnace, FIG. 2 a front view of the furnace with the heating device and FIG. 3 again shows a longitudinal section through the furnace with another heating device.

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.The one formed from the sheet metal jacket i and the end covers 2, 3 Drum furnace is on rollers and races q. stored and about a on the drum circumference located gear or rotatable via a shaft 5 by a controllable drive. The inside of the drum has an insulating layer 6 on all sides Lining on which a thick layer of refractory masonry 7 is applied. According to the invention, this furnace lining is brought to a high temperature by preheating; it serves as a heat store during the process.

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.On the end wall of the furnace opposite the shaft 5 are the necessary work openings, and that is located in the middle of the Front wall the heating and loading opening B. The tap 9 is immediately above attached to the furnace base to ensure that the molten metal is completely discharged to enable. In the upper part of the front wall of the drum lies through a plug stone z i od. The like. Emptying opening to be closed io for the demetallized ashes. Both the plug stone ii and the sealing stone 12 for the heating and charging opening 8 are held in a sheet metal capsule, the edge of which seals against the front of the furnace. The tap 9 for the metal is closed in a known manner by a clay plug.

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. .On which the central heating and loading opening of the furnace closes Stone 12 sits a nozzle 13 on which there is an adjustable safety valve as well as a pipe with a filling funnel can be screwed on. Through the pipeline air or other gases as well as liquids or solids can then be introduced into the furnace with which oxidizing or reducing effects are exerted on the charge will. In this way, for. B. a part of the metallic zinc to increase the temperature burned or a reducing effect due to the introduction of AI dust on the metal oxides of the feed. .

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.Let through the middle opening 8 in the front 3 of the furnace the most varied of heating devices can be inserted even when the drum is rotating, z. B. an electric heater or a burner for gas or oil. Fig. 2 shows in a view of the end face 3, for example, the heating of the refractory stone layer 7 by a swivel Burner 14, which is freely rotating in the The oven protrudes without taking part in its rotating movement. After heating up, the burner 14 is pivoted back into the position shown in dashed lines, the opening 8 closed and the drum set in rotation. One can, as Fig. 3 shows, the drum but also with the help of a jet pipe 15 made of heat-resistant steel indirect heating. The jet pipe protrudes freely into the working area of the drum and is on a chassis 18 with the burner 16 and the exhaust pipe 17 appropriate. The tongue ig in the radiant tube 15 deflects the heating gases in the radiant tube and brings them to the exhaust pipe 17. The jet pipe and burner are rotating against the one Drum sealed by a cuff or the like. 2o. The one shown in FIG Type of drum heating can be particularly advantageous when processing cold applications as the heat storage of the kiln masonry may not be sufficient here.

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.The drum furnace is driven by a reversible regulating gear, in such a way that its number of revolutions can be regulated between 4 and 4o tours is. The stove itself rests on a sturdy frame, which can also be moved if necessary is.

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.With this device, the method for melting out can now Zinc according to this invention can be carried out as follows: The drum furnace is placed in such a way as to the working zinc furnaces that it can be comfortably accessed from a larger one Number of muffles can be achieved. When zinc pulling falls to melt out suitable intermediate products in the form of trass and dust, which are now isolated in Vessels are collected so that they are as protected as possible against heat radiation. The raw materials are charged to the drum furnace via these vessels, which is set to around 80 ° has been preheated. After the drum is half filled in this way is, the loading opening 8 is closed by the lid 12 and the oven set in rotation. After a spin time of about 15 minutes, all of the metal is excreted so that it can be emptied through the tap 9. Following that the drum is rotated so far that the opening io in the front of the furnace stands below, and the demetallized burn-off of the drum is done with the help of a scraper removed quickly. After the openings 9 and io have been closed, new charging can take place will. When using hot raw materials, the furnace can process two to three batches without renewed Process heating. When used cold, there is only one pre-heater in each case to handle a batch. The safety valve located on the cap 12 allows both moist and chlorine-containing metallic starting materials to be added to process.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich auch insbesondere zum Einschmelzen von zerkleinerten Spänen aus Zink und Zinklegierungen unter Luftabschluß.The device according to the invention is also particularly suitable for Melting of shredded zinc and zinc alloy chips in the absence of air.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for smelting zinc from waste and intermediate products containing metallic zinc, in a moving, from within heated furnace, characterized in that the waste and intermediate products Immediately after their attack and while still hot in one with a heat retentive Inner lining provided drum furnace can be charged, which is so high from the inside was heated so that it was after charging and at the beginning of melting is at a temperature which is 700 to 8oo ° C.

2. The method according to claim i, characterized in that the moving furnace during the melting out from the inside is heated here.

3. Drum furnace for carrying out the method according to claims i and 2, characterized by a heating device (14, 15, 19) which can be axially retracted and extended into the drum and is independent of it for direct or indirect internal heating of the drum. Considered publications: German Patent Nos. 514 679, 6o8 836, 618 463; French Patent No. 956,248; Kerl, Grundriß der Metallhüttenkunde, 1873, p. 379; Zeitschrift Metall u. Erz, Vol. 32, 1935, pp. 513, 514, 516, 517, Vol. 38, 1941, p. 9; Zeitschrift Metallwirtschaft, Vol. 7, 1928, pp. 1201 to 1203; Zeitschrift Erzmetall, Vol. I, 1948, p. 22. Older rights cited: German Patents No. 817 527, 866 726.