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. PL