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" PERFECTIONNEMENTS A LA CONDENSATION DU ZINC A PARTIR DE SA
VAPEUR, DANS DES GAZEUX.
L'invention concerne une méthode et un appareil pour conden- ser du zinc sous forme de métal liquide à partir de sa vapeur dans des mélanges gazeux.
Dans la condensation du zinc à partir de sa vapeur dans des mélanges gazeux par des méthodes conventionnelles, la formation de poudre bleue est une cause primordiale de mauvais rendement.
De la poudre bleue se forme physiquement par condensation de zinc sous forme de petites gouttelettes lorsque des gaz chargés de zinc dont refroidis en-dessous du point de rosée du zinc, et chimique- ment par oxydation, pour former de;petites particules d'oxyde de zinc, lorsqu'une proportion suffisante de gaz oxydant tel,que du 00 2' est présente. Cette réaction peut se produire au-dessus du point de rosée, et, lorsque les gaz sont refroidis jusqu'au point de rosée, les particules d'oxyde agissent comme noyaux pour la condensation de zinc métallique, qui s'oxyde davantage.
En pratique il se produit toujours une certaine oxydation, même de poudre bleue formée physiquement, et la pellicule d'oxyde sur les gouttelettes tend à empêcher la coalescence deagouttelettes entre-elles ou avec une masse de zinc liquide, avec laquelle
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elles peuvent être amenées en contact.aussi longtemps que les gaz sont maintenus au-dessus du point de rosée du zinc, la formation de poudrée bleue " chimique " peut se poursuivre à moins que la concentration en CO2 ne soit très faible, et il est clair que le refroidissement brusque des gaz, en réduisant le temps pendant lequel la réaction oxydante peut se produire, réduit la formation de poudre bleue " chimique ".
D'autre part le refroidissement brusque de la masse des gaz favorise la formation de poudre bleue " physique ", qui, comme il est expliqué plus haut, est le résultat de la condensation dans les gaz sous forme de gouttelettes en suspension; à ce point de vue ce qui importe, est de maintenir les gaz au-dessus du point de rosée du zinc, sauf là ou ils sont en contact avec une surface de condensation.
D'invention concerne un procédé répondant dans la mesure du possible à ces exigences contradictoires, en effectuant un re- froidissement brusque des gaz à partir d'une température relati- vement élevée, par contact avec de-3 surfaces de condensation mo- biles,relativement froides, de métal liquide, dont l'étendue de surface effective est très grande.
Ce refroidissement brusque élimine largement la formation de poudre bleue chimique mais, néanmoins, la formation d'une certai- ne quantité de poudre bleue "physique" est inévitable. Une grande partie de la teneur en zinc de cette poudre bleue est tou- tefois récupérable, du fait que, en l'amenant violemment en con- tact avec du métal liquide, les particules de poudre bleue sont bien malaxées et lavées par le métal liquide, et les pellicules d'oxyde rompues, en permettant aux particules métalliques de se réunir et d'être absorbées, dissoutes ou entrainées par le métal liquide.
Il n'est pas seulement désirable de recueillir et de trans- former en zinc liquide cohérent la majeure portion de la poudre bleue qui peut se fermer avant que les gaz n'atteignent la zone de lavage, mais les gaz quittant la zone de lavage transporteront
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une teneur résiduaire de vapeur de zinc dont la récupération com- me métal liquide est désirable. Plus est basse la concentration initiale en zinc des gaz, plus est élevé le pourcentage de perte d'extraction résultant de cette cause, et la récupération d'une quantité aussi importante que possible de cette teneur résiduelle en zinc est par suite d'importance considérable dans des procédés impliquant une grande dilution de la vapeur de zinc dans les gaz de four, tel par exemple que le procédé au four à cuve.
Il est par .suite désirable de recueillir autant que faire se pourra de ce zinc résiduaire, ce qui, s'obtient, selon l'invention, en favo- risant une précipitation de poudre bleue après que les gaz ont quitté la zone de lavage, d'une manière telle que cette poudre bleue soit ramenée à la zone de lavage en vue de sa récupération sous forme de métal cohérent.
Ces résultats sont atteints, conformément à l'invention, grâce à un procédé et un appareil dans lesquels les gaz de four conte- nant du zinc sont amenés, soit directement à partir du four, ou après un stade préliminaire de condensation dans un condenseur par surface conventionnel, dans une chambre de condensation fixe, dans laquelle est maintenu un bain de métal fondu, et qui contient des moyens mécaniques, comme par exemple une roue tournante à palettes plongeant dans le bain, pour produire une copieuse pluie ou pul- vérisation de métal fondu à travers laquelle les gaz chargés de zinc sont obligés de passer.
La température du bain de métal et de la pluie est contrôlée, par exemple en faisant circuler le métal du bain, d'une manière continue, à travers des moyens externes de réglage thermique, de manière telle qu'elle soit bien en-des- sous du point de rosée des gaz entrants. En outre, et ceci cons- titue la caractéristique essentielle de l'invention, les gaz quit- tent la chambre pr une cheminée verticale qui est placée centra- lement au-dessus des moyens produisant la pluie de métal fondu, et qui est construite de manière telle que la poudre bleue pré- cipitée dans les gaz de cheminée tombe dans la pluie de métal fondu et se trouve ainsi transformée' en métal liquide cohérent,
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et absorbée, dissoute ou entraînée en vue d'une récupération ulté- rieure.
Pour réaliser de cette façon une récupération maximum du zinc résiduaire, les gaz de la cheminée doivent être refroidis à une tem- pérature aussi basse que possible, ce pourquoi les parois de la che- minée seront minces et établies en métal ou une autre matière con- ductrice de la chaleur. Pour que la poudre bleue précipitée dans la cheminée puisse tomber dans la zone de lavage et ne soit pas entrai- née à l'extérieur, dans l'atmosphère, par les gaz de cheminée, la vi- tesse de ces gaz doit être faible, de préférence non supérieure à 0,90 m environ par seconde, ce pourquoi la section de la cheminée doit être largement calculée.
Le métal liquide utilisé pour le bain formant la pluie peut être du zinc, ou bien on peut employer un condenseur à pluie à deux sta- des, utilisant du zinc danois premier stade et du plomb dans le second, la manière décrite dans la demande de brevet de la deman- deresse n 378.084 du 30 rovembr e1949( brevet n 486.079). Alterna- tivement on peut employer .uniquement une pluie de plomb fondu comme décrit dans la demande de brevet de la demanderesse n 372. 708 du 13 janvier 1948 brevet 479.569).
En traitent des gaz à faible concentration en zinc, tel que des gaz de fours à cuve, l'appareil de condensation décrit doit recevoir le.3 gaz directement du four dans le temps le plus court et avec la moindre perte possible de chaleur pendant le transfert de la sortie du four h la zone de lavage. Les gaz entrent alors dans la zone de lavage à une température bien au-dessus du point de rosée de leur zinc.
Lorsqu'on doit traiter des gaz riches en zinc, avec un rapport élevé de CO/CO2' tels que ceux provenant de cornues ou de fours électriques à arc, ces gaz peuvent être soumis à une première opé- ration de condensation dans un condenseur par surface conventionnel comportait des parois où chicanes pleines de condensation, avant leur admission dans la zone de lavage, à la manière décrite dans une demande de brevet de la demanderesse n* 381.667 du 20 juillet 1949.
Dans ce cas les gaz seront er. substance saturés de vapeur
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de zinc en atteignant la zone de lavage, c'est-à-dire que leur tem- pérature sera ce--la, où voisine de celle du point de rosée du zinc pour la concentration q'uls présentent,
Un exemple type d'appareil pour la luise en oeuvre de l'invention est illustré dans le dessin annexé, qui montre une coupe verticale schématique d'un condenseur à zinc à un seul stade de condensation, obuenue à l'aide d'une pluie de métal fondu, et une cheminée vertica- le pour la condensation des résidus de zinc en poudre bleue, qui tom- be dans la zone de lavage.
L'appareil comprend une chambre 1 à parois réfractaires, qui est pourvue d'une entrée de gaz reliée directement au four ( non repré- senté). La chambre contient un bain de zinc fondu 3 et une roue tour- nante à palettes 2 plongeant dans ce bain. Une ouverture pratiquée dans la voûte, centralement au-de ssu s de la roue à palettes, conduit à une cheminée verticale 5, sans coudes où courbures, établie en tôle métallique mince. La paroi externe 6 de la chambre se termine à cour- te distance du fond de cette chambre, en formant un barrage noyé sé- parant le bain 3 d'un puits externe 7, à partir duquel du zinc du condenseur peut être évacué par coulée.
La roue à palettes 2 soulève une pluie de zinc fondu que les gaz du four doivent traverser du fait que la roue à pelettes s'étend sur toute la largeur de la chambre. Le zinc résiduaire dea gaz qui j'élèvent dans la cheminée 5, fortement refroidie par radiation vers et conduction à l'air extérieur, se condense dans la cheminée sous forme de poudre bleue, et tombe dans la pluie de zinc fondu soulevée par la roue à palettes.
La température du bain 3 peut être augmentée en disposant des briques réfractaires autour de la chambre, et abaissée en enlevant ces briques. Si la chambre tend à devenir trop chaude, un appareil refroidisseur à eau,àimmersion peut être disposé dans le puits 7.
Les détails de la roue à palettes ne sont pas représentés mais à ce point de vue on peut s'en référer à la demande de brevet de la demanderesse n 378. 084 du 30 novembre 1948 ( brevet 486.079,)dans laquelle on a illustré et décrit des roues à palettes de types con- venables et d'autres dispositifs tournants propres à répandre du
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métal fondu sous forme de pluie dans des chambres de condensation de zinc.
REVENDICATIONS
1.- Un procédé pour la condensation de zinc à partir de. gaz de fours de fusion contenant de la vapeur de zinc, dans lequel les gaz sont amenés directement du four ( ou après un premier stade de condensation par sur- face) en contact intime avec une pluie ou pulvérisation de métal fondu, produite par des moyens mécaniques, à une température en-dessous du point de rosée du zinc des gaz, qui sont par suite refroidis brusquement et complètement lavés, et débarrassés d'une large proportion de leur teneur en zinc par le métal fondu, le procédé comprenant la mesure supplémentai- re d'obliger les gaz à quitter la chambre du condenseur par une cheminée verticale, placée centralement au-de&sus des moyens de production de la pluie ou pulvérisation de métal fondu,
est construite de telle manière que la partie de la teneur en zinc résiduelle des gaz sortants qui est précipitée sous forme de poudre bleue dans la cheminée tombe dans la pluie ou pulvérisation de métal fondu, et se trouve de ce fait absorbée, dissoute ou entrainée sous forme de métal en vue de sa récupération ul- t ér ieure.
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"IMPROVEMENTS TO CONDENSATION OF ZINC FROM ITS
VAPOR, IN GASES.
A method and apparatus for condensing zinc as a liquid metal from its vapor in gas mixtures is disclosed.
In the condensation of zinc from its vapor in gas mixtures by conventional methods, the formation of blue powder is a primary cause of poor performance.
Blue powder is formed physically by condensation of zinc in the form of small droplets when gases charged with zinc are cooled below the dew point of zinc, and chemically by oxidation, to form; small particles of oxide zinc, when a sufficient proportion of oxidizing gas such as 00 2 'is present. This reaction can occur above the dew point, and when the gases are cooled to the dew point, the oxide particles act as nuclei for the condensation of metallic zinc, which further oxidizes.
In practice, some oxidation always occurs, even of physically formed blue powder, and the oxide film on the droplets tends to prevent the droplets from coalescing with each other or with a mass of liquid zinc, with which
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they can be brought into contact. As long as the gases are maintained above the dew point of zinc, the formation of "chemical" blue powder may continue unless the CO2 concentration is very low, and it is It is clear that the sudden cooling of the gases, by reducing the time during which the oxidative reaction can take place, reduces the formation of blue "chemical" powder.
On the other hand, the sudden cooling of the mass of the gases promotes the formation of "physical" blue powder, which, as explained above, is the result of condensation in the gases in the form of droplets in suspension; from this point of view what matters is to keep the gases above the dew point of zinc, except where they are in contact with a condensing surface.
The invention relates to a process which meets, as far as possible, these contradictory requirements, by effecting an abrupt cooling of the gases from a relatively high temperature, by contact with mobile condensation surfaces, relatively cold, liquid metal, the effective area of which is very large.
This sudden cooling largely eliminates the formation of chemical blue powder, but nevertheless the formation of some "physical" blue powder is inevitable. Much of the zinc content of this blue powder, however, is recoverable, because, by bringing it violently into contact with liquid metal, the blue powder particles are well kneaded and washed by the liquid metal. , and ruptured oxide films, allowing the metal particles to come together and be absorbed, dissolved or carried away by the liquid metal.
It is not only desirable to collect and convert to cohesive liquid zinc the major portion of the blue powder which may close before the gases reach the wash zone, but the gases leaving the wash zone will carry
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a residual zinc vapor content the recovery of which as a liquid metal is desirable. The lower the initial zinc concentration of the gases, the higher the percentage of extraction loss resulting from this cause, and the recovery of as much of this residual zinc content as possible is therefore of considerable importance. in processes involving a large dilution of the zinc vapor in the furnace gases, such as, for example, the shaft furnace process.
It is therefore desirable to collect as much as possible of this residual zinc, which, according to the invention, is obtained by promoting a precipitation of blue powder after the gases have left the washing zone. in such a way that this blue powder is returned to the washing zone for recovery as a coherent metal.
These results are achieved, in accordance with the invention, by a method and apparatus in which the furnace gases containing zinc are supplied, either directly from the furnace, or after a preliminary stage of condensation in a condenser by. conventional surface, in a fixed condensing chamber, in which is maintained a bath of molten metal, and which contains mechanical means, such as for example a rotating paddle wheel immersed in the bath, to produce a copious rain or spray of molten metal through which the zinc-laden gases are forced to pass.
The temperature of the metal bath and the rain is controlled, for example by circulating the metal from the bath, in a continuous manner, through external thermal control means, so that it is well below. below the dew point of the incoming gases. Further, and this constitutes the essential feature of the invention, the gases leave the chamber by a vertical chimney which is placed centrally above the means producing the rain of molten metal, and which is constructed of such that the blue powder precipitated in the flue gases falls into the rain of molten metal and is thus transformed into a coherent liquid metal,
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and absorbed, dissolved or carried away for later recovery.
In order to achieve maximum recovery of the residual zinc in this way, the gases in the chimney must be cooled to as low a temperature as possible, therefore the walls of the chimney will be thin and made of metal or other suitable material. - heat conductor. So that the blue powder precipitated in the chimney can fall into the washing zone and not be carried outside, into the atmosphere, by the chimney gases, the speed of these gases must be low, preferably not greater than approximately 0.90 m per second, which is why the section of the chimney must be widely calculated.
The liquid metal used for the rain-forming bath may be zinc, or a two-stage rain condenser may be employed, using Danish first-stage zinc and lead in the second, as described in the application. Applicant's Patent No. 378,084 of November 30, 1949 (Patent No. 486,079). Alternatively, only a shower of molten lead can be employed as described in Applicant's Patent Application No. 372,708 of January 13, 1948 (patent 479,569).
When dealing with gases with low zinc concentration, such as shaft furnace gases, the described condensing apparatus must receive the gas directly from the furnace in the shortest time and with the least possible loss of heat during the process. transfer from the oven outlet to the washing area. The gases then enter the washing zone at a temperature well above the dew point of their zinc.
When it is necessary to treat gases rich in zinc, with a high CO / CO 2 ratio such as those coming from retorts or electric arc furnaces, these gases can be subjected to a first operation of condensation in a condenser by Conventional surface had walls or baffles full of condensation, before their admission into the washing zone, as described in a patent application of the Applicant No. 381,667 of July 20, 1949.
In this case the gases will be er. vapor saturated substance
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of zinc when reaching the washing zone, that is to say that their temperature will be this, where close to that of the dew point of zinc for the concentration present,
A typical example of an apparatus for carrying out the invention is illustrated in the accompanying drawing, which shows a schematic vertical section of a zinc condenser with a single stage of condensation, obtained with the aid of rain. of molten metal, and a vertical chimney for the condensation of the zinc residues in blue powder, which falls into the washing zone.
The apparatus comprises a chamber 1 with refractory walls, which is provided with a gas inlet connected directly to the furnace (not shown). The chamber contains a molten zinc bath 3 and a rotary vane wheel 2 immersed in this bath. An opening made in the vault, centrally above the paddle wheel, leads to a vertical chimney 5, without elbows or bends, made of thin metal sheet. The outer wall 6 of the chamber ends at a short distance from the bottom of this chamber, forming a flooded dam separating the bath 3 from an outer well 7, from which the zinc of the condenser can be discharged by casting. .
The paddle wheel 2 raises a rain of molten zinc which the furnace gases must pass through as the paddle wheel extends across the width of the chamber. The residual zinc of the gases which I raise in the chimney 5, strongly cooled by radiation towards and conduction to the outside air, condenses in the chimney in the form of blue powder, and falls in the rain of molten zinc raised by the wheel with pallets.
The temperature of the bath 3 can be increased by placing the refractory bricks around the chamber, and lowered by removing these bricks. If the chamber tends to become too hot, an immersion water cooler can be placed in well 7.
The details of the paddle wheel are not shown but from this point of view one can refer to the patent application of the applicant n 378,084 of November 30, 1948 (patent 486,079,) in which we have illustrated and describes paddle wheels of suitable types and other rotating devices suitable for spreading
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molten metal as rain in zinc condensation chambers.
CLAIMS
1.- A process for the condensation of zinc from. smelting furnace gas containing zinc vapor, in which the gases are brought directly from the furnace (or after a first stage of surface condensation) into intimate contact with a rain or spray of molten metal, produced by means mechanical, at a temperature below the zinc dew point of the gases, which are subsequently cooled abruptly and completely washed, and freed of a large proportion of their zinc content by the molten metal, the method comprising the additional measurement - re to force the gases to leave the condenser chamber through a vertical chimney, placed centrally above the means of producing rain or spraying molten metal,
is constructed in such a way that that part of the residual zinc content of the outgoing gases which precipitates as a blue powder in the chimney falls into the rain or spray of molten metal, and is thereby absorbed, dissolved or carried away under form of metal for later recovery.