DE2418170C2

DE2418170C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Raffinieren von Rohcadmium

Info

Publication number: DE2418170C2
Application number: DE2418170A
Authority: DE
Inventors: Karl Ehlers; Hans-Wilhelm Dr.-Ing. Wieking
Original assignee: Preussag AG Metall
Current assignee: Preussag AG Metall
Priority date: 1974-04-13
Filing date: 1974-04-13
Publication date: 1975-11-06
Also published as: ES430654A1; NO743438L; AU7544574A; SE7413670L; BE820375A; SE401374B; JPS548535B2; NO136799C; IT1019296B; FI279174A; JPS50133923A; FI60036C; DE2418170B1; ES430655A1; FI60036B; GB1441736A; NO136799B; NL182328C; CA1022344A; NL182328B

Description

Die Erfindung betrifft ejn Verfahren und eine Vorrichtung zum Raffinieren von Röhcadmium, bei dem flüssiges Röhcadmium in eine Vakuum- bzw. Unterdruckkammer gelangt, dort verdampft und nach Kondensieiung als Feincadmium austritt.

Beispielsweise als Nebenprodukt bei der Zinkgewinnung anfallendes Röhcadmium enthält verschiedene Verunreinigungen, vorwiegend Blei und Thallium und in kleineren Anteilen Kupfer und Zink. Mit verschiedenen Raffinationsverfahren gelingt es, die Gehalte des Rohcadmiums an Blei und Thallium, die teilweise erheblich über l°/o liegtn, auf weniger als 0,1 °/o zu verringern, wobei gleichzeitig eine weitere Verringerung der übrigen Verunreinigungen erfolgt.

Ah Raffinationsverfahren bei der Cadmiumherstellung sind erstens eine elektrolytische Raffination mit löslichen/unlöslichen Anoden, zweitens eine Destillation des Rohcadmiums im Faber-Du-Faure-Ofen und drittens eine Raffination von zinkreichem Röhcadmium aus den Raffinationsanlagen von Muffelhütten in Krokowskisäulen bekannt. Während beim ersten Verfahren das Thallium und auch ein großer Teil des Zinks in Stufen einer Laugenreinigung entfernt werden müssen, muß bei dem zweiten, sehr einfachen Destillationsverfahren das Destillat nachträglich einer Ammonchloridraffinatbn unterworfen werden, um den hohen Anteil des nach der Destillation immer noch vorhandenen Thalliums zu reduzieren. Bei diesem Verfahren gehen jedoch 5 bis 7 Vo des Cadmiums als Cadmiumchlorid in die Schlacke über, aus der das Cadmium durch Laugen, Zementation, Brikettierung, Einschmelzen, Destillation und Raffination wiedergewonnen wird. Bei dem dritten Verfahren mittels Raffination in Krokowskisäulen wird das Prinzip der fraktionierten Kondensation angewandt und fällt sehr

teines Cadmium an, doch müssen Restmengen von Junk nachträglich aus dem Destillationscadmium entfernt werden.

Eist in neuerer Zeit wurde die Raffination von Rohcadmium mittels einer Vakuumdestillation vorgeschlagen. Da der Schmelzpunkt des Cadmiums bei 321° C Hegt und bereits zwischen 400 und 550° C pampfdriicke des Cadmiums zwischen 3 bis 50 Ton auftreten, ist eine Vakuumdestillation bei relativ günstigen Temperatur- und Unterdruckwerten durchführbar. Eine nach diesem Prinzip arbeitende Vorrichtung ist in der australischen Patentschrift 404 032 beschrieben, mit der bei Temperaturen von 450 bis 460° C und einem Druck von 0,03 Torr ein Destillationscadmiurn hergestellt wird, das einen Anteil von 0,004°/o Blei, 0,002°/o Zink und unter 0,001% Thallium enthält Bei dieser Vorrichtung wird das beim Zinkfcchmelzen als Nebenprodukt anfallende Rohcadmium in eine Vakuumkammer eingespeist, die es über eine zur Horizontalen geneigte Rinne unter Schwerkraft ein- oder mehrfach durchläuft, um als undestillierter Rest an anderer Stelle wieder auszutreten. Ein Teil des Rohcadmiums verdampft während des Aufenthalts in der Vakuumkammer und kondensiert an deren Wandungen; das Destillat tritt über einen Destillatausgang aus. Zur Erhöhung der Destillationswirkung wird ferner vorgeschlagen, das Rohcadmium in der Vakuumkammer bzw. in der Rinne über Unebenheiten fließen zu lassen, um auf Grund Jer Unruhe und Verwirbelung größere Verdampfungsoberflächen zu schaffen. Unabhängig hiervon wird jedoch bei der bekannten Vorrichtung stets nur ein Teil des eingespeisten Rohcadmiums wirksam zu Feincadmium verarbeitet, wobei stets ein Restanteil an undestüliertem Cadmium entsteht. Hierdurch ergibt sich ein stark begrenzter Durchsatz hinsichtlich des Cadmiumdestillats, so daß mit der bekannten Vorrichtung nur bis zu etwa 1100 kg Cadmium pro Tag erzeugt werden können. Eine Erhöhung des Durchsatzes ist nicht möglich, da sich beispielsweise bereits bei 1300 kg pro Tag ein unerwünschter Anstieg des Bleianteils auf 0,01 °/o einstellt. Die bekannte Vorrichtung hat somit für praktische Anwendungszwecke, bei denen es auf große Durchsätze, eine Verringerung der Cadmiurpverluste und eine kostengünstige Bedienung, Apparatur und Verfahrensweise ankommt, keine Bedeutung erlangt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine nach der Vakuumdestillation arbeitende Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, die unter Vermeidung der geschilderten und weiterer Nachteile bei einfachem, kostengünstigem Aufbau eine wirkungsvolle Gewinnung von Cadmium großer Reinheit auch mit einer größeren Tagesleistung ermöglicht. Ferner soll die Vorrichtung einen kostensparenden Einsatz hinsichtlich des Personals-, Reparatur- und Energieaufwandes ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfahren, bei dem das Rohcadmium kontinuierlich verdampft, die höher siedenden Verunreinigungen mit 6„ einem Teil des Cadmiums kondensiert, das Kondensat im Gegenstrom zum Rohcadmiumdampf abgeführt und die von Verunreinigungen praktisch freie Hauptmenge des Cadmiumdampies kondensiert wird. Dies wird bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Weise erreicht, daß die Vakuumkammer aus einem umgedrehten U-förmigen Rohr bestellt, in dessen einem Schenkel im Bereich eines Verdampfers eine Zuleitung für das Rohcadmium und in dessen anderem Schenkel eine Ableitung für das Feincadinium münden, während sich an den Verdampfer e>u Rückflußkühler anschließt, der über ein Zwischenglied Ln den anderen und einen Kondensator bildenden Schenkel übergeht, und sich am ersten Schenkel ein gegenüber der Zuleitung rückfiußsicherer Abgang für den Destillationsrückstand befindet.

Eine derartige Vorrichtung ist vergleichsweise einfach und ermöglicht eine wirkungsvolle Gewinnung von Feincadinium mit größerer Reinheit und größerem Durchsatz. Das im Verdampfer anfallende Rohcadmium gelangt in den Rückflußkühler, in dem ein Teil des verdampften Cadmiums kondensiert und unter Rektifikation der aufsteigenden Cadmiumdämpfe in den Verdampfer zurückfließt. Dadurch ergibt sich eine größere Reinheit des in den Kondensator gelangenden Destillats, so daß auch bei größeren Durchsätzen entsprechend der eingestellten Temperatur ein Feincadmium großer Reinheit entsteht, das über die Ableitung in eine Vorlage abfließt.

Im Unterschied zu dem bekannten Verfahren wird kein flüssiger Rohcadmiumstrom durch die gesamte Vakuumkammer geleitet, und es hat sich herausgestellt, daß das erfindungsgemäße Verdampfen mit anschließender Rückflußkühlung zu einem wesentlich günstigeren Resultat führt. Auch fällt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kein aus der Vakuumkammer austretendes undestilliertes Cadmium an, das nach dem bekannten Verfahren gegebenenfalls in mehreren Kreisläufen wieder durch die Vakuumkammer geschickt werden müßte. In einem einzigen Arbeitsgang fallen einerseits sehr reines Feincadmium und andererseits ein konzentrierter Destillationsrückstand, insbesondere eine Blei-Thallium-Legierung, an, die getrennt in eine Vorlage für das Destillat und in ein Sammelgefäß für den Destillationsrückstand fließen. Bei entsprechender Zuführung des Rohcadmiums und Abnahme des Feincadmiums sowie des Destillationsrückstandes kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vollkonlinuierlich gefahren werden, was zu einer erheblichen Personalkosteneinsparung gegenüber bisherigen Rohcadmiumraffinationen führt.

Bei einer bevorzugten Ausführung sind die Zuleitung, die Ableitung und der Abgang in flüssige Bäder des Rohcadmiums, des Feincadmiums bzw. des Destillationsrückstandes eingetaucht und weisen über den Badspiegel liegende Höhen auf, die mindestens der der jeweiligen Badtemperatur entsprecherden barometrischen Höhe des zugeordneten Bades entsprechen; dabei liegt die Mündung der Zuleitung über der Mündung des Abgangs. Hierbei bestehen die Verschlüsse in an sich bekannter Weise aus den in einem Einschmelztopf für Rohcsdmium, im Sammelgefäß für den Destillationsrückstand und in der Vorlage für Feincadmium befindlichen Sümpfen. Nach Einstellen der Temperaturen in den verschiedenen Vorrichtungsteilen und nach Einschalten einer Vakuumpumpe werden das Rohcadmium, der Destillationsrückstand und das Feincadmium auf die barometrischen Höhen in der Zuleitung, der Ableitung und am Abgang eingesaugt. Nach Erreichen der barometrischen Höhen setzt das Verdampfen des Cadmiums ein, das über den Einschmelztopf laufend ergänzt wird. Diese aus den jeweiligen Bädern bestehenden Verschlüsse bzw. die über die verschiedenen barometrischen Säulen mit den Bädern in Verbindung stehenden Vorrichtungsteile ermöglichen in

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einfacher und zweckmäßiger Weise die Durchführung steuerung aufweist, um.die Gesamtleistung der Vor- S

eines voUkontinuierlichen Raffinationsbetriebes. Da richtung und damit deren Cadmiumdurchsatz einstel- c

ferner zwischen den Mündungen der Zuleitung und len zu können. Insbesondere bei einer größeren Tem- t

des Abgangs ein Niveauunterschied besteht, ist jeder- peraturänderung im Verdampfer ist es jedoch zweck- /

zeit ein Einspeisen des Rohcadmiums möglich, ohne 5 mäßig, wenn auch einzelne oder alle anderen Tempe- c

daß ein Rücktritt des Destillationsrückstandes aus raturen in der Vorrichtung in gewissen Grenzen mit- \

dem Sammelgefäß über den Verdampfer möglich verändert werden, damit die Vorrichtung stets bei c

j_st optimalen Betriebsverhältnissen arbeitet. 1

Bei einer praktischen Ausführung münden die Zu- Außerdem hat es sich als günstig erwiesen, wenn 1

leitung, die Ableitung und der Abgang in die freien io die Temperaturen im Einschmelztopf des Rohcad- ζ

Enden der beiden Schenkel und ist ein Vakuum- miums und im Sammelgefäß des Destillationsrück- t

anschluß über ein mit Kondensationsflächen ver- Standes geringfügig unter der Temperatur im Ver- t

sehenes Vakuumrohr durch den zweiten Schenkel bis dämpfer liegen. Auf diese Weise wird verhindert, daß j

zu einem nahe oberhalb der tiefsten Stelle im Kon- beim Einspeisen von Rohcadmium aus dem Ein-

densator liegenden Punkt geführt. Abgesehen von 15 schmclztopf bzw. beim Rücktritt des Destinations- t

anderen Anschlußmöglichkeiten hat sich dies als rückstandes aus dem Sammelgefäß in den Verdamp- \

besonders günstig erwiesen, wobei die gesamte Länge fer ein übermäßiger Temperaturschock auftritt. λ

des U-förmigen Rohres zur Vakuumdestillation wir- Damit eine wirkungsvolle Teilkondensation und c

kungsvoll ausgenutzt wird. Im ersten Schenkel des eine Rektifikation im ersten Schenkel des U-förmigen I

U-Rohres findet die Verdampfung, eine Teilkonden- ao Rohres auftreten, sollte die Temperatur im Rückfluß- \

sation sowie die Rückflußkühlung und die Rektifika- kühler etwas unter derjenigen des Verdampfers lie- i

tion statt, während die eigentliche Kondensation und gen. Während ein zu geringer Temperaturunterschied I

das Abfließen des Destillats auf den zweiten Schenkel zwischen dem Verdampfer und dem Rückflußkühler

konzentriert ist, der zur Erhöhung der Kondensations- nur zu einer unzureichenden Rektifikation führi, er- ]

wirkung von dem Vakuumrohr durchsetzt ist. Zwar »5 gibt sich bei einem zu großen Temperaturunterschied _{

könnte der Vakuumanschluß auch in anderer Weise eine übermäßig erhöhte Teilkondensation bereits im (

und an anderer Stelle vorgesehen sein, doch führt Einlaufschenkel, so daß der Gesamtdurchsatz der c

diese Mehrfachausnutzung hinsichtlich einer Vakuum- Vorrichtung in unerwünschter Weise verringert wird. 5

zuführung und einer Kondensationsflächenvergröße- Bei einer praktischen Ausführung hat es sich als

rung zu einem günstigen Gesamtverhalten der Vor- 30 sehr zweckmäßig erwiesen, bei einer Verdampfer- i

richtung. Da das Vakuumrohr von oben bis in den leistung von etwa 72 g/cmVh Temperaturen von etwa c

Bereich über der tiefsten Stelle im Kondensator ge- 485° C im Verdampfer, von etwa 455° C im Ein- ;

führt ist, wird ein Verstopfen durch Cadmiumabschei- schmelztopf sowie im Sammelgefäß, von etwa 420° C j

düngen vermieden. an der Spitze des Rückflußkühlers und von etwa 1

Ferner kann das Vakuumrohr im Kondensator 35 420° C in der Vorlage einzustellen. Hieraus ergibt ι

unter Freilassung eines ausreichenden Ringraumes sich zur Vermeidung des Temperaturschocks am Ein- 5

einen möglichst großen Durchmesser aufweisen. Hier- gang des Verdampfers ein Temperaturunterschied 1

durch ergibt sich eine weitere Vergrößerung der Kon- von etwa 30° C, während der Temperaturunterschied

densationsfläche, so daß gegebenenfalls ohne Zusatz- zwischen dem Verdampfer und dem Rückflußkühler :

maßnahmen eine Erhöhung des Durchsatzes mög- 40 in bezug auf desesn höchste Stelle 65° C betragt. Bei ^Λ

lieh ist. anderen sich durch Änderung der Temperatur im 1

Ferner kann das Steigrohr zwischen den Schenkeln Verdampfer einstellenden Durchsätzen sollten zumin- 5

gegenüber der Horizontalen geneigt verlaufen. Da dest die Temperaturen im Einschmelztopf und im s

bereits im Rückflußkühler eine Teilkondensation Sammelgefäß im Hinblick auf einen Temperatur- (

stattfindet, die sich auf das Steigrohr erstreckt, wird 45 schock und im Rückflußkühler im Hinblick auf eine c

durch dessen Schrägstellung ein ungehindertes Ablau- zweckmäßige Teilkondensation in diesem Bereich c

fen des Kondensats in den Kondensator erreicht. mitverändert werden. c

Auch hierdurch wird die Gesamtfunktion der Vor- Da bei einer wirkungsvollen Vakuumdestillation f

richtung im Hinblick auf ein vergrößertes Cadmium- von Cadmium relativ niedrige Temperaturen einge- \

ausbringen günstig beeinflußt. 50 halten werden können, ergibt sich unter Berücksichti- '

Bei einer weiteren Ausgestaltung weisen der Ver- gung der Siedekurven von Cadmium, Blei, Thallium 1

dämpfer und der Rückflußkühler einen Heizmantel und Kupfer in Abhängigkeit vom Luftdruck und der '

auf, während ein Mantel des Kondensators unbeein- Verträglichkeit dieser Stoffe mit Eisen die Möglich-

flußt geheizt oder gekühlt wird. Während die Tempe- keit, das U-förmige Rohr und/oder die Zuleitung, den

raturen im Verdampfer und im Rückflußkühler je 55 Abgang sowie die Ableitung aus Eisen bzw. Stahl i

nach Durchsatz in bestimmten Bereichen gehalten herzustellen. Die gesamte Vorrichtung kann dadurch

werden müssen, hängt die Temperatur im Kondensa- ohne teure Werkstoffe sehr kostengünstig hergestellt

tor von der Menge des kondensierenden Cadmiums werden.

ab, da die zum Verdampfen erforderliche Wärme bei Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in

der Kondensation wieder frei wird. Im Betrieb stellt 60 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des

sich im Kondensator ein Temperaturgleichgewicht näheren erläutert.

ein, das von der Kondensationswärme des Destillats Das erfindungsgemäße umgekehrte U-Rohr weist

und von dem Wärmeverlust durch die Wandungen eine Vakuumkammer 20 auf. Die beiden nach unten

abhangt. Je nach den Betnebserfordernissen kann im weisenden Schenkel sind stirnseitig mit verschiedenen

Kondensator auch eine zusätzliche externe Erwär- 65 Anschlüssen versehen. In den linken Svhenkel mün-

mung oder Kühlung vorgesehen sein, um das Kon- det eine Zuleitung 12, die in einen Einschmelztopf 1«

densationsyerhalten zu beeinflussen. Ferner ist es sehr für flüssiges Rohcadmium eingetaucht ist. In diesen

zweckmäßig, wenn der Verdampfer eine Temperatur- Schenkel mündet ferner ein Abgang 16 der in ein

Sammelgefäß 1.4 für den Destillationsrückstand bzw. die Blei-Thallium-Legierung eingetaucht ist. Die Mündungen 24 und 26 der Zuleitung 12 und des Abgangs 16 weisen einen Niveauunterschied auf, da die Zuleitung 12 weiter in das Innere der Vakuumkammer 20 hineinragt. Der Einschmelztopf 10 und das Sammelgefäß 14 sind von einer gemeinsamen Heizvorrichtung 18 umgeben, mit der die beiden Bäder auf gleicher Temperatur gehalten werden. Unabhängig davon ist selbstverständlich auch ein ge- ίο trenntes Beheizen des Rohcadmiums im Einschmelztopf und des Destillationsrückstandes im Sammelgefäß möglich.

Die Zuleitung 12 und der Abgang 16 münden in einen Verdampfer 22 der einen Heizmantel 28 aufweist, mit dem die Temperatur je nach dem erwünschten Cadmiumdurchsatz eingestellt wird. An den Verdampfer 22 schließt sich ein ebenfalls im Bereich des Einlaufschenkels liegender Rückflußkühler 30 an, der von einem Heizmantel 32 umgeben ac ist. Mit diesem wird die Temperatur im Rückflußkühler 30 derart eingestellt, daß sie etwas unter der Temperatur des Verdampfers 22 liegt, um eine Teilkondensation des vorher verdampften Cadmiums zu erzielen. Das dabei anfallende Kondensat fließt im Gegenstrom zum Cadmiumdampf zurück in den Verdampfer, wobei gleichzeitig eine den Gesamtvorgang sehr günstig beeinflussende Rektifikation auftritt.

Der Einlaufschenkel geht vom Rückflußkühler 30 in ein Steigrohr 34 über, das die beiden Schenkel des U-Rohres miteinander verbindet und in Richtung zum rechten Schenkel gegenüber der Horizontalen geneigt ist. Hierdurch wird das im Bereich des Steigrohrs 34 auftretende Kondensat behinderungsfrei in einen Kondensator 36 abgeleitet, der aus dem rechten Schenkel des U-Rohres bzw. der Vakuumkammer 20 besteht.

Der Kondensator 36 weist einen äußeren Winkel 38 auf, der gegebenenfalls geheizt oder gekühlt wird. Von einem oberen Vakuumanschluß 40, der zu einer nicht dargestellten Vakuumpumpe führt, erstreckt sich ein Vakuumrohr 42 im Bereich des Kondensators 36 durch die Vakuumkammer 20, das etwas oberhalb der tiefsten Stelle des Kondensators 36 endet. Das Vakuumrohr 42 dient einerseits zur Unterdruckerzeugung in der Vakuumkammer 20 und andererseits zur Vergrößerung der Kondensationsflächen. Um eine möglichst günstige Kondensatorwirkung zu erzielen, kann der Durchmesser des Vakuiimrohres 42 relativ groß gewählt werden, wenn nur ein ausreichender Ringraum 50 zwischen dem Vakuumrohr 42 und der Mußeren Begrenzung der Vakuumkammer 20 zur Verfugung steht.

In die freie Stirnseite des rechten Schenkels bzw. in den Kondensator 36 mündet eine Ableitung 44 für das Feincadmium, das in einer Vorlage 46 gesammelt wird, die ebenfalls mit einer Heizung 48 versehen ist, um das Feincadmium auf der gewünschten Betriebstemperatur zu halten.

Ferner befinden sich an den Stirnseiten der Sehenkei gegenüberliegenden Seiten Abschlüsse 52, 54, die einen Zugang zum Innern der Vakuumkammer 20 ermöglichen und eine optische Sichtanzeige zulassen. In diesem Fall sind die Abschlüsse 52, 54 mit durchsichtigen, temperaturstabilcn Deckeln versehen.

Damit die Badsümpfe im Einschmelztopf 10, im Sammelgefäß 14 und in der Vorlage 46 als barometrische Verschlüsse der Vorrichtung dienen können.

müssen die freien, über den Badspiegeln angeordneten Höhen der Zuleitung 12, des Abgangs 16 und der Ableitung 44 mindestens der barometrischen Höhe des jeweiligen Bades entsprechen.

Es hat sich herausgestellt, daß die Querschnitte der Zuleitung 12 und der Ableitung 44 keinen oder nur einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Arbeitsweise der Vorrichtung besitzen. Demgegenüber darf jedoch der Querschnitt des Abgangs 16 für den Destillationsrückstand bzw. die Blei-Thallium-Legierung im Verhältnis zum Querschnitt des Verdampfers 22 ein bestimmtes Maß nicht unterschreiten, da der Abgang 16 als Puffer dient und das Einspeisen des Rohcadmiums in den Verdampfer verkraften können muß. Der Abgang soll verhindern, daß das Rohcadmium in das Sammelgefäß 14 für die Blei-Thallium-Legierung gelangt. Beim Einspeisen des Rohcadmiums über den Einschmelztopf 10 in den Verdampfer 22, die diskontinuierlich einmal stündlich erfolgen kann, findet zwischen dem Verdampfer 22 und dem Sammelgefäß 14 ein Druckausgleich statt. Dabei wird ein Teil des Rohcadmiums bis zum Erreichen des barometrisch bedingten Niveauunterschiedes zwischen den Metalloberflächen im Verdampfer 22 und im Sammelgefäß 14 im Abgang 16 gespeichert, wobei ein entsprechender Teil des Destillationsrückstandes in das Sammelgefäß 14 gedruckt wird. Während des kontinuierlichen Verdampfens des Cadmiums wird das Rohcadmium, das im Abgang 16 wie in einem Depot liegt, entsprechend dem durch das Verdampfen entstehenden Volumenschwund in den Verdampfer zurückgeführt. Dies bedingt gleichzeitig ein Rückfließen des Rückstandes aus dem Sammelgefäß 14 in den Abgang 16. Demzufolge sollte der Querschnitt des Abgangs 16 nicht zu gering gewählt werden.

Im Betrieb werden gegebenenfalls durch Zünden von Brennern die Temperaturen im Verdampfer 22, im Rückflußkühler 30 und im Kondensator 36 eingestellt, während sich die einzelnen Bäder im Einschmelztopf 10, im Sammelgefäß 14 und in der Vorlage 46 auf geeigneten Temperaturen befinden. Diese sollten im Hinblick auf die Vermeidung eines Temperaturschocks im Verdampfer 22 so gewählt werden, daß die Temperatur des Rohcadmiums und des Destillationsrückstandes nur etwas unter derjenigen de? Verdampfers 22 liegt. In den Rückflußkühler 30 kann zur Erhöhung der Leistung eine Schnecke 56 eingebaut sein, die den geradlinigen Auftrieb de< Cadmiumdampfes abbremst und durch eine aufgezwungene Rotation den Cadmiumdampf in einer besseren Kontakt mit der kalten Wand des Rückflußkühlers bringt. Auf diese Weise werden die Ab-Scheidungsbedingungen wesentlich verbessert.

Nach Einstellen eines ausreichenden Unterdruck: in der Vakuumkammer 20 verdampft das CadmiuiT im Verdampfer 22 und gelangt in den Rückfluß kühler 30, wo ein Teil des verdampften Cadmium! kondensiert und im Gegenstrom zu den Cadmium dämpfen in den Verdampfer 22 zurückfließt. Hierbc findet eine Rektifikation der aufsteigenden Cadmium dämpfe statt. Diese gelangen dann über das Steigroh 34 in den Kondensator 36 im anderen Schenkel de U-Rohres, wo sie einer stärkeren Kondensation aus gesetzt werden. Das dabei anfallende Kondensat bzw Destillat stellt sehr reines Feincadmium dar, das übe die Ableitung 44 in die Vorlage 46 geleitet wird.

Die crfindungscemäße Vakuumdcslillationsvorrich

tung ermöglicht eine sehr wirkungsvolle Cadmiumherstellung mit großen Durchsätzen und hohem Reinheitsgrad des Feincadmiums, wie sich aus den beiden folgenden Beispielen ergibt.

Beispiel 1

In einem ersten Versuchsstadium wurden mit einer Vorrichtung nach der Erfindung mehr als 40 000 kg Cadmium mit einem Durchsatz von etwa 750 kg pro Trag und einem Reinheitsgrad von 99,998¹Vo Cd raffiniert. Dabei wurden folgende Temperaturen in der Vorrichtung eingestellt bzw. erreicht: Im Einschmelztopf 10 für das Rohcadmium und in der Vorlage 46 für das Feincadmium 420° C; im Verdampfer 22 500° C; im Rückflußkühler 30 500° C und im Kondensator 36 380° C.

Beispiel 2

Mit einer Vorrichtung wurden mehr als 200 t Feincadmium mit einem Durchsatz von etwa 2200 kg hergestellt, was einer Verdampferleistung von 72g/cm²/h entspricht. Dabei wurden folgende Temperaturen eingehalten: Im Einschmelztopf 10 und im Sammelgefäß 14 455° C; im Verdampfer 22 485° C; im Rückflußkühler 30 an dessen höchster Stelle 420° C; und im Kondensator 36 stellte sich eine Temperatur von 420° C ein, während die Temperatur in der Vorlage 46 auf 420° C gehalten wurde.

Eingesetzt wurde eiu Rohcadmium folgender Zusammensetzung:

1,5 bis 2,6% Blei,
0,015 bis 0,8% Kupfer,
0,003 bis 0,01% Zink,

0,4 bis 1,8% Thallium.

Bei der Vakuumdestillation ergab sich ein Feincadmium mit einer Zusammensetzung von jeweils weniger als 0,001 % Blei, 0,0002% Kupfer, 0,0001 % Zink und 0,001 % Thallium.

Aus Beispiel 2 ergibt sich, daß der Reinheitsgrad des Feincadmiums bereits im Versuchsstadium der Vorrichtung bei erhöhten Durchsätzen wesentlich günstiger als bei der bekannten Vorrichtung liegt. Die Versuche lassen ferner erkennen, daß eine weitere Erhöhung des Durchsatzes möglich ist, ohne daß sich eine Verschlechterung des Reinheitsgrades ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Raffinieren von Rohcadmium, bei dem flüssiges Röhcadmium in eine Vakuum- bzw. Unterdruckkammer gelangt, dort verdampft und nach Kondensierung als Feincadmium austritt, dadurch gekennzeichnet, daß das Röhcadmium kontinuierlich verdampft, die höher siedenden Verunreinigungen mit einem Teil « des Cadmiums kondensiert, das Kondensat im Gegenstrom zum Rohcadmiumdampf abgeführt und die Hauptmenge des Cadmiumdampfes kondensiert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkammer (2U) aus einem umgekehrten U-Rohr besteht, in dessen Einlaufschenke] im Bereich eines Verdampfers (22) eine Zuleitung (12) für das Röhcadmium und in dessen »° Ablaufschenkel eine Ableitung (44) für das Feincadmium münden, und daß sich am ersten Schenkel an den Verdampfer (22) ein Rückflußkühler (30) anschließt, der über ein Steigrohr (34) in den einen Kondensator (36) bildenden Ablaufschenkel »5 übergeht, und sich am Einlaufschenkel ein gegenüber der Zuleitung (12) rückflußsicherer Abgang (16) für den Destillationsrückstand befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (12), die Ableitung (44) und der Abgang (16) in flüssige Eläder des Rohcadmiums, des Feincadmiums und: des Destillationsrückstandes eintauchen und über den Badspiegeln liegende Höhen aufweisen, die mindestens der der jeweiligen Badtemperatur entsprechenden barometrischen Höhe des zugeordneten Bades entsprechen, und daß die Mündung (24) der Zuleitung (12) über der Mündung (26) des Abgangs (16) liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da- 4<> durch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (12), die Ableitung (44) und der Abgang (16) in die freien Enden dei beiden Sehenkel einmünden, und! daß ein Vakuumanschluß (40) über ein mit Kondensationsflächen versehenes Vakuumrohr (42) durch den zweiten Schenkel bis zu einem nahe oberhalb der tiefsten Stelle im Kondensator (36) liegenden Punkt geführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuumrohr (20) im Kondensator (36) unter Freilassung eines Ringraumes (50) einen möglichst großen Durchmesser aufweist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr (34) zwischen den Schenkeln gegenüber der Horizontalen geneigt ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (22) und der Rückflußkühler (30) einen Heizmantel (28, 32) aufweisen, während ein Mantel (38) des Kondensators (36) eine unabhängige Heizung oder Kühlung besitzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (22) eine Temperatursteuerung besitzt.

9. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen im Einschmelztopf (1©) des Rohcadmiums und im Sammelgefäß (14) des Destillationsrückstandes geringfügig unter der Temperatur im Verdampfer (22) eingestellt werden.

10. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im Rückflußkühler (30) etwas unter derjenigen des Verdampfers (22) eingestellt wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1,9 und 10 und zum Betrieb der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Verdampferleistung von etwa 72g/cm²/h Temperaturen von etwa 485° C im Verdampfer (22), von etwa 455° C im Einschmelztopf (10) sowie im Sammelgefäß (14), von etwa 420° C an der Spitze des Rückflußkühlers (30) und von etwa 420° C in der Vorlage (46) eingestellt werden.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das U-Rohr (22, 30, 34, 36) und/oder die Zuleitung (12), der Abgang (16) sowie die Ableitung (44) aus Eisen oder Stahl bestehen.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Rückflußkühler (30) eine Schnecke (56) angeordnet ist.