PL14350B1 - A method of processing zinc ores and a furnace for this purpose. - Google Patents

A method of processing zinc ores and a furnace for this purpose. Download PDF

Info

Publication number
PL14350B1
PL14350B1 PL14350A PL1435030A PL14350B1 PL 14350 B1 PL14350 B1 PL 14350B1 PL 14350 A PL14350 A PL 14350A PL 1435030 A PL1435030 A PL 1435030A PL 14350 B1 PL14350 B1 PL 14350B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
furnace
zinc
shaft
electrodes
charge
Prior art date
Application number
PL14350A
Other languages
Polish (pl)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Publication of PL14350B1 publication Critical patent/PL14350B1/en

Links

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy topienia rud cynkowych, zwlaszcza zas sposobu i urzadzen do wytwarzania cynku handlo¬ wego (odlewnego) lub tlenku cynku w pie¬ cu elektrycznym, dzialajacym w sposób ciagly.Sposób wedlug wynalazku niniejszego moze byc podzielony z grubsza na trzy czesci: pierwsza przedwstepna obróbke ru¬ dy cynkowej przed doprowadzeniem jej do pieca, druga — obróbke materjalu w piecu w celu otrzymania pary cynkowej i trzecia — obróbke pary cynkowej w celu otrzymania badzto cynku handlowego badz tlenku cynku. Postepowanie mozna prowadzic w urzadzeniach dowolnego ty¬ pu, szczególowo opisanych ponizej.Zgodnie ze sposobem niniejszym, rude cynkowa zeskwarza sie przedewszystkiem, co nadaje jej porowatosc, odpornosc na zmiazdzenie i scieranie przy obróbce dal¬ szej; staje sie ona równiez wzglednie do¬ brym przewodnikiem elektrycznosci, zwla¬ szcza przy nagrzaniu do temperatury, ja¬ kiej podlega podczas odtleniania. Prazenie mozna z korzyscia uskuteczniac w polacze¬ niu z wydzieleniem z rudy siarki, sprowa¬ dzajac zawartosc tejze w przyblizeniu do 0,5%, a nawet mniej.Zeskwarzona rude rozdrabia sie nastep¬ nie i przesiewa w celu doprowadzenia jej do stanu ziarnek mniej wiecej wielkosci zboza lub grochu, aby uczynic mase jedno¬ stajna i wytworzyc ladunek w wysokimstopniu przepuszczalny. Nastepnie miesza sie ja z ziarnistym ^ksem, weglem albo innym materfaleiil, ziwfefajacym wegiel, poczem jesit ona gotowa do wprowadzenia do pieca.Stosowany przy wykonywaniu sposobu piec posiada ksztalt pionowy, przyczem ladunek wprowadzany zgóry opada pod dzialaniem wlasnego ciezaru i przechodzi przez piec nieprzerwanym strumieniem.Wchodzacy ladunek zostaje najpierw podgrzany w czesci górnej pieca ltdb w in¬ nym odpowiednim podgrzewaczu, ogrze¬ wanym plomieniem gazowym lub nafto¬ wym. Takie podgrzanie suszy ladunek i doprowadza prawie do temperatury, w ja¬ kiej poddaje sie go obróbce dalszej w stre¬ fie redukujacej pieca. Podgrzewanie moz¬ na uskuteczniac w jednym lub dwóch stopniach.Podgrzany ladunek opuszcza sie wtedy w piecu do strefy, gdzie przechodzi pomie¬ dzy rozstawionemi w kierunku pionowym elektrodami, pomiedzy któremi i ladunkiem, stanowiacym opór, przeplywaja odpowied¬ nie prady elektryczne, w celu nagrzania la¬ dunku do temperatury, wystarczajacej do wydzielenia pary cynku, lecz niedosta¬ tecznej do stopienia albo do zamiany na zuzel ladunku lub jego pozostalosci, albo do zamiany w stan lotny tych zanieczy¬ szczen, które w parach cynku prowadza do powstawania w skraplaczach niebie¬ skiego pylu. Przy odtlenianiu cynku, we¬ dlug wynalazku niniejszego, zalezy na tern, aby redukcja zachodzila raczej w waskich granicach temperatury, poniewaz, jezeli temperatura bedzie za niska, to wydatnosc redukcji sie zmniejsza, jezeli zas tempera¬ tura bedzie za wysoka, to zanieczyszcze¬ nia, w rodzaju metalicznych siarczków, krzemu i t. d., ulatniaja sie, co nie jest po¬ zadane, albowiem zaklóca to skraplanie pary cynkowej na cynk handlowy, lub za¬ nieczyszcza produkt ostateczny, jezeli sie wytwarza tlenek cynku; poza tern moze powstawac zuzel, zaklócajacy ciaglosc i prawidlowosc procesu. Najkorzystniejsza temperatura w opisywanym piecu zbliza sie do 1100°, podczas gdy w poprzedniej praktyce przy stosowaniu retort do cynku temperatura tychze podnosi sie zwykle do mniej wiecej l3500,C.Reszta (pozostalosc) ladunku, nie two¬ rzac zuzla i nie stapiajac sie, opada do strefy ponizej dolnych elektrod pieca, gdzie stygnie, poczem mozna ja latwo u- suwac z dna pieca.Redukcja rud cynkowych w piecu od¬ bywa sie w atmosferze odtleniajacej bez dostepu powietrza. W tym celu piec moze byc zamkniety u dolu, albo u góry, albo i tu i tam, badzto mechanicznie, badz za posrednictwem dostatecznej wielkosci wzglednie zimnego materjalu u góry i u dolu. Wszelki znaczniejszy doplyw powie¬ trza wytwarzalby dwutlenek wegla, który dazy do utlenienia par cynku i tworzy pyl blekitny. Lecz w wymienionych wyzej tem¬ peraturach, przy braku dostepu powietrza, oraz przy nalezycie przygotowanych ru¬ dach i skutecznej kondensacji, stosunek metalu do blekitnego pylu jest nawet bar¬ dziej zadowalajacy, niz w istniejacych sposobach, stosujacych retorty. O ile wia¬ domo, zadowalajacy pod wzgledem han¬ dlowym stosunek pomiedzy metalem a py¬ lem blekitnym nie zostal dotychczas osia¬ gniety w piecu elektrycznym o ruchu cia¬ glym.Wydobyta z ladunku pare cynkowa wprowadza sie odpowiedniemi rurami, badz¬ to do skraplaczy, jezeli chce sie otrzymac, jako wytwór, cynk handlowy, badz do u- rzadzen utleniajacych i przyrzadów zbie¬ rajacych tlenek cynku. Urzadzenia utle¬ niajace skladaja sie najlepiej z rur lub przewodów, do których wpulszcza sie po¬ wietrze, regulujac doplyw jego tak, ze po¬ wstaje tlenek cynku, co polaczone jest z umiarkowanem ochlodzeniem przerabiane¬ go tworzywa. Tlenek cynku kieruje sie jia- — 2 —stepnie do skladu, gdzie zbiera sie go w worki. Przy stosowaniu skraplaczy moga one byc jakiegokolwiek znanego typu.Najkorzystniejsza obróbka pary cyn¬ kowej wytwarza tlenek cynku o czastecz¬ kach przecietnie od 40 do 25 mikronów, co stanowi wymiar czasteczek cynku najbar¬ dziej odpowiadajacy wymaganiom przy fabrykacji gumy.Dzieki wskazanemu ograniczeniu tem¬ peratury, w jakiej prowadzi sie sposób ni¬ niejszy, produkt, biorac praktycznie, nie zawiera siarki, co jest wyrazna zaleta, zwlaszcza w przypadku otrzymywania tlenku cynku, uzywanego do wyrobu farby.Wynalazek jest opisany ponizej szcze¬ gólowo z powolaniem sie na rysunki, gdzie fig. \a przedstawia schematyczny widok zboku, czesciowo w przekroju, calkowite¬ go urzadzenia do wykonywania sposobu wedlug wynalazku; fig. 1 do 10 przedsta¬ wiaja najodpowiedniejszy ksztalt pieca i polaczonych z nim urzadzen stosowanych przy wykonywaniu sposobu, przyczem fig. 1 wyobraza przekrój pionowy pieca; fig. 2 — przekrój poziomy pieca, wedlug 2—2 na fig. 1; fig. 3 — przekrój poziomy lama¬ na plaszczyzna 3—3 na fig. 1; fig. 4 stano¬ wi przekrój poziomy wedlug linji 4—4 na fig. 1, przedstawiajacy uklad pieca, prze¬ znaczonego do wytwarzania tlenku cynku; fig. 5 — przekrój pionowy plaszczyzna 5— 5 na fig. 6, przedstawiajacy szczegól urza¬ dzenia podtrzymujacego odcinek pieca; fig. 6 rzut poziomy fig. 5; fig. 7 — widok zbo¬ ku odmiennej postaci urzadzenia podtrzy¬ mujacego, w zastosowaniu do czesci gór¬ nej pieca; fig. 8 — rzut poziomy ukladu, podobnego do ukladu wedlug fig. 4, z ta róznica, ze jest tu pokazana baterja skraplaczy; fig. 9 — schematyczne przed¬ stawienie przebiegu pradów elektrycznych, i wreszcie fig. 10 — szczegól czesciowo w przekroju, przedstawiajacy jedna z elek¬ trod i jej obsade.Rude cynkowa (fig. 1") doprowadza sie z leja 101 do urzadzenia do prazenia i zeskwarzania w postaci szeregu panwi 102 o dnach dziurkowanych i poruszajacych sie poziomo ponad skrzynia powietrzna 103, polaczona rura 104 z jakimkolwiek odpo¬ wiednim przyrzadem ssacym. Wskutek na¬ grzewania rudy zawarta w niej siarke spa¬ la palnik ropowy 105. Prazenie i zeskwa- rzanie rudy mozna uskuteczniac, np. w maszynie typu Dwight-Lloyd'a.Zeskwarzanie prowadzi sie zazwyczaj tak daleko, aby zawartosc siarki nie prze¬ kraczala pól procentu.Zeskwarzona ruda kruszy sie nastep¬ nie w lamaczach 106, zapomoca walców 107, do wielkosci ziarnek zboza lub gro¬ chu; opada ona nastepnie do leja 108 przy¬ rzadu mieszalnego 109, do którego przeno¬ snik 110 doprowadza ziarna koksu lub in¬ nego materjalu, zawierajacego wegiel.Ladunek w ten sposób utworzony od¬ prowadza sie nastepnie do leja 111 prze¬ nosnika 112 ponad szczyt pieca.Przygotowany ladunek podgrzewa sie, jak to wskazuje rysunek, w dwu stopniach; a mianowicie w podgrzewaczu 113 oraz w podgrzewaczu 114, w pierwszym do tem¬ peratury okolo 600°C, a w drugim do 900 — 1000°C.Obrotowy przyrzad zasilajacy 115 jest rozrzadzany elektrycznie, na co schema¬ tycznie wskazuja druty 116, tak aby piec zawsze byl napelniony.Podgrzany ladunek opada w sposób ciagly pod wplywem ciezaru wlasnego do strefy w piecu pomiedzy pierscieniowemi elektrodami 117 i 118, zasilanemi pradem najpraktyczniej zmiennym z transforma¬ tora 119. Przeplyw pradu pomiedzy elek¬ trodami oraz przez ladunek, (nagrzana bo¬ wiem zeskwarzona ruda zmieszana w celu jej redukcji z weglem, stanowi wzglednie dobry przewodnik elektrycznosci, a jedno¬ czesnie wykazuje opór, dostateczny do te¬ go celu), nagrzewa ladunek jednostajnie do pozadanej temperatury, która mozna — 3 —regulowac, miarkujac energie pradu elek¬ trycznego. Wysoka przepuszczalnosc la¬ dunku, spowodowana ziarnistym jego cha¬ rakterem i porowatoscia zeskwarzonej ru¬ dy fest czynnikiem korzystnym, sprzyja¬ jac swobodnemu przenikaniu pary przez ladunek, Niestopiony ale pozbawiony metalu ladunek opada ponizej dolnej elektrody 118 do czesci 120, gdzie ostyga. Czesc dol¬ na inaterjalu tego spoczywa na zamykaja¬ cej piec wodnej panwi 121, do której wo¬ de dostarcza rura 122. Wode utrzymuje na poziomie wlasciwym otwór 123, przez któ¬ ry splywa ona do rury 124. Materjal wy¬ czerpany zapomoca skrobacza 125, zgar¬ nia sie na przenosnik 126.Pare cynkowa wytwarzana w ten spo¬ sób mozna przerabiac dalej w sposób po¬ dwójny, Mozna ja przesylac rurami do skraplaczy, jak to przedstawiono schema¬ tycznie w punkcie 127, albo tez odprowa¬ dzac do urzadzen, które zamieniaja ja w opary tlenku cynkowego. Skraplacze moga byc typu zwyklego i zbudowane w sposób znany, to tez dalszy ich opis nie jest po¬ trzebny.Przy zmianie pary cynkowej na tlenek, pare te doprowadza sie do rury 128, gdzie miesza sie ona z powietrzem, naplywaj acem do rury otworem 129 rozrzadzanym zasu¬ wa 130 w ilosci scisle uregulowanej. Wsku¬ tek tego cynk spala sie na tlenek cynku w koncu dolnym, rury 128. Przewietrznik ssacy o szybkosci zmiennej wyciaga tlenek cyniku rura 128 i dostarcza go przez sepa¬ rator 132 ido skladu 133, w którym wisza worki 134, do zbierania tlenku w sposób powszechnie znany.Proces odbywa .sie w sposób ciagly, za¬ czyna sie on od obróbki surowej rudy i jej mieszaniny z koksem lub materjalem po¬ dobnym, poczem nastepuje obróbka ladun¬ ku w piecu pionowym, a wszystko konczy sie na wytworzeniu badzto cynku metalo¬ wego badz tlenku cynku, stosownie do zy¬ czenia oraz na usunieciu pozbawionej me¬ talu pozostalosci ze spodu pieca.Sposób mozna prowadzic w najrozmait¬ szych urzadzeniach, które mozna zmieniac w zaleznosci od rozmiarów procesu, oka¬ zalo sie jednak, ze urzadzenie przedsta¬ wione na fig. 1 do 10, wykazuja szczegól¬ niejsze korzysci przy obróbce przygotowa¬ nego ladunku. Glówne róznice tego urza¬ dzenia przedstawione schematycznie na fig. la stanowia: odcinkowa budowa pieca pionowego i zastosowanie rozstawionych schodkami elektrod, przyczem oba te zna¬ miona zapewniaja szczególniejsze korzysci przy wielkich jednostkach roboczych.Stwierdzono równiez, ze w piecach tego typu sam ladunek w polaczeniu z powol¬ nym ruchem nazewnatrz utworzonych ga¬ zów redukujacych, wytwarza dostateczne zamkniecie, zapobiegajace przedostawa¬ niu sie powietrza u góry i u dolu pieca, bez potrzeby jakichkolwiek zamkniec mecha¬ nicznych w rodzaju przedstawionych na fig. la.Specjalna konstrukcje najdogodniej¬ szej postaci pieca i polaczonych z nim u- rzadzen opisano ponizej.Kadlub pieca, (fig, 1 do 10) sklada sie z szeregu odcinków A, B, C, D i E, podtrzy¬ mywanych oddzielnie oraz z odcinka F u góry, przeznaczonego do podgrzewania wstepnego. Podgrzewacz F posiada ognio¬ trwala rure srodkowa 10 ogrzewana .z ze¬ wnatrz spalinami palnika lf (fig. 2), któ¬ re wznosza sie do góry droga srubowa ktb kreta i uchodza kanalem dymowym 11, zaopatrzonym w zaslony 12. Ladunek ru¬ dy i wegla doprowadza sie do przewodu 10 w jakikolwiek sposób, np. rura wpusto¬ wa 13, wykonana w ten sposób, ze pednia zebata 14 moze ja obracac; rura wpusto¬ wa polaczona jest z lejem 15, do którego zsypuje sie ladunek z podnosnika 17 przez pas bez konca 16.Szyb pieca sklada sie z odcinków pod¬ trzymywanych oddzielnie przez kolumny - 4 —1)8 z ksztaltek stalowych (na fig. 3 sa po¬ kazane trzy takie -kolumny), za posrednic¬ twem wsporników 19. W kazdym wsporni¬ ku wisza prety 20, izolowane, (fig. 5), od scianki poziomej wspornika zapomoca od¬ powiednich plytek izolujacych 21 i tulei 22'. Na koncach górnych pretów tych mie¬ szcza sie nasrubki 22, spoczywajace na podtrzymuj acem korytku, pomiedzy któ- rem a plytkami izolacyjnemi, umieszczone sa silne sprezyny 24 (fig. 5).Jak to przedstawia fig. 7, nasrubki mo¬ ga .spoczywac na izolowanych plytach le¬ zacych na wspornikach, bez podkladania pod nie sprezyn; konstrukcja taka moze byc zastosowana w odcinkach B, C, D. W obu konstrukcjach zastosowano srodki do dopasowywania odcinków.Jak to przedstawiaja fig. 5 i 7 na pre¬ tach 20 o nagwintowanym koncu dolnym wisza na odpowiednich nasrubkach skosne pierscienie 25, podtrzymujace zkolei wal¬ cowe obmurowanie 27 i okragly pierscien 28. Krawedzie górna i dolna pierscieni 26 i 28 maja ksztalt stozków scietych, przy- czem pomiedzy odcinkami przyleglemi po¬ wstaje zlobek pierscieniowy. Obmurowa¬ nie czesci 26, 27, 28 jest wykonane z cegly magnezijowef, która posiada wysoka o- gniotrwalosc i zapobiega przenikaniu opa¬ rów cynku.Odcinki B, C, D, E i F otoczone sa kaz¬ dy plaszczem 29. Plaszcz ten spoczywa na skosnym pierscieniu 25, w pewnej odleglo¬ sci od muru 27 i dochodzi u góry do obwo¬ du zewnetrznego pierscienia 28. Luz po¬ miedzy murem 27 i plaszczem 29 wypel¬ niony jest sproszkowana ruda chromowa, w wysokim stopniu ogniotrwala i zapobie¬ gajaca przedostawaniu sie pary cynkowej lub cynku metalowego.W ten sposób szyb pieca sklada sie z szeregu, ustawionych W pewnych odleglo¬ sciach od siebie, odcinków opartych nieza¬ leznie jedne od drugich, co pozwala od¬ cinkom tym rozszerzac sie lub kurczyc z pozostawieniem przestrzeni przez które pary cynku moga uchodzic bezposrednio do skraplaczy, skoro chodzi o wyrób cyn¬ ku, lub doTcanalów utleniajacych, przy wy¬ twarzaniu tlenku cynkowego. Przez prze¬ strzen pomiedzy odcinkami wprowadza sie do pieca pyrometry 30.W pierscieniowych szczelinach pomie¬ dzy odcinkami mieszcza sie przyrzady do odprowadzania pary cynkowej z pieca.Piec otaczaja dysze 31 (fig. 1 i 4) o luko¬ watych paszczach 32, oddzielonych od sie¬ bie odpowiedniem obmurowaniem. Konce wewnetrzne dysz tych oraz obmurowanie na pierscieniach 26 i 27 odcinków przyle¬ glych, wykonane sa w ten sposób, ze po¬ wstaja szczelne styki; w razie potrzeby stosuje sie odpowiednie kity, np. cement ze stopionej magnezji i spoiwo.Konce zewnetrzne dysz wchodza w przewody 33, gdzie powietrze, wpuszczane odpowiedniemi otworami utlenia pare cyn¬ ku. Przewody te sa polaczone ze skladem worków lub innemi odpowiedniemi urza¬ dzeniami do zbierania.W przypadku wyrobu cynku metalicz¬ nego lub cynku handlowego, naokolo szy¬ bu pieca ustawia sie szereg skraplaczy 34 (fig. 8), osadzonych koncami wewnetrzne- mi pomiedzy przylegajacemi pierscieniami 26 i 28 sasiednich odcinków i okitowanych w isposób Wskazany powyzej dla dysz 32.Do ulatwienia dostepu do szybu pie¬ ca w celu wypuszczania cynku, albo na¬ praw i dopasowywan sluzy klatka 34% osa¬ dzona na ramie lub na wózku 35, ustawio¬ nym na okraglym torze, otaczajacym piec, przyczem podnoszenie i opuszczanie klatki uskutecznia sie zapomoca elektrycznosci.Na dnie szybu znajduje sie odcinek wy¬ ladowujacy E, badzto o ksztalcie cylin¬ drycznym, jak to przedstawia rysunek, badz tez — stozkowym; pod dolnym kon¬ cem jego miesci sie stól obrotowy 36 do u- suwania pozostalosci. Mozna oczytwiscie stosowac wszelkie inne sposoby, zapewnia- — 5 —jace usuwanie pozostalosci w sposób cia¬ gly/ Uklad elektrod przedstawiony jest schematycznie na fig. 9, dzie A wyobraza szyb pieca; Okolo wierzcholka pieca znajduja sie trzy elektrody G, H i I z wegla lub grafitu, rozstawione o mniej wiecej 12DÓ; konce elektrod wystaja (fig. 1 i 3) poza obwód szybu i stykaja sie z ladunkiem pieca.W czesci dolnej pieca miesci sie odpo¬ wiedni zespól elektrod G', H', /', przesu¬ niety o 180° wzgledem elektrod G, H, I tak, iz elektrody górna i dolna kazdej pa¬ ry mieszcza sie na przeciwleglych bokach szybu. (Prad plynie ukosnie z G dp G' przez ladunek podobniez jak i z H do W oraz z / do /'. Kazdy z tych obwodów ma wlasne odrebne zródlo emergji elektrycz¬ nej, przedstawione tu w postaci trzech transformatorów G2, H2 i I2, polaczonych kazdy z odpowiedniem zródlem pradu zmiennego; kazdy obwód zaopatrzony jest w odpowiednie przyrzady regulujace Af; N, O, najwlasciwiej samoczynne celem nastawiania napiecia i natezenia pradu w kazdym obwodzie.Stosowac mozna badzto prad zmien¬ ny, badz staly, najkorzystniej prad zmien¬ ny jednofazowy i oczywiscie dla kazdego obwodu mozna stosowac prady, wytworzo¬ ne niezaleznie od siebie. Drogi pradów tych, ogólnie oznaczone limjami kropkowa- no-kreskówanemi (fig. 9) przecinaja sie w okolicy srodka ladunku pomiedzy elektro¬ dami.W wyniku ukladu tego, osiaga sie to, ze, gdy ladunek opada, kazda czesc jego ulega dzialaniu tego lub innego pradu tak, ze temperatura calkowitej inasy podnosi sie jednostajnie i uzyskuje pozadany po¬ ziom.Przekrój elektrod jest kwadratowy al¬ bo prostokatny; sa one osadzone jedna krawedzia do góry, jak to wskazuje fig. 1 i 3 tak, ze nie przeszkadzaja w sposób wy¬ datniejszy przechodzeniu ladunku przez piec ku dolowi, jednoczesnie zas wykazuja znaczna powierzchnie zetkniecia z ladun¬ kiem.Elektrody mozna osadzic w uchwy¬ tach 50 (fig. 10), na podstawkach 51r umo¬ cowanych w scietym pierscieniu 25, i od¬ dzielonych od pierscienia tego izolacja 52.W obmurowaniu odcinków A i D pozosta¬ wia sie odpowiednie otwory na elektrody. PLThe present invention relates to the melting of zinc ores, in particular a method and apparatus for the production of commercial (cast) zinc or zinc oxide in a continuous electric furnace. The process according to the present invention may be roughly divided into three parts: first, preliminary the treatment of the zinc tube before it is fed to the furnace, the second treatment of the material in the furnace to obtain zinc vapor and the third treatment of the zinc vapor to obtain either commercial zinc or zinc oxide. The procedure can be carried out in any type of apparatus, as detailed below. In accordance with the present process, the zinc ore is skimmed off essentially making it porous, crush-resistant and abrasion-resistant in further processing; It also becomes a relatively good conductor of electricity, especially when heated to a temperature at which it undergoes deoxidation. The roasting may be advantageously effected in conjunction with the separation of sulfur from the ore, reducing the sulfur content to approximately 0.5% or less. The scalded ore is then crushed and screened to bring it to a grain state of approximately 0.5% or less. the size of a grain or pea to make the mass uniform and to create a highly permeable charge. Then it is mixed with a granular, coal or other material that deflates the coal, and it is ready to be put into the furnace. The incoming charge is first heated in the upper part of the furnace ltdb in another suitable heater, heated by a gas or kerosene flame. This heating dries the charge and brings it almost to the temperature at which it is further processed in the reducing zone of the furnace. Heating can be effected in one or two stages, and the heated charge is then lowered in the furnace into a zone where it passes between the vertically spaced electrodes, between which and the resistive charge appropriate electric currents flow to heat up. of the charge to a temperature sufficient to release zinc vapor, but not enough to melt either to melt the charge or its residues, or to volatilize the contaminants which, in the zinc vapor, lead to the formation of bluish condensers in the condensers. dust. In the deoxidation of zinc, according to the present invention, it is essential that the reduction take place within narrow temperature limits, since if the temperature is too low the reduction efficiency decreases, and if the temperature is too high the impurities are contaminated. such as metallic sulphides, silicon, etc., volatilize, which is not desirable, as this interferes with the condensation of zinc vapor into commercial zinc, or contaminates the final product if zinc oxide is produced; outside the region, a knot can form, interfering with the continuity and correctness of the process. The most favorable temperature in the described furnace approaches 1100 °, while in the previous practice, when using zinc retorts, the temperature usually rises to about 3500 ° C. The rest (residue) of the charge, without forming a knot and not fusing, sinks. to the area below the bottom electrodes of the furnace, where it cools down, then it can be easily lifted from the bottom of the furnace. The reduction of zinc ores in the furnace takes place in a deoxidizing atmosphere without air access. For this purpose, the furnace may be closed at the bottom, or at the top, or both here and there, either mechanically, or by means of a sufficiently large, relatively cold material at the top and bottom. Any significant air input would produce carbon dioxide which oxidizes the zinc vapor and forms bluish dust. But at the above-mentioned temperatures, in the absence of air, and with properly prepared pipes and efficient condensation, the metal to blue dust ratio is even more satisfactory than in existing retort methods. As far as it is known, a commercially satisfactory ratio between metal and blue dust has not yet been achieved in an electric furnace with a continuous motion. The zinc vapor extracted from the load is fed through appropriate pipes, or into condensers. if one wishes to obtain, as a product, commercial zinc, or for oxidizing devices and collecting devices for zinc oxide. The oxidation equipment is preferably composed of pipes or conduits into which the air is blown, regulating its inflow in such a way that zinc oxide is formed, which is associated with a moderate cooling of the processed material. Zinc oxide is passed jia- - 2 - then to the warehouse, where it is collected in bags. When using condensers, they can be of any known type. The most advantageous treatment of the zinc vapor produces zinc oxide with an average particle size of 40 to 25 microns, which is the size of the zinc particles most suited to the requirements of rubber fabrication. in which the present process is carried out, the product is practically free of sulfur, which is a clear advantage, especially in the preparation of zinc oxide, which is used for the production of paint. The invention is described in detail below with reference to the drawings, where Fig. 1a shows a schematic view of the slope, partially in section, of the overall device for carrying out the method according to the invention; Figures 1 to 10 show the most suitable shape of the furnace and associated equipment used in carrying out the process, while Fig. 1 shows a vertical section of the furnace; Fig. 2 is a horizontal section of the furnace according to 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 is a horizontal section of the lamella plane 3-3 in Fig. 1; Fig. 4 is a horizontal section according to the line 4-4 of Fig. 1 showing the arrangement of a furnace for producing zinc oxide; Fig. 5 is a vertical section of the plane 5-5 in Fig. 6 showing a detail of the device supporting the furnace section; Fig. 6 is a plan view of Fig. 5; Fig. 7 is a side view of a different form of holding device as applied to the top of the furnace; Fig. 8 is a plan view of a system similar to that of Fig. 4, with the difference that a condenser bank is shown; Fig. 9 is a schematic representation of the course of the electric currents, and finally Fig. 10, particularly partially in section, showing one of the electrodes and its holder. The zinc ore (Fig. 1 ") is fed from hopper 101 to the roasting device. and chipped in the form of a series of tubes 102 with perforated bottoms and moving horizontally above the air box 103, connected to the tube 104 with any suitable suction device. By heating the ore, the sulfur contained therein burned off the oil burner 105. Burning and condensation formed The extraction of the ore can be effected, for example, in a Dwight-Lloyd type machine. The extraction is usually carried out so far that the sulfur content does not exceed half a percent. The faded ore then crumbles in the breakers 106, using rollers 107, to the size of the grains of grain or pea, which then fall into the hopper 108 of the mixing apparatus 109, to which the conveyor 110 feeds grains of coke or other carbon-containing material. the one formed is then discharged into the funnel 111 of the conveyor 112 above the top of the furnace. The prepared charge is heated, as shown in the figure, in two stages; namely, the preheater 113 and the preheater 114, the first to a temperature of about 600 ° C, and the second to 900 to 1000 ° C. The rotary power device 115 is electrically discharged as schematically shown by the wires 116, so that the furnace always full. The heated charge falls continuously under the influence of its own weight into the zone in the furnace between the ring electrodes 117 and 118, fed with the most practical alternating current from the transformer 119. The flow of current between the electrodes and the charge (heated because I know Chilled ore, mixed to reduce it with carbon, is a relatively good conductor of electricity, and at the same time has resistance, sufficient for this purpose), heats the charge uniformly to the desired temperature, which can be - 3 - regulated by measuring the energy of the electric current. tic. The high permeability of the land, due to its granular nature and porosity of the browned ore, is a beneficial factor, favoring the free passage of vapor through the load. The unmelted but metal-free load falls below the lower electrode 118 to part 120, where it cools. The bottom portion of this material rests on the water pipe 121 which closes the furnace, to which water is supplied by pipe 122. The water is kept at the proper level through the opening 123 through which it flows into the pipe 124. The material drawn out by a scraper 125 The zinc vapor produced in this way may be further processed in duplicate, may be piped to condensers as illustrated schematically in item 127, or may be drained to equipment. which turns it into zinc oxide fumes. The condensers may be of a common type and constructed in a known manner, and their further description is not necessary. When changing the zinc vapor to an oxide, the vapor is fed to the tube 128, where it mixes with air flowing into the tube through an opening 129. shut off valve 130 in a strictly regulated amount. As a result, the zinc burns to the zinc oxide at the bottom end, tubes 128. The variable speed suction ventilator draws the cynic oxide tube 128 and delivers it through a separator 132 and into a composition 133, in which the bags 134 hang, to collect the oxide in a manner The process is a continuous process, it begins with the treatment of the raw ore and its mixture with coke or a similar material, then the charge is processed in a vertical furnace, and everything ends with the production of zinc or metal. The method can be carried out in a variety of devices, which can be changed according to the size of the process, but it has been found that the device is 1 to 10 show more particular advantages in the treatment of the prepared charge. The main differences of this apparatus, illustrated schematically in Fig. 1a, are: the sectional structure of the vertical furnace and the use of staggered electrodes, both of which provide particular advantages for large working units. It has also been found that in furnaces of this type, the same charge in combination with the slow outward movement of the reducing gases formed, it creates a sufficient enclosure to prevent air from entering the top and bottom of the furnace, without the need for any mechanical closures of the type shown in Fig. 1a. Special design for the most suitable form of furnace and the devices connected thereto are described below. The furnace casing (Figs. 1 to 10) consists of a series of sections A, B, C, D and E, separately maintained, and a section F at the top, intended for preheating . The heater F has a fire-resistant central pipe 10 heated from outside the burner fumes 1f (Fig. 2), which rises upwards through a helical angle and exits through a flue 11, provided with curtains 12. Pipe charge and the carbon is fed to the conduit 10 in any way, eg, an inlet pipe 13, made such that the toothed pedal 14 can rotate it; the inlet pipe is connected to the funnel 15, into which the load drops from the hoist 17 through the endless belt 16. The furnace shaft consists of sections supported separately by columns - 4-1) 8 made of steel shapes (in Fig. 3) Three such columns are shown), mediated by the brackets 19. In each bracket hang bars 20, insulated (FIG. 5), from the horizontal wall of the bracket by means of appropriate insulating plates 21 and sleeves 22 '. At the ends of the upper rods there are screws 22, resting on a supporting tray, between which and the insulating plates are placed strong springs 24 (Fig. 5). As shown in Fig. 7, the screws may rest. on insulated panels lying on supports, without placing springs under them; such a construction can be used in sections B, C, D. In both constructions measures for matching the sections are used. As shown in Figs. 5 and 7, on bars 20 with a threaded lower end, oblique rings 25 hang on the appropriate bolts, supporting the shaft in a circle. Full brickwork 27 and round ring 28. The upper and lower edges of rings 26 and 28 have the shape of truncated cones, with a ring groove being formed between the adjacent sections. The masonry of the parts 26, 27, 28 is made of magnesia brick, which has a high resistance to fire and prevents the penetration of zinc vapor. Sections B, C, D, E and F are surrounded by each mantle 29. This mantle rests on the oblique ring 25, at a distance from the wall 27 and extends at the top to the perimeter of the outer ring 28. The play between the wall 27 and the mantle 29 is filled with powdered chrome ore, highly refractory and preventing the penetration of zinc vapor or metal zinc. Thus, the shaft of the furnace consists of a series of distances positioned independently of one another, which allows these sections to expand or contract, leaving space for which zinc vapors may escape directly into the condensers, for the production of zinc, or for the oxidising canals, for the production of zinc oxide. Through the space between the sections, the pyrometers 30 are inserted into the oven. The ring-shaped gaps between the sections contain devices for evacuating zinc vapor from the oven. The oven is surrounded by nozzles 31 (Figures 1 and 4) with arched mantles 32 separated from with proper brickwork. The inner ends of these nozzles and the brickwork on the rings 26 and 27 adjacent sections are made in such a way that tight contacts are formed; if necessary, suitable mastic are used, for example, fused magnesia cement and a binder. The outer ends of the nozzles enter the conduits 33, where the air, introduced through suitable holes, oxidizes the zinc vapor. These lines are connected to a bag or other suitable collection device. In the case of the production of metallic zinc or commercial zinc, a series of condensers 34 (Fig. 8) are arranged around the furnace shaft, seated with their inner ends between the adjacent ones. rings 26 and 28 of the adjacent sections and blinded in the manner indicated above for nozzles 32. To facilitate access to the furnace shaft for zinc discharge, or to repair and adjust a 34% cage mounted on a frame or on a cart 35, set On the circular track surrounding the furnace, the raising and lowering of the cage is done by electricity. At the bottom of the shaft there is a discharge section E, possibly cylindrical in shape, as shown in the drawing, or also conical; at its lower end is a rotary table 36 for removing the residue. Of course, any other means may be used to ensure that the residue is continuously removed. The electrode arrangement is shown schematically in Fig. 9, day A shows a furnace shaft; Around the top of the furnace there are three carbon or graphite electrodes G, H and I, spaced approximately 12DO; The ends of the electrodes protrude (Fig. 1 and 3) beyond the periphery of the shaft and are in contact with the furnace charge. In the lower part of the furnace there is a corresponding set of electrodes G ', H', / ', shifted by 180 ° with respect to the electrodes G, H, so that the top and bottom electrodes of each pair are located on opposite sides of the shaft. (The current flows diagonally from G dp G 'through the load as well as from H to W and from / to /'. Each of these circuits has its own separate source of electrical emergence, represented here as three transformers G2, H2 and I2, connected each with a suitable source of alternating current; each circuit is provided with appropriate regulating devices Af; N, O, preferably self-acting to adjust the voltage and current intensity in each circuit. Alternating current can be used, or constant, most preferably single-phase alternating current and of course for each circuit it is possible to use currents produced independently of each other.The paths of these currents, generally marked with dotted-cartoon limbs (Fig. 9), intersect at the center of the charge between the electrodes. it is that when the charge falls, each part of it is affected by this or that current, so that the temperature of the total load rises steadily and reaches the desired level. The cross-section of the electrodes is square new or rectangular; they are seated with one edge upwards, as shown in Figs. 1 and 3, so that they do not more effectively interfere with the downward passage of the charge through the furnace, and at the same time have a significant contact surface with the load. The electrodes can be embedded in the holder. bars 50 (FIG. 10), on the bases 51r fitted in the shear ring 25, and separated from this ring by insulation 52. In the brickwork of sections A and D, suitable holes for electrodes are left. PL

Claims (5)

Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób obróbki rud cynkowych w pionowym piecu szybowym, pracujacym w sposób ciagly i ogrzewanym zapomóca elektrycznosci, w celu wytwarzania pary cynkowej i przetwarzania jej, stosownie dó zyczenia, na cynk metaliczny albo tlenek cynku, zmamienny tern, ze przepuszczalny w wysokim stopniu ladunek, przesuwajacy sie swobodnie przez piec i zlozony z ziar¬ nistej zeskwarzonej rudy oraz zawieraja¬ cego wegiel materjalu ziarnistego, ogrzewa sie zapomóca przepuszczania przez niego pradu elektrycznego do temperatury wy¬ starczajacej do oddestylowania par cynku, lecz niewystarczajacej do stopienia lub zamiany pozostalosci na zuzel. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze temperature pieca utrzymuje sie ponizej punktu destylacji siarczków w ru¬ dzie, dzieki czemu otrzymuje sie pare cyn¬ kowa niezawierajaca siarki. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze ladunek ogrzewa sie przed¬ wstepnie, w celu zwiekszenia jego .prze¬ wodnictwa elektrycznego, zanim wejdzie on do strefy topienia zapomóca elektrycz¬ nosci. 4. Pionowy piec sizybowy do wykona- nia sposobu wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tein, ze sklada sie iz szeregu odcin¬ ków, posiadajacych niezaleznie od siebie punkty oparcia, oraz szeregu rozstawio¬ nych elektrod w czesci górnej szybu i od- — 6 —powiedniego szeregu rozstawionych elek¬ trod w czesci dolnej szybu i urzadzen do¬ prowadzajacych energje elektryczna do kazdej pary elektrod, 5. , Piec wedlug zastrz. 4, znamienny tern, ze elektrody kazdej pary osadzone sa po przeciwleglych stronach szybu. 6. Piec wedlug zastrz. 4, znamienny tern, ze pomiedzy odcinkami szybu umie¬ szczone sa przyrzady odprowadzajace ga¬ zy lub pary z pieca. St. Joseph Lead Compa ny. Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy. VDo opisu patentowego Nr 14350. Ark.Patent claims. 1. Method for the treatment of zinc ores in a vertical shaft furnace, operating continuously and heated by means of electricity, in order to produce zinc vapor and transform it, as required, into metallic zinc or zinc oxide, an alternating terrestrial, with a highly permeable charge, As it moves freely through the furnace and is composed of granular, carbonated ore and carbon-containing granular material, it is heated by passing an electric current through it to a temperature sufficient to distil the zinc vapors but not sufficient to melt or convert the residue to a zel. 2. The method according to claim 1, characterized by the fact that the furnace temperature is kept below the distillation point of the sulphides in the ore, thereby obtaining a sulfur-free zinc vapor. 3. The method according to p. 1, characterized by the fact that the charge is preheated to increase its electrical conductivity before it enters the melting zone by means of electricity. 4. Vertical shaft furnace for carrying out the method according to claim 1 - 3, the significant thesis that it consists of a series of sections having points of support independently of each other, and a series of spaced electrodes in the upper part of the shaft and a corresponding series of spaced electrodes in the lower part the shaft and devices supplying electric energy to each pair of electrodes, 5. 4. The method of claim 4, characterized in that the electrodes of each pair are seated on opposite sides of the shaft. 6. Oven according to claims A method as claimed in claim 4, characterized in that between the sections of the shaft there are devices for discharging gases or vapors from the furnace. St. Joseph Lead Compa ny. Deputy: M. Skrzypkowski, patent attorney. V To patent description No. 14350. Ark. 2.Do opisu patentowego Nr 14350. Ark.2. To the patent description No. 14350. Ark. 3. «/%. '/' J. -.21 JO -10 'J?Do opisu patentowego Nr 14350. Ark.3. «/%. '/' J. -.21 JO -10 'J' to patent specification No. 14350. Ark. 4.Do opisu patentowego Nr 14350. Ark.4. To the patent description No. 14350. Ark. 5. Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL5. Print by L. Boguslawski and Ski, Warsaw. PL
PL14350A 1930-01-11 A method of processing zinc ores and a furnace for this purpose. PL14350B1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PL14350B1 true PL14350B1 (en) 1931-09-30

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2686820A (en) Glass furnace and process for melting glass
US2204576A (en) Method of reducing ores
US4029494A (en) Process for smelting and recovery of a material containing noble metals
US1967274A (en) Pyro-electric metallurgical furnace and process
US614930A (en) Process of and apparatus for separating metals from ores by electricity
US1642359A (en) Electric furnace
US1297641A (en) Electric furnace for smelting ores.
US1647050A (en) Means for roasting metallic ores
US1800500A (en) Process of recovering metals
US2086561A (en) Apparatus for revivifying spent decolorizing materials
US980763A (en) Electric furnace for the continuous extraction of zinc from its ores.
US1993972A (en) Refining cupola furnace
US944774A (en) Electric furnace for the continuous extraction of zinc from its ores.
US1893363A (en) Activation of carbonaceous substances
US3539163A (en) Vibrating refractory furnace
US1747740A (en) Ore-reduction furnace
US587138A (en) Process of and apparatus for manufacturing metallic carbids
US993105A (en) Electric smelting and refining apparatus.
US1786202A (en) Apparatus for high-temperature treatment of ores and other substances
US1743886A (en) Electric smelting of zinc ore
US826745A (en) Apparatus for reducing compounds and producing carbids.
US826743A (en) Process of reducing compounds and producing carbids.
US1899031A (en) Apparatus for separating metals or alloys
US1384878A (en) wingett
US1174668A (en) Process of fixing nitrogen and electric furnace for effecting the same.