Titel: Zinkgewinnung in Schachtöfen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1889, Band 272 (S. 268–272)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj272/ar272042

Zinkgewinnung in Schachtöfen.

Die rationelle Gewinnung des Zinkes in Schachtöfen gehört bekanntlich zu denjenigen Aufgaben des Hüttenmannes, welche noch einer befriedigenden Lösung harren.

Seit einer Reihe von Jahren sind nun viele Vorschläge gemacht worden, welche eine Verbesserung des Schachtofenprozesses herbeizuführen suchen.

Im J. 1878 machten Binon und Grandfils in Stolberg bei Aachen den Vorschlag, einen Zinkofen mit senkrechten Retorten anzuwenden. Sie bezweckten wohl, das alte Kärnthner Verfahren, bei welchem das Zink in stehenden Röhren destillirt wurde, durch ihre neue Construction continuirlich zu machen.

In schachtförmigen Reductionsräumen, die oben zu beschicken und unten zu entleeren sind, werden die zinkhaltigen Materialien mit Reductionsmitteln durch Gas erhitzt. Seiner ganzen Einrichtung nach macht der Ofen fast den Eindruck eines Flammofens, welcher mit Rücksicht auf die Anwendung stehender Retorten an die zur Verarbeitung von Zinkstaub früher benutzten Montefiore-Oefen erinnert, bei welchen bekanntlich der Zinkstaub in stehende Thoncylinder gefüllt wurde (vgl. Kerl, Metallhüttenkunde, 2. Aufl. S. 489).

Der Zinkschachtofen von Henri Harmet, welcher im J. 1880 bekannt wurde, hat oben und unten Düsen. Zwischen diesen werden die Zinkdämpfe abgeführt. Die verflüchtigten Producte werden durch zwei lange cylindrische senkrechte Kammern geleitet, in denen sich bei sehr hoher Temperatur die Reduction von Kohlensäure zu Kohlenoxyd und der Spuren von Zinkoxyd zu metallischem Zink vollziehen soll.

Die genannten Reductionskammern müssen durch weitere Kanäle mit Condensatorvorrichtungen verbunden werden.

Während aber bei dem Harmet'schen Ofen Holzkohle mit dem gerösteten Erze abwechselnd geschichtet ist, wendet Neuendahl Generatorgase an, um auf diese Weise eine direkte und continuirliche Gewinnung des Zinkes zu ermöglichen. Neuendahl's Schachtofen zur gleichzeitigen Gewinnung von Blei und Zink hat Condensationsschächte ohne Füllung. Die Gase werden durch Graphitdüsen in den Schmelzschacht geführt, auf dessen dachförmiger Sohle das Blei abflieſst, während das metallische Zink in Dampfform an der Gicht in die genannten Condensationsschächte gelangt, aus welchen direkt der Abstich des metallischen Zinkes erfolgt.

Noch bevor diese Neuendahl'sche Einrichtung im J. 1884 bekannt |269| wurde, war bereits Kleemann mit seiner Schachtretorte und P. Keil mit einem Verfahren zur Gewinnung von Metallen in flüssigem und dampfförmigem Zustande in einem Gebläseschachtofen hervorgetreten. Der erstere empfiehlt besondere Vorrichtungen zum Beschicken, zum Vorwärmen der Beschickung und zur Condensation der Zinkdämpfe bei Schachtöfen zur Zinkgewinnung, während letzterer die Anwendung eines Metallbades als Abschluſs der Gasableitung des Gebläseschachtofens vorschlägt, um die Verdichtung der Metalldämpfe zu flüssigem Metalle zu bewirken. Ferner sollen in die vom Gebläseschachtofen nach dem Verdichtungsapparate strömenden metalldampfhaltigen Gase heiſse, gepreſste reducirende Gase eingeführt werden. Der in Kammern getheilte Ofenschacht wird durch die aus dem Verdichtungsapparate austretenden brennbaren Gase, nöthigenfalls in Verbindung mit Generatorgasen, erhitzt.

Wegen der späteren Vorschläge von Kleemann, Paul Keil und Walsh (Cupolofen) vgl. 1887 264 616 und 1888 269 399 und 400.

Es sollen nun noch von den älteren Vorschlägen diejenigen von Westman und Quaglio in Kurzem angedeutet werden.

Nach Westman's erstem Vorschlage aus dem Jahre 1881/82 werden die Erze in Regenerativschachtöfen durch hocherhitztes Generatorgas intermittirend erhitzt.

Nach einem späteren Vorschlage aus dem Jahre 1884/85 wendet Westman zwei mit Kohle beschickte Schachtöfen und einen mit Briquettes aus Erz und Kohle zu beschickenden Schachtofen an. Durch die beiden ersten Schachtöfen werden Generatorgase erzeugt, durch deren Verbrennung in Regenerativkammern diejenige Wärmemenge hervorgerufen werden soll, welche erforderlich ist, um in dem mit Erz beschickten Schachtofen das Metall darzustellen. Durch einen indifferenten Gasstrom wird jene Wärme aus den Regenerativkammern in den dritten Erzschachtofen hinübergetragen. Da die beiden ersten Schachtöfen auch zur Condensation der Zinkdämpfe benutzt werden sollen, so muſsten sie zeitweise durch Wasserdampf abgekühlt werden. Es sind somit die mit Kohle gefüllten Schachtöfen Gaserzeuger und Verdichtungskammern. Man sieht, daſs Westman in dem mit Erz beschickten Schachtofen die Bildung von Kohlensäure durchaus vermeiden und damit die Reaction Zn + CO2 = ZnO + CO verhindern wall.

Quaglio, Pintsch und Lentz erhielten im J. 1884 ein Patent auf eine Ofenconstruction, welche im Wesentlichen in der Anordnung von zwei durch einen Kanal mit einander verbundenen Schachtöfen besteht, von welchen durch Umsteuern stets abwechselnd die Luft in den einen eingebracht und aus dem anderen die entstandenen Producte ausgezogen werden. Die Erfinder geben an, daſs das Prinzip ihrer Erfindung darin bestehe, die durch die Verbrennung und Reduction entstehende Kohlensäure in Kohlenoxyd zu verwandeln, so daſs der Apparat gleichsam einen Kohlenoxydgenerator bildet, in welchem die sonst verloren gehenden |270| Wärmeeinheiten bei der Verbrennung von Kohle zu Kohlenoxyd ausgenutzt werden und das Kohlenoxyd als Heizgas benutzt wird.

Rigaud wendet gleichfalls einen Doppelschachtofen an. Der eine Schacht steht senkrecht und wird in der üblichen Weise mit Erz und Koks beschickt, der andere hingegen hat eine geneigte Lage und ist mit dem ersteren unten am Herde in Verbindung gesetzt. Er wird nur mit Kohle beschickt. Metalldämpfe werden durch die vom Herde entweichenden Gase mitgerissen, Oxyde vielleicht auch reducirt. Seine Temperatur ist nur so hoch, daſs die Metalldämpfe sich verdichten und das flüssige Metall in seitlichen Rinnen des Schachtes hinabsickert und zu einem äuſseren Sammelgefäſse gelangt.

Wegen der Schachtofenconstructionen zur Gewinnung von Zink bezieh. Zinkoxyd von Gillon, Clerk und Glaser vgl. Berg- und Hüttenmännische Zeitung, 1881 S. 6, sowie D. p. J. 1877 224 179 und 1884 254 253.

Dr. Steger weist nun in einem Aufsatze in der Zeitschrift für Berg-, Hütten- und Salinenwesen, 1888 S. 26, darauf hin, daſs die meisten Versuche, Zink in Schachtöfen zu gewinnen, besonders aus dem Grunde gescheitert seien, weil Gebläsewind und Beschickung genug Sauerstoff, Kohlensäure und Wasser abgeben, um das eben gebildete Zink wieder zu oxydiren, und weil die Condensationsräume für die Zinkdämpfe theils mangelhaft construirt waren, theils zu wenig erwärmt werden konnten. Der Verfasser hält die Gewinnung von Zink in Schachtöfen für möglich, wenn es gelingen sollte, die zur Reduction nöthige Wärme zu erzeugen und das im Ofen gebildete Zink in Begleitung einer Kohlenoxydatmosphäre in abgekühlte Condensationsräume überzuleiten, wo es sich im flüssigen Zustande ansammelt.

Wenn man die aus Kokshochöfen und die aus Steinkohlenhochöfen in verschiedenen Höhen über der Form entnommenen Gase mit den Gasen vergleicht, welche aus Muffeln und Belgischen Röhren entweichen (vgl. Quelle), so ergibt sich, daſs im Schachtofen bei Verbrennung von Koks durch Gebläsewind eine Kohlenoxydatmosphäre geschaffen werden kann, die nur wenige Procente Kohlensäure enthält, ähnlich wie das beim jetzigen Zinkverhüttungsprozesse der Fall ist, daſs dagegen Steinkohlenzuschüttung eine Zinkgewinnung nicht zuläſst, da die dabei gebildete Kohlensäure alles reducirte Zink bei niederer Temperatur wieder oxydiren muſs.

Es dürfte nach Steger's Ansicht durch weitere Versuche noch festgestellt werden, ob es nicht möglich sei, bei passender Regulirung des Windzuflusses und bei genügender Zuführung von Kohle zur Beschüttung den Procentgehalt der Gase an Kohlensäure so tief herabzudrücken, daſs ihre Wirkung nur unwesentlich bleibt.

Ein Haupterforderniſs zur Erzeugung einer an Kohlenoxyd reichen Atmosphäre besteht in der Anwendung möglichst hoher Temperaturen |271| bei der Verbrennung, welche sich sehr wohl durch hocherhitzten Gebläsewind erreichen lassen sollen. Bei einer Windtemperatur von etwa 1200° C. soll neben Kohlenoxyd nur eine verschwindend kleine Menge Kohlensäure gebildet werden. Clerc hat auſserdem nachgewiesen, daſs bei Anwendung erhitzten Windes die Reduction von Zink aus seinen Erzen in Folge des hohen Wärmezuschusses wesentlich erleichtert wird. Derselbe lieſs nämlich auf ein kaltes Gemenge von Zinkoxyd und Holzkohlenpulver einen fast bis zum Schmelzpunkte des Guſseisens erhitzten Windstrom eintreten. Danach wurde Zink als Zinkstaub fortgetrieben und erst beim Bloſslegen der Form bildeten sich Flocken von Zinkoxyd.

Dr. Steger empfiehlt nun bei weiteren Versuchen, liegende Schachtöfen anzuwenden, welche der Form nach etwa folgendermaſsen gedacht sind.

Ein gerader Cylinder mit kreisförmiger oder elliptischer Grundfläche wird durch einen Schnitt durch die Achse so halbirt, daſs die Grundfläche der entstandenen Halbcylinder entweder Halbkreis oder eine Halbellipse mit halbirter groſser oder kleiner Achse ist. Der Halbcylinder wird mit der Schnittfläche durch die Achse auf den Boden hingelegt. In der Tangentiallinie, welche am Cylindermantel beim Berühren einer zur Bodenfläche parallelen Ebene gebildet wird, befinden sich die Füllöffnungen mit Fülltrichtern, an den seitlich liegenden Halbkreis- bezieh. Halbellipse-Grundflächen sind die Ausräumöffnungen und über ihnen, durch einen gemauerten Bogen gestützt, die Vorlagen angebracht. Diese letzteren werden durch einen passenden Aufbau wie von einer Nische umschlossen, damit sie vor zu groſser Wärmeausstrahlung bewahrt sind. Die Formen sind entsprechend der Ofenausdehnung ringsum vertheilt.

In diesen Ofen wird reichlich mit Kohle gemengtes zinkisches Beschüttungsmaterial von oben durch die Füllöffnungen mit Hilfe von Fülltrichtern eingetragen, darauf werden diese Oeffnungen, sowie die Ausräumlöcher mit Steinen versetzt und verklebt. Nun beginnt unter dem Einflüsse des zugeführten sehr heiſsen Gebläsewindes die Füllung des Ofens in lebhaftes Glühen zu kommen, und es wird durch die Kohle das Zink aus seinen Erzen reducirt. Zugleich wird aber auch neben den Zinkdämpfen Kohlenoxyd und Kohlensäure gebildet, deren Menge je nach der Temperatur, der Kohlenmenge im Ofen und der Mächtigkeit des Gebläses zu einander in verschiedenem Verhältnisse stehen. Diese Factoren so mit einander in Einklang zu bringen, daſs möglichst wenig Kohlensäure gebildet und aller Sauerstoff des Gebläsewindes durch Kohle in Kohlenoxyd verwandelt wird, ist nun die Hauptaufgabe des Hüttenmannes, welche allerdings vorderhand noch nicht gelöst ist.

Nach dem Ausbrennen des Materials wird dasselbe durch die Ausräumöffnungen bei abgestelltem Winde ausgekratzt und macht neuer Beschickung Platz. Ein continuirlicher Betrieb ist also bei diesen Oefen |272| nicht möglich. Indessen sollen liegende Schachtöfen den Vortheil haben, daſs sie, leicht zugänglich, im Inneren leichter gleichmäſsig vertheilte Hitze enthalten als stehende Oefen, und die beschickten Massen weniger gepreſst auf einander liegen und dadurch förderlich auf die Gasentwickelung wirken. Ferner können die gebildeten Gase sich leichter mit einander mengen und besonders ist ein bequemes Anbringen von Vorlagen möglich.

Auch in Betreff der gesundheitlichen Verhältnisse der Arbeiter würde sich der Ofen empfehlen. Der hohe Zuschlag an Koks und Cindern zur Reduction der Erze und zur Heizung des Ofens würde compensirt durch die geringen Ofenbaukosten und den Fortfall der theuren Schmelzgeschirre.

Der Verfasser empfiehlt noch besonders neben der sehr hohen Winderhitzung das Anbringen von Zickzackkanälen in den Seitenwänden des Ofens, in welchem brennbare Gase durch zuströmende Luft verbrannt werden sollen.

(Schluſs folgt.)

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