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Procède de condensation du zinc.
L'invention se rapporte à un procédé de condensation de vapeurs; de zinc dans lequel ces vapeurs sont mis es en contact avec une surface froide constituée, par exemple, par la paroi réfractaire d'une chambre de condensation ou par la surface d'un bain de zinc fondu. Comma bien connu, cette condensation par contact à surface réfrigérante est accompagnée jusqu'à présent toujours, d'uns formation de zinc en forme de poussière, et cette poussière de zinc se refuse à entrer en fusion au simple contact du zinc liquide. Il faut, pour obtenir cette fusion, traiter séparément cette poussière par des procédés spéciaux couteux.
L'invention vent résoudre le problème de perfectionner ce procédé de condensation de vapeurs. de zinc de manière telle qu'on obtient directement tout le zinc sous la forme liquide sans formation de poussière. Ce problème est résolu, suivant l'invention, par ce que la condensation de vapeuis de zinc par contact à surface froide est réalisée de façon à éviter la formation de mélanges vaporeux sursaturés partout dans la mass'e
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des vapeurs de zinc à condenser, Ce procédé de condensation consiste en ce que les vapeurs de zinc sont soumisesnon seulement à l'action de la surface froide mais en même temps aussi à un chauffage de manière telle que jusqu'au moment où elles viennent en contact avec la surface froide,
elles sont maintenues en n'importe quel endroit de l'espace de traitement à une température au moins égale au point de rosée de vapeur de zinc correspondant à la concentration en zinc de la masse vaporeuse à l'endroit considéré.
Le mécanisme chimique et le mode opératoire du procédé suivant l'invention seront mieux compris en considérant plus près le phenomene et la cause de la formation de poussière à la condensation de vapeurs de zinc par surface froide. Pour faciliter cette étude, on peut diviser, comme la figure 1 montre, la masse vaporeuse de zinc et de CO soumise à l'action condensa- trice d'une surface refroidis A-B en un certain nombre de tranches , par exemple en cinq tranches 1 à 5 parallèles à cette surface et pouvant avoir une épaisseur infiniment petite. La température de la tranche 1 qui est initialement supérieure à la température de la surface froide A-B et a la valeur, par exemple, de 600 C va s'abaisser sous l'influence de cette surface avec laquelle la couche 1 est en contact.
Au moment où elle passera par le point de saturation, le zinc commencera à se condenser jusqu'au moment où la pression partielle du zinc dans la couche 1 correspondra à la saturation à la température de la surface A-B.
La tranche 1 est alors à la température de la paroi, tandis que la tranche suivante 2 est à une température légèrement supé- rieure, par exemple, de 610 C, et on peut supposer qu'elle est à une température égale à celle qui correspond à la saturation en zinc des vapeurs initiales.
Cette hypothèse est tout à fait
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admissible parce qu'elle est la plus favorable à la non-forma- tion de poussière. les couches 1 et 2 vont diffuser l'une dans lautre et former une couche I à une température moyenne T et le mélange formé par cette diffusion des deux couches vaporeuses
1 et 2 saturées à des te ripé ratures différent 35 est un mélange sursaturé, Il se forme donc un brouillard de zinc au sein de la masse vaporeuse I. Ces minuscules particules de zinc liquide ont une tens ion superficielle énorme.
De plus., elles subissent une légère attaque superficielle par les traces da gaz CO2, toujours présentes dans le mélange, de sorte qu'elles se recouvrent d'une cuirasse d'oxyde de zinc infusible à de pareilles températures.
Il faut voir là l'origine de la formation de poussières de zinc inévitable dans les procédés usuels de condensation de vape urs de zinc par contact à surface froide, Ces phénomènes expliqués pour les couches 1 et '2 vont alors se produire d'une façon analogue pour les tranches successives 3,4,5 ayant des tempéra- tures initiales, par exemple, de 620 , 630 et 640 .
En procédant suivant l'invention on exclut la possibilité de la formation de ces mélanges vaporeux sursaturés d'une façon simple par l'introduction d'une quantité appropriée de chaleur dans les vapeurs de zinc à condenser. par cet appoint de chaleur, on produit on léger surchauffage de la couche 2, par exemple, à une température de 625 C de sorte que le mélange des tranches
1 et 2 aura une température par exemple de 612, 5 C et, en con- séquence, ne sera plus sursaturé étant donné que cette tempé- rature de 612,5 est supérieure au point de rosée de vapeur de zinc correspondant à la teneur en zinc du mélange des tranches 1 et 2.
Un brouillard de zinc ne peut donc pas se produire au sein de ce mélange et c'est le même pour les couches successives 3,4,5 qui ont été portées par l'appoint de chaleur à des tempé-
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ratures, par exemple, de 650 , 675 et 7000 C.
Pour exécuter pratiquement le procédé suivant l'invention il est avantageux de soumettre la messe des vapeurs de zinc à traiter sous la forma d'une couche étendue d'une petite épaisseur à l'influence de la surface froide et à l'action du chauffage pour réaliser les meilleures conditions aussi bien pour la con- densation par extraction de chaleur que pour l'empêchement de la sursaturation par addition de calories.
De préférence, l'intro- duction de chaleur se fait d'un côté de cette couche vaporeuse mince, par exemple, au moyen d'une paroichauffée et la surface refroidie est en contact avec l'autre côté de la couche, pour adapter les conditions de service aux qualités des vapeurs de zinc à traiter, on peut prévoir des moyens de réglage aussi bien pour le chauffage que pour l'action de la surface réfrigérante.
De plus, on peut utiliser pour le chauffage les gaz quittant l'espace de condensation.
Un dispositif approprié pour l'exécution du procédé suivant l'invention est montré, à titre d'exemple, dans la figure 2. les vapeurs de zinc pures ou diluées dans du gaz arrivent dans la chambre de condensation 1 par l'orifice 2 et en sortent par l'orifice 3..La sole 4 du condanseur contient un bain de zinc fondu 5 qui joue le rôle de la surface froide. Le refroidissement est obtenu par des tubes réfrigérants 9 prévus dans la sole 4.
La partie supérieure du condenseur contient une paroi relative- ment mince 6 en matière bien conductrice de chaleur et au dessus de cette paroii il y a une chambre de chauffage 7 où l'on brûle du gaz arrivant par l'orifice 8 au moyen d'air introduit par las ouvertures 11. Le gaz peut être du CO prélevé à l'ori- fice de sortie 3 du condenseur.
La paroii chauffe le mélange vaporeux introduit dans la
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chambre de condensation 1 ou tout au moins l'empêche de se refroidir et maintient à tout point au dessus du bain une température supérieure à la température du point de rosée des vapeurs de zinc. Le mélange vaporeux est donc partout en état de surchauffe sauf au contact de la surface du bain fondu 5 d'où. il résulte que les vapeurs de zinc ne peuvent se condenser qu'au contact de cette surfais réfrigérante..La formation de poussière de zinc est donc impossible et on obtient tout le zinc des vapeurs sous forme liquide. Le bain de zinc fondu 5 est évacué périodiquement par le trou de codera 10.
'REVENDICATIONS.
1.Procédé de condensation de vapa urs de zinc pares ou diluées dans du gaz par mise en contact avec une surface froide, caractérisé é par lefait que les vapeurs de zinc sont soumises non seulement à l'action de la surface froide mais en même temps aussi à un chauffage de manière telle quejusqu'au moment où elles viennent en contact de la surface froide, elles sont maintenues en n'importe quel endroit de l'espace de traitement à une température au moins égale au point de rosée de vapeur de zinc correspondant à la concentra- tion en zinc de la masse vaporeuse à l'endroit considéré.
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Condensation of zinc.
The invention relates to a process for condensing vapors; zinc in which these vapors are brought into contact with a cold surface constituted, for example, by the refractory wall of a condensation chamber or by the surface of a molten zinc bath. As is well known, this condensation by contact with a cooling surface is always accompanied until now by a formation of zinc in the form of dust, and this zinc dust refuses to melt on simple contact with liquid zinc. To obtain this fusion, this dust must be treated separately by costly special processes.
The invention solves the problem of improving this method of condensing vapors. zinc in such a way that all the zinc is obtained directly in liquid form without dust formation. This problem is solved, according to the invention, by the fact that the condensation of zinc vapors by contact with a cold surface is carried out so as to avoid the formation of supersaturated vaporous mixtures everywhere in the mass.
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zinc vapors to be condensed, This condensation process consists in that the zinc vapors are subjected not only to the action of the cold surface but at the same time also to a heating in such a way that until the moment when they come in contact with the cold surface,
they are maintained anywhere in the treatment space at a temperature at least equal to the zinc vapor dew point corresponding to the zinc concentration of the vaporous mass at the location considered.
The chemical mechanism and the operating mode of the process according to the invention will be better understood by considering more closely the phenomenon and the cause of the formation of dust upon condensation of zinc vapors on a cold surface. To facilitate this study, one can divide, as figure 1 shows, the vaporous mass of zinc and CO subjected to the condensing action of a cooled surface AB into a number of slices, for example into five slices 1 5 parallel to this surface and may have an infinitely small thickness. The temperature of wafer 1 which is initially higher than the temperature of the cold surface A-B and has the value, for example, of 600 C will drop under the influence of this surface with which the layer 1 is in contact.
As it passes through the saturation point, the zinc will begin to condense until the partial pressure of the zinc in layer 1 matches the saturation at the temperature of surface A-B.
The wafer 1 is then at wall temperature, while the next wafer 2 is at a slightly higher temperature, for example, 610 C, and we can assume that it is at a temperature equal to the corresponding one. to the zinc saturation of the initial vapors.
This assumption is quite
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admissible because it is the most favorable to the non-formation of dust. layers 1 and 2 will diffuse into each other and form a layer I at an average temperature T and the mixture formed by this diffusion of the two vaporous layers
1 and 2 saturated at different rates 35 is a supersaturated mixture, so a zinc mist forms within the vaporous mass I. These tiny particles of liquid zinc have enormous surface tension.
In addition, they undergo a slight superficial attack by the traces da CO2 gas, always present in the mixture, so that they are covered with a breastplate of infusible zinc oxide at such temperatures.
We must see here the origin of the inevitable zinc dust formation in the usual methods of condensation of zinc vapors by contact with a cold surface. These phenomena explained for layers 1 and '2 will then occur in a manner analogous for successive slices 3,4,5 having initial temperatures, for example, of 620, 630 and 640.
By proceeding according to the invention, the possibility of forming these vaporous supersaturated mixtures in a simple manner by the introduction of an appropriate quantity of heat into the zinc vapors to be condensed is excluded. by this additional heat, one produces a slight superheating of the layer 2, for example, at a temperature of 625 C so that the mixture of the slices
1 and 2 will have a temperature of, for example, 612.5 C and, consequently, will no longer be supersaturated since this temperature of 612.5 is higher than the zinc vapor dew point corresponding to the zinc content. zinc from the mixture of slices 1 and 2.
A zinc mist cannot therefore occur within this mixture and it is the same for the successive layers 3, 4, 5 which have been brought by the addition of heat at temperatures.
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erasures, for example, of 650, 675 and 7000 C.
In order to carry out the process according to the invention in practice, it is advantageous to subject the mass of the zinc vapors to be treated in the form of an extended layer of a small thickness to the influence of the cold surface and to the action of heating. to achieve the best conditions both for the condensation by heat extraction and for the prevention of supersaturation by adding calories.
Preferably, the heat is introduced on one side of this thin vaporous layer, for example, by means of a heat exchanger and the cooled surface is in contact with the other side of the layer, to adapt the layers. operating conditions for the qualities of the zinc vapors to be treated, it is possible to provide adjustment means both for the heating and for the action of the cooling surface.
In addition, the gases leaving the condensing space can be used for heating.
A suitable device for carrying out the process according to the invention is shown, by way of example, in figure 2. the pure zinc vapors or diluted in gas arrive in the condensation chamber 1 through the orifice 2 and exit through the orifice 3 .. The sole 4 of the condanner contains a bath of molten zinc 5 which acts as the cold surface. The cooling is obtained by refrigerating tubes 9 provided in the sole 4.
The upper part of the condenser contains a relatively thin wall 6 of a material which is a good conductor of heat and above this wall there is a heating chamber 7 where gas coming in through the orifice 8 is burnt by means of. air introduced through the openings 11. The gas can be CO taken from the outlet 3 of the condenser.
The wall heats the vaporous mixture introduced into the
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condensation chamber 1 or at least prevents it from cooling and maintains at any point above the bath a temperature above the dew point temperature of the zinc vapors. The vaporous mixture is therefore everywhere in a state of superheating except in contact with the surface of the molten bath 5 hence. the result is that the zinc vapors can only condense in contact with this refrigerant surfase. The formation of zinc dust is therefore impossible and all the zinc in the vapors is obtained in liquid form. The molten zinc bath 5 is periodically evacuated through the code hole 10.
'CLAIMS.
1.Process of condensing zinc vapors par or diluted in gas by contacting a cold surface, characterized by the fact that the zinc vapors are subjected not only to the action of the cold surface but at the same time also on heating in such a way that until they come into contact with the cold surface, they are maintained anywhere in the treatment space at a temperature at least equal to the zinc vapor dew point corresponding to the zinc concentration of the vaporous mass at the location considered.