Ueber die Herstellung von Zink; von Ferd. Fischer.

Mit Abbildungen auf Tafel 23 und 24.

An den Fortschritten, welche das Zinkhüttenwesen in den letzten Jahren gemacht hat, ist der Röstproceſs der Erze am wenigsten betheiligt. Noch immer wird die Blende auf den meisten Hütten in dem bekannten Flammofen mit doppelter Sohle, dem sogen. Fortschaufelungsofen, abgeröstet, die gebildete Schwefligsäure in die Atmosphäre entlassen, während in Letmathe und Rosdzin der Röstofen von Hasenclever und Helbig (* 1871 199 286. * 1872 206 274. 1875 216 165. 334. 1878 227 71) mit bestem Erfolg eingeführt ist. Die Erze werden in diesem Ofen bis etwa 10 Proc. abgeröstet, die dabei entwickelte Schwefligsäure in die Bleikammer geleitet, während der Rest des Schwefels bis auf 1 bis 2 Proc. in Fortschaufelungsöfen abgeröstet wird.

Um das Entweichen der Schwefligsäure in die Atmosphäre zu hindern, läſst man in der Reckehütte diese letzten Röstgase von dem Kanal A (Fig. 1 Taf. 23 [Fig. ist auf bezeichneter Tafel nicht eindeutig identifizierbar.] ) aus zunächst durch die drei 2m breiten und 2m,75 hohen Flugstaubkammern B hindurch in die 4 Abtheilungen des Kalkthurmes C gehen, von je 8m,5 Höhe und 1m,5 im Quadrat. Von dem Kalklöschtrog K aus rieselt nun fortwährend Kalkmilch herunter, mit welcher die Gase somit in innige Berührung kommen. Nach Bernoulli enthielten die Gase vor dem Eintritt in den Thurm 0,258 Proc., beim Verlassen desselben 0,017 Proc. Schwefligsäure, die sich aus der abflieſsenden Kalkmilch absetzenden Niederschläge 33,6 Proc. schwefligsauren und 6,6 Proc. schwefelsauren Kalk. Die Herstellungskosten für Flugstaubkammern und Thurm betrugen 3500 M., die monatlichen Betriebskosten 550 M. Auch in Letmathe werden, wie ich bei einem Besuche zu sehen Gelegenheit hatte, Versuche zur Entsäuerung der Gase mit Kalkmilch in einem Thurm ausgeführt. Auf der Silesia läſst man die Gase durch einen etwa 50m langen Kanal hindurch gehen, in welchem von der Sohle aus gegen die Decke Kalkmilch gespritzt wird.

F. Goodfellow in Manchester hat nach dem Textile Manufacturer, 1879 S. 444 die in Fig. 2 und 3 Taf. 24 im senkrechten und wagrechten Schnitt dargestellte Vorrichtung zur Beseitigung der in den Rauchgasen enthaltenen Schwefligsäure ausgeführt. Die drei kleinen Schaufelräder a (mit minutlich 200 Umdrehungen) schleudern Kalkmilch fein |220| vertheilt auf die schrägen Holzsiebe c, so daſs die von dem Flügelrade b (400 Umdrehungen) angesaugten Gase in der Pfeilrichtung den Kalkmilchregen 3 mal durchziehen müssen, ehe sie in den Schornstein S gelangen. Diese Vorrichtung hat allerdings den Vorzug, daſs sie sehr wenig Platz erfordert, während die Kalkmilch leicht zu etwa ⅔ in schwefelsaures und schwefligsaures Calcium übergeführt wird.

Der „Sächsische Privat-Blaufarbenwerks-Verein in Schneeberger Ultramarinfabrik Schindlers Werk bei Bockau“ (* D. R. P. Nr. 7174 vom 20. October 1878) empfiehlt zur Unschädlichmachung derartiger verdünnter saurer Gase oder Dämpfe die in Fig. 4 bis 6 Taf. 23 im Grundriſs und zwei senkrechten Schnitten dargestellte Vorrichtung. Die durch die beiden Querwände S gebildeten drei ausgemauerten Kammern sind mit groben Stücken eines vorzugsweise aus Calciumcarbonat bestehenden Gesteines, wie Kalkstein, Dolomit, Kalktuff o. dgl., gefüllt. Die Decke ist aus hölzernen Bohlen gebildet, die mit einer groſsen Anzahl feiner Oeffnungen versehen sind, durch welche das aus der Zufluſsleitung i zugeführte Wasser als feiner Regen herabrieselt, um schlieſslich aus dem Kanal C abzuflieſsen. Die zu reinigenden Gase treten bei E in die erste Kammer ein und werden durch das Gebläse v aus der letzten Kammer abgesaugt, um durch den Kanal A abgeführt zu werden. Die gasförmige Säure soll auf diesem Wege von dem Wasser gelöst, die saure Flüssigkeit dann aber durch den Kalkstein neutralisirt werden.

Die Unterhaltung dieser Anlage ist zwar billiger als die Anwendung von Kalkmilch; sie erfordert aber mehr Wasser, welches überdies keine groſsen Mengen Gyps enthalten darf, da sonst die Gefahr vorliegt, daſs sich Gypskrusten auf den Kalksteinstücken bilden.

Sehr beachtenswerth ist der Vorschlag von E. Landsberg in Aachen (D. R. P. Nr. 6364 vom 1. November 1878) zur Beseitigung der Schwefligsäure. Während das Verfahren von Spineux (Wagner's Jahresbericht 1861 S. 130), die Blende direct mit Kalk und Kohle zu reduciren, nur schlechte Ausbeute gibt, läſst Landsberg die Blende im Muffelofen zur Hälfte abrosten, dann mit Kalk und Kohle mischen und nun in gewöhnlichen Zinköfen reduciren. Nach der Formel: ZnO + ZnS + CaO + C == 2Zn + CaS + CO2 destillirt das Zink über. Der wesentlich aus Schwefelcalcium bestehende Rückstand wird in geschlossenen Gefäſsen mit Salzsäure übergössen, der entwickelte Schwefelwasserstoff aber gleichzeitig mit der beim Rösten entwickelten Schwefligsäure in einen Thurm geleitet, in welchem ein feiner Wasserregen niederrieselt. Durch wechselseitige Umsetzung scheidet sich der Schwefel in bekannter Weise aus (vgl. Stingl und Morawski 1879 234 134). – Zweifelhaft erscheint mir hierbei nur die Widerstandsfähigkeit der Retorten gegen das Schwefelcalcium, da die Schwefelalkalien die |221| feuerfesten Thone so ungemein heftig angreifen (vgl. * 1879 231 434). Sollte sich dies für Schwefelcalcium vermeiden lassen, so ist dieses Verfahren jedenfalls als Fortsehritt zu begrüſsen.

Sehen wir ab von den alten englischen Töpfen (1824 13 407. 14 129. 1825 18 117), so wird die Reduction der gerösteten Zinkerze bekanntlich theils in geschlossenen Gefäſsen, theils in Schacht- oder Flammöfen ausgeführt. Die Verbesserungen der letzten Jahre sind hier namentlich auf Ersparung an Brennstoff gerichtet.

Bei den belgischen Zinköfen hat man dies namentlich durch Vermehrung der Retorten in einem Ofen zu erreichen versucht. Während die belgischen Oefen früher mit 30 Röhren täglich etwa 200k Erz verarbeiteten, bewältigen die neueren mit 70 Röhren etwa 1200k. Nach gef. Mittheilung des Hrn. M. Liebig betreibt die Zinkhütte des Märkisch-Westfälischen Bergwerkvereines in Letmathe durchschnittlich 26 Zinköfen mit je 76 Retorten von 1m,05 Länge und 16cm Durchmesser. Jeder Ofen verarbeitet täglich 1600k Erz (⅔ Blende, ⅓ Galmei) von durchschnittlich 45 Proc. Zinkgehalt und erzeugt daraus 580k Rohzink. Der Kohlenverbrauch beläuft sich auf etwa 23hl Heizkohlen und 8hl Reductionskohlen. An Retorten werden täglich für jeden Ofen durchschnittlich 3 Stück ausgewechselt.

Im vorigen Herbst hatte ich an zwei Tagen Gelegenheit, die Verbrennungsgase dieser Zinköfen in Letmathe zu untersuchen. Während dieselben in der untern Reihe der Retorten durchschnittlich 13,4 Proc. Kohlensäure und 5,6 Proc. Sauerstoff, aber kein Kohlenoxyd enthielten, gaben die durch den auf den Oefen liegenden Rauchkanal zum Schornstein entweichenden Gase durchschnittlich 10,7 Proc. Kohlensäure und 9,1 Sauerstoff und bei einem andern Ofen 8,9 Proc. Kohlensäure und 11,0 Proc. Sauerstoff, ebenfalls ohne Kohlenoxyd. Für directe Feuerung ist dieses Ergebniſs sehr befriedigend.

Für Gasfeuerung scheinen die belgischen Oefen nicht besonders geeignet zu sein und erscheint es fraglich, ob die Feuerung von Mathiessen und Hegeler (* 1875 218 222) Vorzüge haben wird. J. Hauzeur in Brüssel (* D. R. P. Nr. 3729 vom 15. September 1877) will nun die directe mit der Gas-Feuerung vereinigen. Fig. 7 und 8 Taf. 23 zeigen Längsschnitte der beiden Ofenabtheilungen, Fig. 9 und 10 einen Querschnitt bezieh. Horizontalschnitt des Ofens. Der Ofen besteht aus den beiden Abtheilungen L und R, welche mit einem gemeinschaftlichen Gewölbe überdeckt sind. Beide sind mit Sitzen m, Pfeilern n und Platten versehen (vgl. Fig. 9), um die horizontalen Reihen von Retorten aufzunehmen. Die Abtheilung L ist mit einem gewöhnlichen Herde N versehen, auf welchem eine möglichst unvollkommene Verbrennung zu erstreben ist. Die somit noch einen groſsen Theil brennbarer Gase enthaltenden Feuergase steigen in der ersten Ofenabtheilung |222| auf, treffen bei ihrem Eintritt in die zweite Abtheilung R mit der durch die Kanäle f zugeführten vorgewärmten Luft zusammen, verbrennen hier völlig und entweichen dann durch die Kanäle G zum Schornstein. Die erforderliche atmosphärische Luft tritt dagegen bei A ein, geht durch die Kanäle B (vgl. Querschnitt Fig. 11), tritt in die Kammer C ein, dann durch die Oeffhungen D in die Leitung E, um durch die Röhren f in die Abtheilung R zu gelangen, nachdem sie von dem durch die abziehenden Feuergase erhitzten Mauerwerk entsprechend vorgewärmt war. – Ob sich diese Einrichtung bewähren wird, steht dahin.

Zur Verhüttung gemischter Erze, welche in belgischen Röhren nur schwierig auszuführen ist (vgl. 1875 216 284), empfehlen J. Binon und A. Grandfils in Stolberg bei Aachen (* D. R. P. Nr. 3497 vom 14. Juli 1878) senkrecht stehende Retorten.¹⁾ Der Ofen (Fig. 12 bis 14 Taf. 23) besteht aus einem im Querschnitt viereckigen Schacht, dessen zwei groſse Wände auf Winkeln A ruhen, welche – durch nur auſserhalb des Ofens verlängerte Pfeiler B getragen – auf diese Weise den unteren Theil des Ofens freilassen. Durch Gewölbe mit einander verbunden, bilden sie einen Boden, welcher den Arbeitern als Hüttensohle dient. Die unter den Gewölben und zwischen den Pfeilern gelassenen Räume bilden Gallerien, die unter den Ofen führen, von welchen aus die Rückstände entfernt werden. Der den Ofen bildende lange Schacht ist oben und unten durch zwei Gewölbe geschlossen, welche in bestimmten Entfernungen parallel der Längsachse des Ofens mit Oeffnungen C (Fig. 13 [Fig. ist auf bezeichneter Tafel nicht vorhanden.] ) versehen sind, welche der Form der daselbst einzusetzenden Retorten angepaſst sind. Die Retorten D werden von oben in den Ofen eingeführt und ruhen unter dem unteren Gewölbe auf guſseisernen Fugen E, die an ihrem oberen Ende durch guſseiserne, auf kleinen Pfeilern g ruhende Kasten F geschützt sind. Die Verbindung zwischen Retorte und dem guſseisernen Kasten wird in dem Augenblick bewerkstelligt, wo die Retorte in den Ofen eingeführt wird, indem man die Fuge des Kastens, auf welcher der untere Theil der Retorte aufruht, mit ziemlich nassem und daher wenig zähem Lehm ausfüllt. Durch das Trocknen bildet letzterer dann eine sehr dichte Verbindung. Auſserdem ist jeder guſseiserne Kasten noch nach der groſsen Fläche des Ofens hin mit einer mittels Deckel a verschlieſsbaren Oeffnung versehen, welche dazu dient, die Entladung der Retorte vollziehen zu können, und so angebracht ist, daſs man sich nach dem Einsetzen der Retorte immer überzeugen kann, ob die Verbindung zwischen letzterer und dem Kasten eine befriedigende ist. Der Kasten hat nicht allein den Zweck, die Retorte |223| zu tragen, er dient auch dazu, das aus den gemischten Erzen reducirte Blei aufzusammeln, welches dann durch einfaches Absieben von den Retortenrückständen getrennt werden kann. Da ferner die ganze Beschickung auf diesen Kasten ruht, so sollen die Oefen weniger leiden als bei liegenden Retorten. Die Retorten werden von oben beschickt, dann mit einem Ziegelstein I verschlossen und verkittet. In jede Retorte ist die etwas elliptisch geformte Condensationsröhre K mittels Lehmkitt eingesetzt. Die vorn auf einer eisernen oder irdenen Stütze liegenden Röhren ruhen in Thonplatten l, welche mit zwei kleinen Mauern M eine Nische für das Condensationsrohr bilden, deren Temperatur so geregelt werden kann, daſs sich nur wenig Zink verflüchtigt. Die Gewölbe des Ofens werden aus Bogen N gebildet, welche sich auf die beiden groſsen Flächen stützen, aus Ziegelsteinen von trapezförmigem Querschnitt construirt und so in den Ofen eingelegt sind, daſs die trapezförmigen Flächen die Fugflächen, die etwas gegen einander geneigten hingegen die äuſseren glatten Seiten bilden; auf diesen stehen lange, schief gestellte, an beiden Enden schräg abgehauene Ziegelsteine, welche so zusammengesetzt sind, daſs sie die Oeffnung für die in den Ofen einzuführende Retorte frei lassen. Die Heizung geschieht am vortheilhaftesten mittels Generatorgasen. – Erfahrungen über die Anwendung dieses Ofens liegen noch nicht vor.

Für Muffelöfen (vgl. 1823 19 574. * 21 415) geht man allgemein und mit Recht zur Gasfeuerung über. Die groſse Zinkhütte zu Münsterbusch bei Stolberg hat fast ausschlieſslich das Boëtius'sche System durchgeführt, während sich ein Siemens'scher Ofen hier nicht bewährt hat. Die Zinkhütte Birkengang (vgl. 1861 161 462) hat theilweise Boëtius'sche Oefen, geht aber nach und nach zu Siemens'schen Regenerativöfen über, durch deren Anwendung es bei 40 Proc. Reductionskohle möglich geworden ist, den Kohlenverbrauch für die Feuerung auf etwas weniger als gleiche Theile des zu verarbeitenden Erzes zu beschränken. Auch Nehse's Ofen bewährt sich hier, wie mir bei einem Besuche dort mitgetheilt wurde. In Schlesien dagegen geht man mehr und mehr zum Siemens'schen Regenerativsystem über. (Schluſs folgt.)