DE362910C

DE362910C - Large capacity furnace for the reduction of zinc and similar volatile metals and operating mode of the furnace

Info

Publication number: DE362910C
Application number: DEK63539D
Authority: DE
Original assignee: KOHLE und ERZ GmbH
Current assignee: KOHLE und ERZ GmbH
Priority date: 1917-01-09
Filing date: 1917-01-09
Publication date: 1922-11-02

Description

Großraumofen zur Reduktion von Zink und ähnlichen flüchtigen Metallen und Betriebsweise des Ofens. Bei den bisher absatzweise arbeitenden Reduktionsöfen für Zink und ähnliche flüchtige Metalle wird normal das Zinkerz mit Kohlenstoff gemischt in kleinen, geschlossenen Gefäßen, den sogenannten Zinkmuffeln, durch äußere Erhitzung dieser Gefäße zur Reduktion gebracht; ein Ofen der gebräuchlichen Bauart faßt dabei etwa z5o bis 3oo Muffeln. Bei der Erhitzung der in den Muffeln befindlichen Beschickung entweichen zunächst die oxydierenden Gase und Dämpfe, weshalb diese Stufe der Verarbeitung bei niedriger Temperatur erfolgt, damit nicht zugleich schon Zink reduziert und mit den verdünnenden Gasen und Dämpfen abgeführt bzw. öxydiert wird und verloren geht. Wenn die oxydierenden Gase und Dämpfe abgetrieben sind, wird die Temperatur des Ofens allmählich bis zur Weißglut gesteigert. Es ist nun eine bekannte Schwierigkeit, die letzten Anteile von Zink, die in der Beschickung noch enthalten sind, in reduzierter Forin auszutreiben, und es kann dies im allgemeinen nur bei andauernder Weißglut im OfenI erreicht werden. 'Nun verträgt einmal der bisher für diese Muffeln angewendete tongebundene feuerfeste Baustoff schlecht diese hohen Temperaturen, wie sich auch auf der anderen Seite starke Anschlackungen zwischen den Rückständen der Destillation und dem feuerfesten Baustoff herausbilden. Dem Gedanken an die Verwendung von kalkgebundenem, feuerfesten Baustoff, sogenannten Dinassteinen, die sich auf Grund ihrer hohen Feuerbeständigkeit und größeren Widerstandsfähigkeit gegen die alkalischen Einwirkungen auszeichnen, steht die störende Erscheinung entgegen, daß diese Steine bei Temperaturwechsel leicht rissig und brüchig werden. So sind denn auch in der einschlägigen Literatur diese Dinas-oder Silikasteine für mit absatzweisen Betrieb arbeitende Zinkmuffeln verworfen worden, auf Grund der Erkenntnis, daß unter der Abkühlung während des Entladens und Beladens der Ofen der kalkgebundene Baustoff doch wieder einer früheren Zerstörung anheimfällt.Large capacity furnace for the reduction of zinc and similar volatile metals and mode of operation of the furnace. In the case of the reduction furnaces that were previously working in batches for zinc and similar volatile metals, zinc ore with carbon is normally used mixed in small, closed vessels, the so-called zinc muffles, through external ones Heating of these vessels brought to reduction; an oven of the usual type holds about ten to three hundred muffles. When heating the ones in the muffles The oxidizing gases and vapors escape first, which is why they are charged The processing stage takes place at a low temperature, so not at the same time Zinc is reduced and discharged or oxidized with the diluting gases and vapors becomes and is lost. When the oxidizing gases and vapors are driven off are, the temperature of the oven is gradually increased to white heat. It is now a known difficulty, the last proportions of zinc in the charge are still contained, in reduced form, and it generally can can only be achieved if the stove remains white hot. 'Well tolerate once Clay-bonded refractory building material previously used for these muffles badly these high temperatures, as on the other hand, there is also strong clumping between the residues of the distillation and the refractory building material. To the Thoughts on the use of lime-bound, refractory building material, so-called Dinas stones, which due to their high fire resistance and greater resilience stand out against the alkaline effects, counteracts the disturbing phenomenon, that these stones are easily cracked and brittle when the temperature changes. So are because also in the relevant literature these Dinas or silica stones for with paragraph-wise Operation working zinc muffles have been discarded on the basis of the knowledge that under the cooling during the unloading and loading of the furnace of the lime-bound building material but again falls victim to an earlier destruction.

Die Erfindung löst die Aufgabe, für absatzweise betriebene Zinkmuffeln die befriedigende Verwendung von kalkgebundenen feuerfesten Steinen zu ermöglichen, und stützt sich dabei auf die Erkenntnis, daß dies dann möglich ist, wenn dafür Sorge getragen wird, daß der Destillationsraumeinmal ganz gleichmäßig beheizt ist und auf der anderen Seite auch dauernd so hoch beheizt wird, daß die Wärmeentziehung während des Entladens und Beladens nur eine ganz geringe schädliche Temperaturabsenkung mit sich bringen kann. Eine solche durchaus gleichmäßige und hohe Beheizung wird aber gewährleistet, wenn man die Zinkmuffeln als Kammern nach Art der Koksöfen ausbildet, die immer zwischen je zwei, in einzelne Heizzüge aufgelöste und mit für sich regelbaren Brennern versehene Heizwände eingeschlossen sind und nach dem sogenannten Regenerativprinzip, d. h. mit Wärmerückgewinnung in hochwertigen Wärmespeichern beheizt werden. Der durch die die einzelnen Heizzüge bildenden Binder geschaffene Verband der Heizwände unter sich gestattet dabei auch in bester Weise die gefahrlose Abfangung der bei der Destillation der Beschikkung auftretenden Innendrücke.The invention solves the problem for intermittently operated zinc muffles enable the satisfactory use of lime-bonded refractory bricks, and is based on the knowledge that this is possible if for it Care is taken that the distillation room is heated evenly once and on the other hand it is continuously heated to such an extent that the heat is extracted only a very slight detrimental temperature drop during unloading and loading can bring with it. Such a thoroughly uniform and high heating will be but guaranteed if the zinc muffles are designed as chambers in the manner of coke ovens, which are always between two separate heating flues and can be controlled individually Heating walls provided with burners are included and according to the so-called regenerative principle, d. H. be heated with heat recovery in high-quality heat storage. Of the The connection of the heating walls created by the binders that form the individual heating flues among themselves allows the safe interception of the in the best way internal pressures occurring during the distillation of the feed.

Zweckmäßig werden dabei, um auch noch die Beheizung der einzelnen Kammern nach den erwähnten Gesichtspunkten regeln zn können, die Wärmespeicher, wie dies von den Koksöfen her an sich bekannt ist, in mit den einzelnen Ofen eine Einheit bildende Wärmespeicher aufgelöst, ohne daß dabei die bauliche Zusammenfassung der Kammern zu einem Ofenblock verloren geht. Man hat an sich schon vorgeschlagen, an Stelle der Zinkmuffeln Großraumöfen zu setzen, ohne daß aber die Vorzüge des Dinasmaterials auf der einen Seite wie der koksofenähnlichenBeheizung auf der anderen Seite und der gekennzeichnete innere Zusammenhang ausgenutzt wurden.It will be useful to also heat the individual Chambers can regulate according to the mentioned aspects, the heat storage, as is known per se from the coke ovens, in one with the individual oven Unity-forming heat accumulators dissolved without affecting the structural summary the chambers to a furnace block is lost. It has already been suggested that to put large-capacity furnaces in place of the zinc muffles, but without the advantages of the Dinasmaterials on one side and the coke oven-like heating on the other Page and the identified internal context have been exploited.

Die kalkgebundenen feuerfesten Steine haben schon den Vorteil, daß sie basischen Einwirkungen und damit Anschlackungen besser widerstehen, und dieser Vorteil kann noch weiter ausgenutzt werden, wenn man die Beschickung durch eine Art Isolierschicht aus unvermischtem Kohlenstoff von der unmittelbaren Berührung mit der Wandung fernhält. Es ist an sich schon bei der Reduktion von Metallen, um den niedergeschmolzenen Metallkuchen bequem aus den Tiegeln entfernen zu können, vorgeschlagen worden, dieses Reduktionsgefäß mit einer Isolierschicht auszukleiden. Im vorliegenden Falle kommen aber andere Verhältnisse in Frage und außerdem spielt die Art und Weise, wie jeweilig entsprechend dem Betriebe der Zinkdestillation diese Isolierschicht hergestellt wird, eine besondere Rolle.The lime-bonded refractory bricks already have the advantage that they are better able to withstand alkaline effects and thus clogging, and this The advantage can be exploited even further if the loading is carried out by a Kind of insulating layer of unmixed carbon from immediate contact keep away with the wall. It is in itself already in order to reduce metals to be able to easily remove the melted metal cake from the crucibles, it has been proposed to line this reduction vessel with an insulating layer. In the present case, however, other conditions come into question and also plays the way in which these are respectively according to the operations of the zinc distillation Insulating layer is made, a special role.

Es werden nämlich aus dem zu reduzierenden Zinkerz und dem dazu nötigen Kohlenstoff, dem sogenannten Zinder, Briketts hergestellt, beispielsweise in Form der bekannten Eierbriketts, und diese Briketts werden jeweilig zusammen mit einer entsprechenden Menge unvermischten, losen Zinders in die Destillationskammer aufgegeben, so daß durch die natürliche Einbettung der Briketts in den Zinder die gewünschte Isolation erzielt wird. Wenn auch dabei natürlich nicht zu verhüten ist, daß einzelne Briketts die Wand berühren, so findet diese Berührung dank der Eiform nur auf einer verschwindend kleinen Fläche statt, so daß die Gefahr des Anschlackens mindestens stark herabgemindert ist. Der gleiche Gedanke kann aber noch insofern vervollkommnet werden, als man große rechtwinklige Briketts aus Zinkerz und Zinder herstellt und daraus einen Kuchen von etwas kleineren Abmessungen als den lichten Maßen der Ofenkammern entspricht, aufbaut; dieser Kuchen wird dann ähnlich wie ein Stam,pfkuchen bei der Verkokung bestimmter Kohlensorten in den Ofen eingeführt, während nachträglich der zwischen dem Kuchen und der Ofenwand verbliebene Zwischenraum durch von oben lose eingefüllten Zinder ausgefüllt wird. Auf diese Weise wird eine vollständige Einhüllung der eigentlichen Beschickung durch reinen Zinder erzielt; damit wird gleichzeitig der Vorteil erreicht, daß die etwa durch Undichtheiten der Wände durchtretenden Feuergase nur in reduzierter Form mit dem Zinkerz in Berührung kommen können.Namely, it is made from the zinc ore to be reduced and the necessary for it Carbon, the so-called cinder, made briquettes, for example in the form of the well-known egg briquettes, and these briquettes are each together with a corresponding amount of unmixed, loose Zinder added to the distillation chamber, so that through the natural embedding of the briquettes in the cinder, the desired Isolation is achieved. Even if, of course, it cannot be prevented that individual Briquettes touch the wall, thanks to the egg shape, this touch only takes place on one vanishingly small area, so that the risk of slagging at least is greatly reduced. But the same idea can still be perfected in this respect when making large right-angled briquettes from zinc ore and cinder, and from it a cake of slightly smaller dimensions than the clear dimensions of the oven chambers corresponds, builds; this cake is then similar to a stem, pancake in the Coking of certain types of coal introduced into the furnace, while subsequently the The gap between the cake and the oven wall was loosened from above filled Zinder is filled. This way it becomes a complete envelopment the actual loading achieved by pure cinder; with it becomes at the same time the advantage achieved that the penetration caused by leaks in the walls Fire gases can only come into contact with the zinc ore in reduced form.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes in Abb. i im Schnitt durch eine Destillationskammer, in Abb. a im Schnitt durch eine Heizwand und in Abb. 3 im Querschnitt durch Kammern, Heizwände und Wärmespeicher wiedergegeben.In the drawing is an embodiment of the subject matter of the invention in Fig. i in section through a distillation chamber, in Fig. a im Section through a heating wall and in Fig. 3 in cross section through chambers, heating walls and heat storage reproduced.

Die Kammer'a wird durch die Füllöffnungen b mit Hilfe des Füllwagens c von oben beschickt und nach vollendeter Reduktion entleert, nachdem mit Hilfe der verfahrbaren Vorrichtung d die Tür e auf der Stirnseite der Kammer entfernt worden ist. Der sich dabei entwickelnde Schwaden wird durch einen Rauchfang f abgeführt, während die Räumasche in einen feuerfestausgemauerten Behälter g- fällt, aus dem sie nach Bedarf durch Lüften des Schiebers k in Wagen i entleert werden kann. Durch Durchbrechungen k der Rückwand der Kammer treten die entwickelten Gase in den schmalen Kanal -l ein, in dem durch beiderseitig angeordnete Kühlräume m eine niedrige Temperatur innegehalten wird; hier findet dann die Kondensation der Zinkdämpfe statt, so daß das flüssige Zink mit Hilfe der Rinne ia abgeleitet werden kann. Für die befriedigende Kondensation spielt die Strömung der Zinkdämpfe von oben nach unten eine große Rolle, weil damit die günstigsten Verhältnisse für den erforderlichen Temperaturunterschied gegeben sind.The chamber a is through the filling openings b with the aid of the filling carriage c charged from above and emptied after reduction is complete, after using the movable device d removed the door e on the front side of the chamber has been. The vapor that develops is discharged through a chimney f, while the scrubbing ash falls into a refractory bricked container from which it can be emptied as required by lifting the slide k in carriage i. By Through openings k the rear wall of the chamber, the evolved gases enter the narrow Channel -l a, in which m a low temperature due to refrigerated spaces arranged on both sides is paused; here then the condensation of the zinc vapors takes place, so that the liquid zinc can generally be drained off with the help of the gutter. For the satisfactory Condensation, the flow of zinc vapors from top to bottom plays a major role, because it provides the best conditions for the required temperature difference given are.

Die Kammer a ist ähnlich wie eine Koksofenkammer aus feuerfesten Formsteinen aufgebaut und zwischen je zwei Heizwände o eingeschlossen, die selbst wieder in einzelne Heizzüge P aufgelöst sind; die letzteren besitzen je eine Zuführung q für Luft und r für Gas und können an ihrer oberen Mündung in den Sammelkanal s mit Hilfe von Schiebern t nochmals geregelt werden. Es ist auf diese Weise eine ganz gleichmäßige Wandbeheizung ermöglicht, indem an jeder Stelle regelnd eingegriffen werden kann. Unterhalb der Kammern a und der Heizwände o sind die Wärmespeicher u und v angeordnet, die im Wechsel entweder mit den Abhitzekanälen w oder den Gasleitungen x bzw. einem Anschluß an die Außenluft versehen werden können. Der Betrieb dieser Wärmespeicher ist der übliche, indem durch die aus der einen Hälfte der Heizzüge niederfallende Abhitze sämtliche Kammern der einen Seite vorgewärmt werden, während durch die anderen Kammern die erhitzten Verbrennungsstoffe, Gas und Luft, hindurchtreten; nach einer halben Stunde findet ein Wechsel der Zugrichtung statt, womit _ auch die Wärmespeicher in ihrer Aufgabe wechseln. Dadurch, daß jede Kammer ihre eigenen Wärmespeicher erhält, ist man auch in der Lage, jede Kammer insgesamt in der Beheizung zu beeinflussen, ohne daß dabei aber die bauliche Einheit verloren geht. Die Zusammenfassung der einzelnen Kammern zu einem Baublock empfiehlt sich bekanntlich nicht nur aus rein baulichen Gründen, wie Platzersparnis, sondern auch in bezug auf die verringerten Verluste durch Wärmestrahlung u. dgl.The chamber a is constructed from refractory shaped bricks in a similar way to a coke oven chamber and is enclosed between two heating walls o, which are themselves broken up again into individual heating flues P; the latter each have a supply q for air and r for gas and can be regulated again at their upper opening into the collecting channel s with the aid of slides t. In this way, a very even wall heating is made possible by regulating interventions at every point. Below the chambers a and the heating walls o are the heat accumulators u and v, which can be provided alternately with either the waste heat ducts w or the gas lines x or a connection to the outside air. The operation of these heat accumulators is the usual, in that all the chambers on one side are preheated by the waste heat falling from one half of the heating flues, while the heated combustion materials, gas and air, pass through the other chambers; after half an hour there is a change in the direction of pull, which means that the heat storage system also changes its task. Because each chamber has its own heat storage device, it is also possible to influence the heating of each chamber as a whole without, however, losing the structural unit. It is well known that combining the individual chambers into a building block is recommended not only for purely structural reasons, such as saving space, but also with regard to the reduced losses due to thermal radiation and the like.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Large-capacity furnace for the reduction of zinc and similar volatile metals, characterized in that by using distillation rooms designed in the manner of coke oven chambers, which are located between heating walls separated into individual, separately fired and controllable heating flues, such a uniform wall heating and by using heat recovery with heat accumulators such high temperature ensures that the use of lime-bonded, refractory bricks is possible even with intermittent operation. z. Oven according to claim z, characterized in that the heat accumulators forming a unitary whole with the oven are divided into individual groups in a manner known per se, so that each chamber can be operated and regulated as a closed unit regardless of its structural connection with the others. 3. Furnace according to claim = and z, characterized by a recessed on the back of the furnace chamber and heat storage in the masonry of the furnace system, cooled by surrounding cooling channels, narrow space in which the zinc vapors enter from the chamber through connections provided in the upper part to from above Sinking below to be liquefied to metallic zinc. q .. Operating mode for furnace systems according to claims z to 3, with charging of briquettes made of zinc ore and cinder, characterized in that before or during the charging these briquettes are mixed with pure cinder in such a way that the briquettes are embedded therein in such a way that they are kept away from contact with the chamber walls. 5. Mode of operation according to claim q., With construction of the charge of large prismatic briquettes to form a cake of smaller dimensions as the furnace chambers, characterized in that the remaining space between the cake thus constructed and the chamber wall is filled by subsequently introduced pure cinder.