DE1931481B2 - Verfahren zur Abscheidung von Bleidaempfen aus Gasen - Google Patents

Description

Die Verwendung von Blei als Wärmeübertragungsmedium hat gegenüber anderen für die Wärmeübertragung herangezogenen Stoffen, insbesondere gegenüber gasförmigen Stoffen, wichtige Vorteile. Ein bisher schwer zu vermeidender Nachteil, wenn das Blei für die Übertragung von Wärme bei hohen Temperaturen über etwa 900⁰C herangezogen wird, besteht darin, daß das Blei oberhalb dieser Temperatur und mit der Temperatur stark anwachsend einen beträchtlichen Dampfdruck besitzt. Sind an der Wärmeübertragung in direktem Austausch mit dem flüssigen Blei Gase beteiligt, so werden gegebenenfalls beträchtliche Mengen des Bleies in Dampfform in die Gase übergeführt und führen zu entsprechenden Bleiverlusten bzw. wirken sich schädlich bei der weiteren Verwendung dieser Gase aus.

Ein solcher Fall liegt beispielsweise vor, wenn das Blei als Zwischenwärme-Ubertragungsmedium für die Übertragung der Wärme aus dem gasförmigen Kühlmittel eines Kernreaktors an ein gasförmiges Reaktionsgas verwendet wird. Als gasförmiges Reaktorkühlmittel in dem genannten Temperaturbereich wird Helium verwendet und als Reaktionsgas, an das die Wärme des Heliums zu übertragen ist, kann ein Gemisch aus Kohlenmonoxid und Kohlendioxid vorliegen, das beispielsweise für die Reduktion von Eisenerzen eingesetzt wird.

Der Dampfdruck des Bleies wirkt sich im vorliegenden Fall für beide Komponenten des gasförmigen Systems ungünstig aus. Im Reaktorkühlmittel sind die Bleidämpfe unerwünscht, insbesondere auch dann, wenn in einer dem Wärmetauscher nachgeschalteten Wärmeausnutzungsstufe mit dem Helium eine Turbine betrieben werden soll. In dem Reaktionsgas wirkt sich der Bleidampfdruck besonders ungünstig durch die hierdurch hervorgerufenen Bleiverluste aus.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von Bleidämpfen aus Gasen, welche zum Zwecke des Wärmeaustausches mit flüssigem Blei in Berührung gebracht worden sind, in dem man erfindungsgemäß die Gase mit flüssigen Metallen in Kontakt bringt, an denen das Blei aus der Dampfphase wieder abgeschieden wird.

Es wurde gefunden, daß für die erfindungsgemäße Abscheidung des Bleies aus der Dampfphase bei den obengenannten Gaskomponenten im besonderen Maße flüssiges Zinn geeignet ist bzw. flüssige Legierungen, die in der Hauptsache Zinn enthalten und daneben noch bis etwa 5 Gewichtsprozent an Eisen, abhängig von der Temperatur, oder etwa 20 Gewichtsprozent an Nickel oder etwa 80 Gewichtsprozent an Kupfer, immer abhängig von der Temperatur. Es sind auch ternäre oder quaternäre Legierungen brauchbar, etwa eine solche, die neben etwa 87 Gewichtsprozent Zinn noch etwa 3 Gewichtsprozent Fe, etwa 10 Gewichtsprozent Ni oder neben etwa 50 Gewichtsprozent Zinn noch etwa 5 Gewichtsprozent Fe, etwa 15 Gewichtsprozent Ni und etwa 40 Gewichtsprozent Cu enthält.

Es ist vorgesehen, daß die vom Bleidampf zu befreienden Gase entweder durch ein Metallbad hindurchgeleitet werden oder durch einen Turm hindurchgeführt werden, in dem die betreffende Metall-Legierung tropfenförmig nach unten läuft.

Es ist des weiteren vorgesehen, daß der Bleigehalt aus dem flüssigen Metall, in dem er niedergeschlagen wird, laufend durch an sich bekannte Maßnahmen entfernt wird. Solche Maßnahmen können beispielsweise bei der Entfernung von Blei aus flüssigem Zinn darin bestehen, daß ständig ein Teilstrom des Metalls aus dem Reinigungsgerät abgeführt und von seinem Bleigehalt befreit wird. Eine bekannte Maßnahme besteht darin, daß man durch Abkühlen eine Komponente ausseigern läßt und diese damit aus der Restschmelze entfernt. Eine weitere Möglichkeit besteht in der chlorierenden Behandlung der zu reinigenden Schmelze unter Ausnutzung der höheren Raffinität des Bleis zum Chlor gegenüber dem Zinn.

Die Entbleiung der Waschlegierung kann auch in an sich bekannter Weise durch ein Vakuumverfahren erfolgen, was den wärmetechnischen Vorteil hat, daß man praktisch bei konstanter Temperatur arbeiten kann und keine chemisch bedingten Wärmeverluste und keine Substanzverluste eintreten.

Eine Weiterausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß man die für die Bleiabscheidung verwendete Metall-Legierung für die vorteilhafte chemische Beeinflussung des von den Bleidämpfen zu reinigenden Gases heranzieht. Bei dem obengenannten Beispiel des Wärmeaustausches zwischen flüssigem Blei und Kohlenmonoxid—Kohlensäure-Gemischen, die für Reduktionszwecke, verwendet werden sollen, besteht eine solche erfindungsgemäße Maßnahme darin, daß man für die Abscheidung des Bleidampfes eine Zinnlegierung mit Eisen und/oder Nickel verwendet und diese Legierung durch Kohlenstoffträger, wie beispielsweise Koks, bis zu ihrer Kohlenstoff Sättigung aufkohlt. Eine solche kohlenstoff gesättigte Legierung ist in der Lage, mit dem CO₂-GeImIt des von Bleidämpfen zu reinigenden Gases unter Bildung von Kohlenmonoxid zu reagieren und so dessen Reduktionspotential für Eisenerze zu steigern.

Das Verfahren nach der Erfindung bietet die Möglichkeit, durch besondere. Zusammensetzung der angewandten Waschlegierungen auch andere schädliche Bestandteile neben der Entbleiung aus dem zu reinigenden Gas herauszunehmen. So kann mit einer Legierung von etwa 20 Gewichtsprozent Sn und 80 Gewichtsprozent Cu der Schwefel entfernt werden, wie auch Arsen und Tellur und Antimon.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Abscheidung von Bleidämpfen aus Helium oder einem Reaktionsgas von Kohlenmonoxid—Kohlendioxid, welche zum Zwecke des Wärmeaustausches mit flüssigem Blei in Berührung gebracht worden sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Gase mit flüssigem Zinn oder mit einer flüssigen Legierung, welche in der Hauptsache aus Zinn neben Kupfer und/oder Eisen und/oder Nickel und/oder Kohlenstoff besteht, in Berührung gebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine flüssige Legierung von etwa 20 Gewichtsprozent Zinn und 80 Gewichtsprozent Kupfer neben der Bleiabscheidung eine Schwefelabscheidung aus den zu reinigenden Gasen vorgenommen wird.