148117. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cink kinyerésére cinktartalmú anyagokból
148.117 3 A salak viszonylag oxidáló hatású gázzal való kezelésének elsődleges célja az ólom eltávolítása, minthogy az ólomnak ólomszulfid alakjában való illékonnyá válása okozza elsősorban a kondenzáció rossz hatásfokát olyan esőtekben, amikor a cink redukálása és illékonnyá alakítása az ilyen előkezelésben nem részesített salakból történik. A jellegzetes összetételű salakokban az eredetileg jelenlevő ólom mennyisége általában kisebb annál a mennyiségnél, amely szükséges lenne ahhoz, hogy a salakban jelenlevő kén teljes mennyiségével ólomszulfidot képezzen; így bár az eltávolításra kerülő kén mennyisége legalábbis kémiailag egyenértékű az eltávolításra kerülő ólom mennyiségével, mégis a kén számottevő része a salakban marad, míg az ólom csaknem teljes mennyiségében eltávolításra kerül. Az ólom-eltávolító kezelés után a megmaradt hatásfok-rontó tényezők a cink illékonnyá alakítása és kondenzálása során főként már nem az ólomszulfid, hanem egyéb kémvegyületek jelenlétéből származnak. Az ilyen kén eltávolítását igen hatásosan segíthetjük elő azáltal, hogy ólmot adunk a salakhoz. A kondenzáció hatásfokának további javítása érdekében tehát olykor előnyös lehet a ;salak viszonylag oxidáló hatású gázzal való kezelése során némi ólomoxid-hulladékot vagy egyéb ólmot tartalmazó, csekély kéntartalmú anyagot adni a megolvadt salakba. Azt tapasztaltuk, hogy ha addig adunk ólmot a salakhoz, amíg annak ólomtartalma el nem éri a kéntartalom, kb. négyszeresét (súly szerint számítva), akkor az ólom még eléggé teljesen eltávolítható a salakból; további ólom-mennyiség hozzáadása esetén azonban, bár a kéneltávolítás még kedvezőbbé válik, az ólom már csak kevésbé tökéletesen lesz a salakból eltávolítható. Ha kohászati salakba olyan kokszpor-levegő elegyet fúvatunk, amelyben a levegő aránya szénmonoxidból és széndioxidból álló égési gáz képezésére elegendő, akkor a kapott égési gáz főalkotórészei a következők lesznek: nitrogén, szénmonoxid, széndioxid és cinkgőz. Azt találtuk azonban, hogy ezek a gázok bizonyos mértékig magukkal ragadják a salak különböző alkotórészeit is. Tapasztalataink szerint egyes ilyen, a gázzal ragadott salak-alkotórészek folyékony részecskék alakjában vannak jelen a gázban, míg mások különféle elemek vagy vegyületek gőzeiként jelennek meg. Azt tapasztaltunk továbbá, hogy a gázokkal ragadott salakrészecskéknek számottevő mennyiségben a kondenzátorba való jutása a szokásos ilyen célú eszközök segítségével meggátolható; így pl. eljárhatunk oly módon, hogy egy megfelelő helyet biztosítsunk a salakolvadék felett, ahol a gázok sebessége nem túlságosan nagy és így a részecskéknek módjukban áll visszahullani a salak-olvadékba; eljárhatunk azonban oly módon is, hogy egy koksz-szűrőt helyezünk a gáz útjába, vagy pedig hirtelen irányváltoztatásokkal vezetjük a gázt; e módszereket kombinálhatjuk is egymással. Azok a salakalkotórészek azonban, amelyek gőz alakban kerülnek a salakból a gázba, ilyenfajta kezelési műveletekkel nem távolíthatók el. Ha ezek a gőz alakú szennyezések a kondenzátorba kerülnek, ott szilárd vegyületekké alakulnak és magokat képeznek szilárd üledékek keletkezésére; ezek a szennyezések, tehát gátolják a fémes cink hatásos kondenzációját. Három olyan elem van jelen a salakban, amely számottevő mennyiségekben elgőzölöghet: az ólom, a szilícium és a kén. Nincs teljes bizonyossággal felderítve, hogy ezek az elemek pontosan miiyen alakban válnak illékonyakká, valószínűnek látszik azonban, hogy olyan esetekben, amikor a termelt gáz mind szénmonoxidot, mind ' széndioxidot számottevő és hasonló nagy mennyiségekben tartalmaz, az ólom részben fém-ólom alakjában, részben pedig ólomszulfid alakjában illan el, illékonnyá alakul továbbá valamilyen mind szilíciumot, mind pedig ként is tartalmazó vegyület; ha a tüzelőanyag, amelyet a befúvatáshoz használtunk, sok hidrogént tartalmaz, akkor némi kénhidrogén is képződik az egyébként elemi alakban gőzállapotúvá váló kén mellett. A salaknak a kén és ólom eltávolítását célzó találmány szerinti kezelését olyan feltételek mellett végezzük, hogy a tüzelőanyag gáz alakú égé&termékeiben a széndioxid és szénmonoxid egymásközötti aránya nagyobb legyen, mint a cinknek a salakból való kiredukálását célzó későbbi kezelés során. Annak megelőzése érdekében, hogy számottevő mennyiségű cink már az előzetes kezelés során kiredukálódjék, olyan nagy széndioxidszénmonoxid arányt mutató gáz hozandó létre, hogy a salakban jelenlevő vasoxid számottevő mennyisége a vas(II)-állapotbór vas(III)-állapotúvá oxidálódjék. Ez azt jelenti, hogy a tüzelőanyagot megközelítőleg olyan mennyiségű levegő kíséretében lehet befúvatni a salak-olvadékba, amennyi a tökéletes elégéshez .megközelítőleg szükséges, vagy ennél is valamivel több levegőt alkalmazhatunk, az így termelt gáz azonban még mindig tartalmazhat szénmonoxidot (és hidrogént is), szabad oxigén jelenléte nélkül. Gyakorlati felső hatért a ténylegesen létrehozott gáz CO2/CO arányának az a meggondolás szab, hogy nem-kívánatos oly mértékben oxidáló gázt alkalmazni, hogy az szilárd magnetit vagy cinkferrit képződésére vezessen. E felső határ fennállása mellett a CO2/CO aránynak a gázban való növelése visszaszorítja a cink eltávolítását a salakból, egyben pedig elősegíti a kén eltávolítását, az ólom eltávolítására azonban nincsen számottevő hatása. Ezért általában kívánatos, hogy ezt a felső határt a gyakorlati üzem során annyira megközelítsük, amennyire ez csak lehetséges. A jellegzetes összetételű salakok esetében a magnetitté való oxidáció valószínűleg olyan gáz esetében indul meg, amely a tökéletes elégést 97%-ig megközelítő égés útján jött létre (ez 94 : 6 CO2/CO aránynak és 97 : 3 H2Ö/H 2 aránynak felel meg). Ahhoz, hogy ilyen gázt termelhessünk, úgy találtuk, hogy a tüzelőanyagot nagyobb mennyiségű levegővel együtt kell betáplálni, mint amennyi a szénnek széndioxiddá és a hidrogénnek hidrogéngőzzé való tökéletes elégetéséhez szükséges. A z üzemnek a cink-elillanás megelőzése szempontjából jó hatásfokkal történő vezetése érdekében a tüzelőanyagot olyan mennyiségi arányú levegő kíséretében kell befúvatni, amennyi legalább elegendő a szén teljes mennyiségének széndioxiddá és a hidrogén teljes mennyiségének vízgőzzé való elégetéséhez. Az, hogy a levegő-tüzelőanyag arányt milyen mértékben növeljük vala-
