CS202532B2 - Method for the condensation of zinc or cadmium vapours and device for making the method - Google Patents

Description

(54) Způsob kondenzace par zinku nebo kadmia a zařízení k provádění tohoto způsobu

Vynález se týká způsobu kondenzace par zinku nebo kadmia vedením těchto par sprchou roztaveného kovu a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Je známo zařízení pro chlazení a kondenzaci par kovů, které využívá roztaveného kovu jako kondenzačního prostředku a kterým je například možno kondenzovat páry zinku opouštějící horní výstupní otvor Šachtové taviči pece, přičemž kondenzačním prostředkem je v tomto případě roztavené olovo. Páry jsou v tomto zařízení vedeny komorou, ve které se sprchují roztaveným kovem, přičemž vířivý pohyb roztavených kovových kapek je vyvoláván soustavou otočných míchadel nebo lopatek, které jsou ponořeny do nádrže s roztaveným kovem v kondenzační komoře a otáčejí se. Základní provedení takových kondenzačních komor se soustavou otáčejících se lopatkových kol, ponořených do nádrže s roztaveným kovem, jé popsáno v britských patentních spisech č. 572 961 a 611 929· Poněkud lepších výsledků je dosaženo při použití míchadel s různými délkami ramen, kterým se vytváří sprcha roztaveného kovu a které jsou popsány v britském patentním spisu č. 1 263 165Tyto známé kondenzační komory mají sice dobré funkční vlastnosti, avšak rotující míchadla se rychle opotřebovávají, protože roztavený kov má na ně nepříznivé korozívní a erozívní účinky. Je také dosti obtížné vytvořit soustavu otočných míchadel, která by vytvářela, rovnoměrnou hustou sprchovou clonu z kapek roztaveného kovu, zkrápějící celý vnitřní prostor kondezační komory, aby tak byly vytvořeny předpoklady pro účinné chlazení a· kondezaci kovových par. U dosud známých kondenzačních komor také dochází k vytváření nerovnoměrných kapiček, přičemž menší kapičky jsou strhávány proudem plynu a vynášeny ven z kondenzační komory.

Další nevýhodou dosud známých kondenzačních komor s rotujícími lopatkami, otáčejícími se ve vodorovné rovině, je vlastní tvar 'sprchy, protože uprostřed kolem osy každého rotoru se vytváří prázdný kuželový prostor, rozšiřující se směrem vzhůru, ve kterém se nepohybují kapičky kovu. Kapičky také odletují ' všemi ' směry od rotoru, takže je třeba vol/it polohu přívodu do kondenzátoru, napojeného na výstup z pece, s ohledem na nutnost zabránění odletování kapiček chladicího kovu do pece.

Neddotatky těchto známých řešení jsou odstraněny způsobem, kondenzace par zinku nebo kadmia podle.vynálezu, při kterém se páry těchto kovů vedou sprchou kapek jiného roztaveného kovu a jehož poddtata .spočívá v tom, že sprcha roztaveného kovu se vytváří vzájenuým, střetáváním nejméně dvou souvislých proudů roztaveného olova, jehož teplota se udržuje . v meeích od 430 do 650 °C.

Poddtata zařízení k prováděni způsobu kondenzace par zinku nebo kadmia spočívá v tom, že je tvořeno kondenzační komrou, jejíž stěna nad kondenzačním prostorem je opatřena soustavou.dvooic trysek, jejichž osy se sbíhají a kříží po vytvoření dvojic vzájemně se střetávajících proudů roztaveného kovu, přičemž nad kondenzační komorou je umístěna zásobní nádrž na roztavené olovo, jejíž . dno je ' tvořeno horní stěnou kendenzaČní komory, opatřenou soustavou dvojic -trysek pro vedení dvojic souvislých proudů roztaveného olova.

Při provádění zkoušek zařízení podle vynálezu se ukázalo, že st^J^ťjá^\^(niím dvojic souvislých proudů roztaveného kovu se vytváří sprchová clona, obsahuuící kapky v podstatě stejné velikosti, a stejného velikostního rozložení, jako je tomu u sprch s - rotačními .mícha^ ly, avšak kapky se pohybnuí převážně svisle dolů, takže při unístění dvojic trysek nad kondenzačním prostorem nevzniká nebezpečí, že by kapky kovu mohly pronikat proti směru proudění plynu do šachtové . pece. Kónnljzátor zařízení - podle vynálezu má zlepšenou účinnost a je u něj dosaženo snížení tvorby usazenin ve spojovacím- kanálu, spojujícím výstup pece se vstupem ko^<^<^]^s^1^<^l^:S komody, vytvářených u známých zařízení z rozsazovaných kapiček eU-adicího kovu. .

Protože proud kapiček chladicí sprchy má mnohem menší tendenci pronikat do vstupního kanálu šachtové pece, mohou se první sprchovací clony vytvářet v mnohem větší blízkosti vstupního otvoru kondenzační komory, než tomu bylo dosud, takže še podstatně zkrátí dráha plynu mezi výstupem šachtové pece a první sprchovou clonou. Sprcha, .vytvářená vzáeenným střeááváním dvou souvislých proudů roztaveného olova, má větší hustotu kapek než u dosavadních zařízení s rotačními lopatkami a ochlazování plynu proto probíhá . rychllei. Zkrácení dráhy plynu.mezi výstupem z pece a první sprchovou clonou se příznivě projevuje také na zmenšení okysličení látek, unášených v -plynu vycházejícím ze šachtové pece; u.dosud používaných zařízení s otáčejícími se míchadly a lopatkami se asi 5 % zinkových par okysličujj v přívodním potrubí a ve vstupní části kondenzační komory na kysličník zinečnatý, zatímco u zařízení podle vynálezu je tento podíl podstatně snížen.

Zařízení podl.e vynálezu .je výhodné rovněž tím, že nemá žádné polhfblivé- - části, . které ' by byly pohybemXy kovové lázni rychle opotřebovány. Intenzitu a šířku sprchové clony je možno snadno měnnt změnou rychlosti vytékání kovových proudů a velikostí trysek, kterými výstupu;)! proudy kovu do prostoru, ve kterém dochází k jejich vzájemnému střetávání.

Ucpávání trysek je možno zameeit zvětšehím jejich světlosti nebo zvyšováním rychlosti proudu roztaveného olova, popřípadě je možno opptřit kondenzační. komory vhodně umístěnými a ovládanými čisticími tyčinkami, kterými je možno pročiaíovat otvory trysek, aniž by se kondenzační komora muusla vyřazovat z provozu.

Sprchová clona, vytvářená Ivvoící trysek o průměru 2,5 cm při výšce tlakového sloupce roztaveného olova . 90 cm, má více než dvojnásobný povrch rozstřkoovených kapek na .jednotku hmotnost roztaveného kovu ve srovnání s ebdobnou sprchou, vytvářenou rotačními lopatkami·.

Výroba trysek je jednoduchá, protože trysky jsou vyrobeny z jednoduchých rovných tru . ' ž< J... , · ;,3. . -· ·' ,· . . 202532’ bek o. poměrně velké 's^tio.sti. jednoduchý v.n$ jší.-iyar trysek, použitých namísto jednoduchých otvQ.rů.y. děSici stěně, zamezuje tvoření pěný z roztaveného olova· VnějSi povrch trysek se takééposSřikujícími ' kapičkami olova stále čistí.

' Páry, kondenzující v zařízení podle . vynálezu, jsou zejména parami zinku, vznikajícími v šachtové peci při tavení zinku, přičemž tyto páry kpndennzj na kapkách olova a mísí se s kysličníky uhlíku . a s dusíkem, kondezovanými v roztaveném olovu. Páry procháázjí spr- .

chou. roztaveného olova, jejíž tvar .a hustota závisí ne několika faktorech, zejména na rychlosti proudů olova a na úhlu, který střetávající se proudy vzájemně svírají. 'Základní charakteristické veličiny sprchové clony se mohou měit také působením překážek, které se vyskytnou v oblasti střetávání a . jejím okolí. VeHkost jedno tlivých kapek a rozložení velikostí kapek v celé cloně je také závislé na fyzikálních vlastnostech vzájemně se střetáva jících proudů kovu, například’ také na povrchovém napětí.

Výzkumy ukázní, že nejohodnёjŠí kondenzační komora má být . opatřena velkým . počtem dvojic střetávajících se proudů kovu, například více než sto dvojicemi trysek. Při pobití olova pro vytváření sprchových clon je výhodné, mají-li proudy olova rozdílnou teplotu, ležící v rozmezí od 430 do 650 °C. ' Střetávající se proudy roztaveného olova maj svírat s vodorovnou rovinou úhel 30°, popřípadě jiný úhel,'lišící se oduvedené hodnoty o .méně než 10° oběma směry. ...

Pod pojmem tryska je třeba chápat otvor, hubbci, trubku nebo jirý konstrukční díl, kterým může protékat souvislý a usměrněný proud nebo paprsek roztaveného kovu.

Příklady provedení 'zařízení podle- vynálezu jsou zobrazeny na výkresech, kde představují obr. 1 pohled shora na horní stěnu kondenzační komory, opatřenou soustavou dvojic trysek, jejichž osy se vzájemně protínají, obr. 2 svislý řez kondenzační komorou a nad ní umístěnou zásobní nádrží zařízení podle vynálezu a obr, 3 svislý řez dosud známým provedením šachtové pece 'a na ni ' navaz^ící kondenzační komory s otáčejícími se míchadly pro vytváření sprchové clony rozsekáváním roztaveného kovu otáčejícími se lopatkami, ponořenými do. lázně roztaveného kovu. ‘ .

Zařízení 4 k provádění způsobu kondenzace par zinku nebo kadmia podle vynálezu sestává z kondenzační komory 1b a ze zásobní nádrže ' Ta, naplněné roztaveným olovem a umístěné nad spodní kondenzační komorou 4b. Zásobní nádrž 1 a je rozdělena dvěma svislými přepážkami 2, 2 a 'tři oddělené úseky, ve kterých se udržuje rozdílná teplota roztaveného. olova, například v prvním úseku i se udržuje teplota 560 °C, ve druhém úseku II teplota 510 °C a ve třetím úseku III má olovo nejnižší teplotu 450 °C.

- Spodní kondenzační komora 1b prokondenzovaní par zinku nebo kadmia má v půdorysu i ' svislém řezu obdélníkový tvar a v příkadáném provedení má šířku 270 cm a délku i výšku 25Ο cm, přičemž v její horní stěně je umístěno 88 sprchových jednotek. Každá sprchová jednotka je tvořena dvvoicí trysek 4, jejichž osy jsou skloněny v ostrém úhlu k vodorovné rovině a vzájemně se protínají; trysky 4 jsou v příkaddném provedení tvořeny otvory v horní stěně kondenzační komory 4b, ale mohou být tvořeny také trubkami nebo.hubicemi apod., vsazenými dozorní stěny kondenzační komory '4b. 'Trysky 4 ·jsou uspořádány v ' řadách, ' ve kterých jsou dvojice trysek 4 proti sobě stupouvtě přesazeny, a ms^í vzájemnou vzdálenost 450'mm. Roztavené olovo protéká tryskami 4 ^ve formě souvislých'proudů nebo paprsků z horní zásobní nádrže 1 a do spodní kondenzační komory 4b·

Také kondenzační komora 1b je v příkadénám provedení rozdělena po délce dvěma - svislými přepážkami £, έ ^na tři oddíly, umístěné pod úseky X, II, III zásobní nádrže 4®. Ve syé vstupní části je kondenzační komora 1b opatřena šikmým dnem 2 pro usměrnění proudu plynu, přicházejícího z pece, do spodní části kondenzační komory 1b, kde se kapky sprchových clon pohyb^í v poddiatě svislým směrem.

Do trysek 4 přichází roztavený kov ze zásobní nádřže 1a, ve které se . udržuje výška sloupce roztaveného olova nejméně 60 cm, zejména ale 90 cm. Osy trysek 2 svírají . v příkladném provedení úhel 30° s ' vodorovnou rovinou . a jsou vytvořeny v horní stěně kondenzační komory .1b, která má tlouštku asi 50 mm. Středy trysek 2 v každé dvojici jsou od sebe vzdáleny na výstupní straně asi 75 mm. V jiném příklddném· provedení zařízení j, podle vynálezu mohou být vstupní ‘ otvory trysek ý sloučeny na výstupní ‘straně v jediný otvor, takže ke srážení proudů olova dochází přímo v horní stěně kondenzační komory 1 b.

Kapky roztaveného olova, na kterých zkondenzovaly zinkové páry, se shromažáújí na dně kondenzační komory 1b a odtud se vedou do chladicího kanálu, ve . kterém sé roztavené olovo chladí stykem s deskami, chlazeiými z .strany vodou. Ochlazením olova dochází k vyloučení vrstvy zinku na povrch lázně roztaveného olova, přičemž zinek se potom může vypouštět přepadovými otvorydo odlévacího zařízení a ochlazené olovo se může vést zpět dojednotlivých úsekj 2, II. III zásobní nádrže 1 a kondenzačního zařízení j_. Pouuitelné chladicí žlaby jsou popsány například v . -britskýchpatentních spisech č. 735 043 a 981 546.

Tímto uspořádáním je možno dosáhnout cirkulace roztaveného olova v kondenzačním zařízení 1a v chladicím,žlabu.’ Je-li výhodné, aby olovo mělo v jednotlivých úsecích I, II. III rozdílná teploty, umíítí se do některých úseků topná tělesa nebo se část horkého olova ze dna kondenzační komory 1b vrací zpět do některých úseků X, II, III zásobní nádrže 1a. Zkouškami bylo zjištěno, že výborných výsledků se dosahuje kombinací kondenzačního zařízení 2 podle vynálezu . s běžným kondenzátorem se sprchovými clonami, vytvářenými cími lopatkami. V takovém případě je šachtová pec spojena spojovacím potrubím·^ s běžným kondenzátorem 12 se sprchovými clonami, vytvářerýmirozstřkoováním roztaveného olova, přičemž v horní Části spojovacího potrubí 10 pro odvod plynu z pece, je umístěno kondenzační zařízení j. podle vynálezu, ve kterém se sprchové clony vytvářejí vzáeemtfým střetvváním dvooic souvislých proudů nebo paprsků roztaveného olova (obr. 3). KonddnzaČní zařízení j . podle vynálezu je přioom uloženo ve spojovacím potrubí 10 vyjímatelně a může se z něj . vyjímat s otvorem 14, přičemž po vyjmutí jemožno provést pohodlně údržbu kondenzačního zařízení j_, aniž by se přerušil provoz pece. .

Zinkové páry, vzn^^ící v horní části šachty 11 šachtové pece, se obvykle mísí s kysličníky uhlíku a dusíkem, které- jsou obsaženy v roztaveném olovu. Zinkové páry, procházející spojovacím potrubím 1 0, částečně kondenzuj v kondenzačním zařízení j. na kapičkách olova ve sprchových clonách, přičemž dezkjddedzjvlná část par je vedena do kondenzátoru 12 známékonstrukce, ve kterém se vytváří sprcha roztaveného olova řadou rotačních míchadel 22, otáčejících se v nádrži 46, obsahující lázeň roztaveného olova. Zb^v^cí plyn odchází výstupním otvorem ,17. . ..

Šachtová pec je opatřena mimo jiné zavážecí násypkou 18 a dm^ními trubicemi 1 9. Vytavené olovo 20 se shromažďuje ve spodní vrstvě u dna šachty 21 pece a nad ním se nachází vrstva strusky 21. nad níž je potom vlastní zavážka 22 . šachtové pece (obr. 3).

' Konnennační zařízení podle vynálezu může být také použito, bez dodatečného napojení konvenčního kondenzátoru s rotujícími lopatkami. . ‘

Při zkouškách prototypu kondenzačního zařízení podle vynálezy bylozjištěno, že při výšce sloupce olova v zásobní nádrži rovné 840 mm proteklo tryskou J, o průměru 19 mm 32 tun olova za hodinu, to znamená, že evojicí trysek 4 proteklo 64 tun olova za hodinu. Z toho lze snadno zjistit, že rychlost proudu olova, vystupujícího z trysek byla 2,8 ms”¹. ^při pouHH tr^yse^k £, svírajících s ^vo^eor^ov^dou r^jvⁱnju ^úhel 30^ byla ^počáte^čn^í r^ychlost proudů olova ve svislé rovin^{ě 1,}4 mis*¹. Vzd^enoot, ^kterou urazí ^ka^pičky rozta veného kovu ve sprchové cloně za určitou dobu, je možno vypo^tat ze vzorce:

2 . s = vt + —g— at , kde s = vzdálenost, kterou urazí kapky clonym v = počáteční rychlost kapek clonym.s“ · -2 a = zrychlení, které odpovídá tíhovému zrychlením.s t = doba · letu kapek sprchové clony , .s

Z tohoto vztahu je možno vypočítat dobu, po kterou se'kapky zdržují v kondenzační komoře a v jejích jednotlivých částech,· ve spojovacím potrubí pro odvod plynu z pece a v různých pásmech těchto prostorů. Vyppotené · hodnoty jsou uvedeny v následující tabulce: '

Pásmo	vzdálenost t m	doba letu S
Sprchová kondenzační komora:
celková výěka	1 >8 '	0,48
Úsek před vytvořením clony '	‘ 0,3	0,14 .
úsek po vytvoření clony	1,5 ·	0,34
potrubí · pro odvod plynu:
celková výSka	2,5'	0,59
úsek před vytvořením clony	0,3	0,14
úsek po vytvoření clony	2,2	0,45

Claims (9)

.PŘE DM É T VYNÁLEZU
1. * ¹ · .

   1. Způsob kondenzace par zinku nebo kadmia jejich vedením sprchou kapek roztaveného kovu, vyznnččuící se tím, Že sprcha roztaveného kovu se vytváří vzáesnným střeávváním nejméně dvou souvislých proudů roztaveného olova. ' I
2. 2· Způsob podle bodu 1, vyznnčíuící se tím, že teplota roztaveného olova, tvořícího sprchu, · se udržuje v rozm^s^:í od 430 do 650 °C.
3. 3. Způsob podle bodu 1 nebo 2, · vyznnaíuící se tím,, že sprcha roztaveného kovu je usměrněna kolmo ke směru proudění par, vedených kondenzačním prostorem.
4. 4. Způsobem podle bodů 1 až 3, vyznnaíuicí se tím, že sprcha roztaveného kovu se vytváří soustavou jednotlivých sprchových clon, z nichž každá se vytváří · vzáeemným stretáváním dvou souvislých proudů roztaveného olova.
5. 5· Zzřízení k provádění způsobu kondenzace par zinku nebo kadmia podle bodů 1 až 4, tvořené kondenzační komorou, ve · které jsou umístěny trysky pro vytváření střetávajících se proudů roztaveného kovu, vyznnčující se tím, že kondenzační·komora (1b) je·opatřena soustavou dvojic trysek (4), umístěných v horní stěně koinienzační komory (1b), která jě současně dnem zásobní nádrže ('a) pro roztavené olovo, nachhzeeící se nad kondenzační komorou (1b) a spojené s ní soustavou· dvojic trysek (4), přičemž osy trysek (4) každé dvooice se vzájemně protínají pro vytvoření střetávajících se proudů roztaveného olova.
6. 6. Zaaízení podle bodu 5, vyzna^ící se tím, že soustava dvojic trysek (4) je tvo- řena nejméně jednou řadou vedle sebe · umístěných dvojic trysek (4) pro vytvoření nejméně jedné svislé sprchové clony. ·
7. 7. Zařízení podle bodu 6, vyznačující se t-ím, že mezi řadami vedLe sebe umístěných . dvojic trysek (4) jsou v’kondenzační komoře (1b) ' umístěny svislé přepážky (5, 6) pro měnění proudu par a.jeho směru v kondenzační komoře (1b).
8. 8. Zařízenípodle bodů ·5 až 7, vyznnčující se tím, že zásobní nádrž (1a) je rozdělena’ svislými přepážkami (2, 3) na úseky (I, II, III) pro udržováni roztaveného olova na rozdílné teplotě. ' . . ·
9. 9. Zařízení podle bodů 5 až 8, vyznačuuící se tím, že vstupní část kondenzační komory

   (ib) je opatřena Šikmým dnem (7), klesajícím od vstupu směrem ke středu kondenzační ko- mory (1b) • - 10. Zařízení podle bodů 5 až 9, vyznačující se tím, že ústí trysek (4) má průměr 25 až i 26 mm. 11. Zařízení podle bodů 5 až 10, vyznačující se tím, , že osy trysek (4) svírají s vO' dorovnou rovinou úhel 30°. 12. Zařízení podle bodů 5 až 11, vyznaδuj'ící se tím, že středy výstupníchotvorů

   trysek (4) v každé dvooici jsou od sebe vzdáleny nejméně 75 mm.