DE2442164C2 - Vorrichtung zur Destillation und Raffination fester und flüssiger Mischungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Verrichtung zur Destillation und Raffination festtr und flüssiger Mischungen, enthaltend eine beheizte Reaktion -Verdampfungskammer, die an ihrem Unterteil eine Wanne zum Ansammeln mit einer Vorrichtung zum Ablassen der flüssigen Phase aufweist

In der DE-OS 14 83 070 ist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Raffination von Metallen durch Destillation von niedrigsiedenden Begleitstoffen im Vakuum beschrieben, die in der Vakuumkammer übereinander angeordnete beheizte Teller und Metalleitungen für aie Zuleitung von geschmolzenem Rohmetall zu den Tellern und für den Abfluß des raffinierten Metalls enthält, wobei sich die Metalleitung zur Zuleitung von geschmolzenem Metall im oberen Teil der Vakuumkammer befindet. Bei dieser Vorrichtung werden die in der Dampfphase anfallenden metallischen Verunreinigungen des Hauptmetalls nicht differenziert getrennt. Vielmehr werden die Metalle, die teilweise auch an gelochten und der Verminderung von Wärmeverlusten dienenden Schirmen kondensieren und auch die an dem äußeren Behälter in flüssiger Form anfallenden Metalle in einer Wanne gesammelt und durch einen Abfluß aus 5Ί der Vorrichtung entnommen. Sofern beispielsweise Zinn, das von Wismut und Blei gereinigt werden soll, in die Dampfphase übergeht und an den Schirmen kondensiert, fließt dieses an den Schirmen ab und wird in der Wanne zusammen mit den am Behälter kondensierenden Metallen Wismut und Blei gesammelt und aus dem Behälter abgeführt. Eine differenzierte Trennung dieses Metalle aus der Dampfphase findet somit nicht statt. Andererseits fließen Wismut und Blei nacheinander über mehrere Graphitteller und werden über eine Rohrleitung in ein besonderes, außerhalb angeordnetes und mit einer Kühlung versehenes Gefäß eingeleitet Und diesem beim Vergießen entnommen.

In der DE-PS 5 99 059 ist eine Vorrichtung zum Kondensieren von Metalldämpfen beschrieben, bei der durch aus mehreren ineinander angeordneten und mit Verbindungsöffnungen versehenen Rohren oder Rohrsegmenten gebildete Kondensationskammern vorgesehen sind. Bei dieser Vorrichtung sind die konzentrischen Kammern nicht um eine beheizte Reaktions-Verdampfungskammer angeordnet, so daß bereits die Wärmeverhältnisse bei dieser Kammer anders sind a's bei der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, weil der in die Mitte eingeleitete Dampf die Wand der Kammer nur mit seiner Temperatur beaufschlagt, während eine zusätzliche Beheizung nicht vorgesehen ist. Zwar ist unterhalb jeder konzentrischen Kammer eine Rinne vorhanden, an die jeweils Abstichleitungen angeschlossen sind, die in Stichlöchern münden, jedoch ist — abgesehen davon, daß eine beheizte Reaktionsverdampfungskammer nicht vorhanden ist — eine Vorrichtung zum Ansammeln geschmolzener, schwerverdampfender Mischungsbestandteile nicht vorhanden, so daß diese Vorrichtung anders arbeitet und für andere Zwecke bestimmt ist, als die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung.

Es sind auch andere Vorrichtungen zum Extrahieren von Metallen aus Polymetallerzen bekannt, die im wesentlichen aus Schmelzöfen bestehen, in denen eine Temperatur aufrechterhalten wird, die zum Durchführen chemischer Reaktionen und zum Verdampfen einzelner, im Erz enthaltener Bestandteile erforderlich ist Diese Öfen können mit Plasmabrennern, Lichtbogen-Erhitzern und anderen Wärmezuführungsvorrichtungen ausgerüstet sein. Das zu verarbeitende Material wird in der Regel von oben her in den Ofen aufgegeben. Im Unterteil des Ofens befinden sich eine Wanne, in der die flüssige Phase gesammeil wird, und Vorrichtungen zum Herauslassen der letzteren. Im Oberteil des Ofens sind Kanäle zum Abführen der gasförmigen Produkte vorgesehen. Die letzteren gelangen beim Austritt aus dem Ofen in getrennt aufgestellte Sondervorrichtungen zum Kondensieren und Auffangen derselben. Die in Kondensatoren und Staubfängern in Form einer Mischung ausgeschiedenen Produkte werden weiter unterschiedlicher Aufarbeitung wie Umschmelzung, naßmetallurgischer Verarbeitung usw. unterzogen, um nützliche Bestandteile aus ihnen zu extrahieren.

Bei diesen Vorrichtungen ist keine Möglichkeit vorgesehen, die zur Zusammensetzung gehörigen Bestandteile differenziert aus der gasförmigen Phase auszuscheiden. Es ist eine Folge hiervon, daß zusätzliche technologische Arbeitsgänge, wie Umschmelzung, naßmetallurgische Verarbeitung usw. ausgeführt werden müssen, um die Bestandteile der Kondensatmischungen voneinander zu scheiden. Dies wiederum erfordert die Verwendung von zusätzlichen Vorrichtungen und Ausrüstungen sowie zusätzliche Produktionsflächen und Arbeitsaufwand.

Außerdem weiden durch das Verdampfen und das Kondensieren in verschiedenen Aggregaten unnötige Wärmcverluste hervorgerufen, und es sind auch zusätzliche Produktionsflächen erforderlich.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, in der sowohl das Verdampfen des Materials als auch darauffolgend das differenzierte Kondensieren der Dämpfe durchgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung der eingangs angegebenen Art erfiridungsgernäß dadurch gekennzeichnet, daß die beheizte Reaklions-Verdampfungskammer mit konzentrisch sie umgebenden weite-

ren Kammern versehen ist, die derart mit der Reaktions-Verdampfungskammer und untereinander abwechselnd im Unter- und Oberteil verbunden sind, daß ein schlangensirtiger Kanal entsteht, daß die konzentrisch ausgeführten Kammern im Bodenteil 5 Einrichtungen zum Sammeln und Ablassen der in diesen Kammern sich bildenden flüssigen Phase besitzen und daß die Wanne zum Ansammeln der geschmolzenen, schwerverdampfenden Mischungsbestandteile aus der Reaktions-Verdampfungskammer unterhalb dieser als Behälter ausgebildet ist, unter dem ein Schmelzeaufnahmegefäß vorgesehen ist, aus dem Schlacke und Metall getrennt abführbar sind.

Vorzugsweise ist im Oberteil der Verdampfungskammer ein Plasmabrenner angeordnet, der dazu dient, in der Verdampfungskammer eine erhöhte Temperatur zum Verdampfen mindestens eines Teiles der Mischungsbestandteile und bei Reduktionsreaktionen aufrechtzuerhalten.

Die Vorrichtung der Erfindung ermöglicht es, die Metalldämpfe nach dem Verdampfen beim aufeinanderfolgenden Durchströmen durch die konzentrischen Kammern, in denen sich die Temperatur stufenförmig in dem Maße ändert, in dem diese von der Verdampfungskammer entfernt sind, differenziert zu kondensieren.

Mit dieser Vorrichtung werden feste und flüssige Mischungen durch Verdampfen ihrer Bestandteile und darauffolgender Kondensation der Dämpfe mehr oder weniger vollkommen voneinander getrennt. Die Vorrichtung kann insbesondre im Hüttenwesen verwendet werden und dient zum Scheiden von Polymetallmateria-Iien, hauptsächlich von solchen wie Polymetallerzen (komplexen Erzen). Durch Einwirkung von erhöhten Temperaturen wii . ein Teil der Erzbestandteile, und zwar entweder der größere oder der kleinere Teil, verdampft, während der Rest in Form einer Schmelze zurückbleibt

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben; es zeigt w

F i g. 1 einen Senkrechtschnitt durch eine Scheidevorrichtung für feste und flüssige Mischungen, die für das Ausscheiden von Metallen aus Polymetallerzen geeignet ist, und

F i g. 2 einen Schnitt nach Linie Π-ΙΙ der F i g. 1. «

Die Vorrichtung enthält eine Ve-dampfungskammer 1 (Fig. 1 und 2), in die von oben her über einer Dosierapparat 2 (Fig. 1) die zu verarbeitende Mischung, im vorliegenden Fall Polymetallerz, aufgegeben wird. Die Verdampfungskammer 1 ist mit einem in ihrem Oberteil angeordneten Plasmabrenner 3 versehen. Mit Hilfe des Plasmabrenners 3 wird in der Verdampfungskammer 1 eine Temperatur aufrechterhalten, die für den Ablauf der chemischen Reaktionen beim Reduzieren Jer Metalle und zum Verdampfen des 5ί größeren Teils der im Erz enthaltenen Metalle erforderlich 'st Gewöhnlich liegt diese Temperatur am Austritt aus der Verdampfungskammer 1.

Im Bereich von 1300 bis 3000°C und wird in jedem konkreten Fall bekanntlich in Abhängigkeit von der 6<i qualitativen Zusammensetzung des angelieferten Erzes gewählt.

Die Verwendung eines Plasmabrenners ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht unbedingt erforderlich. Es können auch ein Lichtbogen und andere hl Erhitzer verwendet werden. Die Verwendung von Plasmabrenner ist jedoch besonders geeignet, da sie eine erhöhte Intensität des Verdampfungsprozesses gewährleistet, und hierdurch wird die Leistung erhöht.

Im Unterteil der Verdampfungskammer 1 befindet sich eine Wanne 4 zum Ansammeln der Schmelze, d!e relativ schwer verdampfbare Metalle und andere Erzbestandteile enthält Im Boden der Wanne 4 ist eine Einrichtung 5 zum Herauslassen der Schmelze in ein Schmelzeaufnahmegefäß 6 vorgesehen. Das letztere besitzt Abstichrinnen 7 und 8 zum Herauslassen der Schlacke beziehungsweise des Hauptprodukts (Metalls).

Konzentrisch zur Verdampfungskammer 1 sind ringförmige Kammern 9, 10, 11, 12, 13 (Fig. 1 und 2) angeordnet, die zum Kondensieren von Metalldämpfen dienen. Die Temperatur in den Kammern 9 bis 13 ändert sich stufenförmig, und zwar in Richtung von der Verdampfungskammer 1 auf die Außenkammer 13 zu. Die Temperatur in jeder der Kammern 9 bis 13 kann auf dem erforderlichen Niveau, bei dem das Kondensieren des entsprechenden Metalls gewährleistet wird, soweit erforderlich, durch Einführen eines Kühlmittels in die Kammer aufrechterhalten werden.

Die Kammern 9 bis 13 gewährleif _v*n gleichzeitig eine Wärmedämmung für die Verdampfung.'kammer ί. Die Kammer 9 ist mit Verdampfungskammer 1 über einen Kanal 14 (F i g. 1) verbunden. Die Kammern 9 bis 13 sind miteinander abwechselnd im Unter- und Oberteil durch öffnungen 15 (F i g. 1 und 2) derartig verbunden, daß ein gewundener schlangenartiger Kanal entsteht in dem Gase und Dämpfe, welche über Kanal 14 aus der Verdampfungskammer 1 ausströmen, derartig sich weiterbewegen, wie dies durch eine dünne Linie 16 (Fig. 1) angegeben ist

Im Unterteil jeder der Kammern 9 bis 13 befindet sich eine Einrichtung 1/ zum Sammeln und Abführen des Kondensats in Kondensat-Sammelbehälter 18 mit Abstichrinnen IS zum Herauslassen der Schmelze. Stutzen 20 (F i g. 1 und 2) dienen zum Abführen der nach dem Kondensieren zurückgebliebenen gasförmigen Produkte.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen. Das Erz wird ununterbrochen über den Dosierapparat 2 in die Verdampfungskammer 1 aufgegeben. Da dort eine eriiöhte Temperatur aufrechterhalten wird und ein Reduktionsmittel vorhanden ist, werden die Erzbestandteile geschmolzen und reduziert sowie ein Teil der Metalle und Beimengungen wird verdampft Vollkommenes Verdampfen aller im Erz enthaltenen Metalle ist sowohl wirtschaftlich als auch technologisch nicht gerechtfertigt.

Auf diese Weise bleibt ein Teil der Metalle und auch anderer nichtverdampfter Schmelzprodukte, deren Siedetemperatur über der am Austritt aus der Verdampfungskammer 1 aufrechterhaltenen Temperatur liegt, in Form einer Schmelze zurück und sammelt «sich in der Wanne 4 an, von wo dieser Teil über die Ablaßeinr litung 5 in das Aufnahmegefäß 6 für Metallschmelze gelangt Aus dem Aufnairnegefäß 6 wird die Schmelze über die Abstichrinne 8 abgestochen und die hier vorhandene Schlacke über die Abstichrinne 7 abgelassen.

Die Dämpfe von Metallen und anderen Beimengungen, die in den gasförmigen Zustand übergegangen sind, verlassen die Verdampfungskammer 1 über dun Kanal 14 und strömen der Reihe nach dui'ch die konzentrischen Kammern 9 bis 13, in denen die Metalldämpfe differenziert kondensiert werden, da sich die Temperatur stufenförmig in der Richtung von der Kammer 9 zur Kammer 13 zu ändert. In der Kammer 9, welche an die Verdampfungskammer 1 anschließt, werden cüc am

schwersten verdampfbaren Beimengungen kondensiert, deren Siedetemperatur über der Siedetemperatur der anderen Verdampften Bestandteile liegt. In jeder der folgenden Kammern 10 bis 13 werden Metalle und Beimengungen mit niedrigeren Kondensationstemperaturen kondensiert Auf diese Weise werden die Metalldämpfe differenziert kondensiert,

Das Kondensat des entsprechenden Metalls sammelt sich im Bodenteil der entsprechenden Kammern 9 bis i3 aii und wird über die Einrichtungen 17 abgeführt, die zum Sammeln und Abführen des !Kondensats in das Sammelgcfäß 18 dienen. Weiterhin gelangt das'Kondensat übe/ die Abstichrinnen 19 zur Weiteiverwendüng.

Über die Stutzen 20 werden gasförmige Produkte, die praktisch keine Metalldämpfe enthalten, abgeführt.

Obwohl diese Vorrichtung in bezug auf das Scheiden Von Materialien, die sich im Ausgangszustand in fester Phase befinden, beschrieben worden ist, kann sie mit einem nicht geringeren Erfolgt in derselben Form auch zum differenzierten Abscheiden von Flüssigkeiten Verwendet werden* Hierbei müssen nämlich nur der Charakter der Wärmezuführüng Uhd die Wärmemenge geändert werden. Zu diesem Zweck müssen die Heizmittel der Verdampfungskammer geändert wer·¹ den, was absolut im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegL

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Destillation und Raffination fester und flüssiger Mischungen, enthaltend eine beheizte Reaktions-Verdampfungskammer, die an ihrem Unterteil eine Wanne zum Ansammeln mit einer Vorrichtung zum Ablassen der flüssigen Phase aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die beheizte Reaktions-Verdampfungskammer (1) mit konzentrisch sie umgebenden weiteren Kammern (9,10,11,12 und 13) versehen ist, die derart mit der Reaktions-Verdampfungskammer (1) und untereinander abwechselnd im Unter- und Oberteil verbunden sind, daß ein schlangenartiger Kanal entsteht, daß die konzentrisch ausgeführten Kammern (9, 10, 11, 12 und 13) im Bodenteil Einrichtungen (17) zum Sammeln und Ablassen der in diesen Kammern sich bildenden flüssigen Phase besitzen und daß die Wanne zum Ansammein der geschmolzenen, schwerverdampfenden Mischungsbestandteile aus der Reaktions-Verdampfungskammer (1) unterhalb dieser als Behälter (4) ausgebildet ist, unter dem ein Schmelzeaufnahmegefäß (6) vorgesehen ist, aus dem Schlacke und Metall getrennt abführbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Oberteil der Verdampfungskammer (1) ein Plasmabrenner (3) angeordnet ist.