DE3044261A1

DE3044261A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen ausfaellen (zementieren) von metallen aus ihren loesungen

Info

Publication number: DE3044261A1
Application number: DE19803044261
Authority: DE
Inventors: Holger Dr. 5000 Köln Fischer; Helmut 5000 Köln Haas; Wolfgang 5064 Rösrath Hillmann; Alfred Kryczun; Friedrich Megerle
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1980-11-25
Filing date: 1980-11-25
Publication date: 1982-07-08
Also published as: DE3044261C2

Description

Vorrichtung zum kontinuierlichen Ausfällen
(Zementieren) von Metallen aus ihren Lösungen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Ausfällen von Metallen aus ihren Lösungen, bestehend aus einem schwingfähig gelagerten, mit einem Schwingantrieb versehenen und mit granalienförmigem Fällmittel gefüllten Behälter mit einer Eintrittsöffnung für die Lösung und mit einer Austrittsöffnung für die an ausgefälltem Metall (tementat) verarmte Lösung, für das Zementat und für das verbrauchte Fällmittel.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Gattung (DE-PS 24 57 660) wird aus einer Kupfer lösung durch Zugabe von Eisenstücken als Fällmittel kontinuierlich Zementkupfer ausgefällt. Mit der bekannten Vorrichtung können auch aus einer Metall-Lösung, zum Beispiel aus einer Zinksulfatlösung, zum Zwecke von deren Reinigung störende Begleitmetalle wie Cu, Cd, Co und Ni ausgefällt werden. In jedem Fall werden die Fällmittelstücke innerhalb des Schwingbehälters dermaßen ständig gegeneinandergeschlagen, daß durch die starken Stoßimpulse das sich an den Fällmittelstücken absetzende Zementat ständig abgelöst wird, die vom Zementat bedeckten Oberflächen der Fällmittelstücke sofort wieder blankgeklopft und abgerieben werden und für weitere Reaktionen sofort wieder zur Verfügung stehen. Die an ausgefälltem Metall verarmte Lösung und das von den Fällmittelstücken ständig abgelöste Zementat werden kontinuierlich aus dem Schwingreaktor ausgetragen, während die Fällmittelstücke selbst, die sich im Laufe der Zeit verbrauchen und durch neue Stücke ersetzt werden müssen, durch einen Siebrost im Schwingbehälter zurückgehalten werden sollen.
Der bekannte Schwingreaktor ist zu etwa 70 % des Behältervolumens mit Fällmittelstücken und Lösung gefüllt.
Es kann sein, daß frisch zugegebene Lösung im Schwingbehälter den Weg des geringstens Widerstandes geht und weitgehend oberhalb der Fällmittelschüttung abfließt, anstatt intensiv die Fällmittelschüttung zu durchdringen, so daß in einem solchen Falle die Verweilzeit der frischen Lösung im Zementationsreaktor zu kurz sein kann. Ferner kann es beim bekannten Schwingreaktor sein, daß sich einige der Schlitze des zum Zurückhalten der Fällmittelstücke dienenden Siebrosts und/oder nachfolgende Armaturen mit Grenzkorn der Fällmittelstücke verstopfen, wodurch der Durchfluß der gereinigten Lösung sowie des Zementats behindert werden kann. Würde man den Siebrost so feinmaschig machen, daß sich die Fällmittelstücke nicht mehr festsetzen können, so könnte das sehr feinkörnige Zementat selbst zu Verstopfungen führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betrieb des bekannten Zementations-Schwingreaktors noch weiter zu verbessern, besonders hinsichtlich seines Wirkungsgrads und seiner Betriebssicherheit.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben.
Durch die Umlenkbleche wird erreicht, daß die strömende Lösung sowohl beim Eintritt in den Schwingbehälter als auch beim Austritt aus dem Schwingbehälter sowie über die ganze Behälter länge hinweg das Bett der Fällmittelstücke ständig passiert und durchdringt, wodurch die Verweilzeit der Lösung im Reaktor verlängert wird mit dem Endergebnis eines noch erhöhten Wirkungsgrads des erfindungsgemäßen Zementationsreaktors. Durch die Umlenkbleche wird der Weg des geringeren Widerstands für die Lösung, nämlich der Abfluß nicht ausreichend behandelter Lösung oberhalb des Betts des granalienförmigen Fällmittels ausgeschlossen.
Durch die Umlenkbleche gibt es außerdem nicht die Gefahr von Verstopfungen durch Fällmittelstücke und/oder Zementat.
Beim erfindungsgemäßen Zementations-Schwingreaktor sind die Eintrittsöffnung für die Lösung und die Austrittsöffnung für die Lösung, das Zementat und das verbrauchte Fällmittel an der Oberseite des Schwingbehälters angeordnet. Damit wird nach einem besonderen Merkmal der Erfindung das Behältervolumen zu 100 % mit Lösung ausgefüllt und die ausreichend behandelte Lösung strömt nach oben aus dem Schwingbehälter aus, so daß nur schwimmfhige Zementatteilchen und der schwimmfähige Abrieb von Fällmittel-Granulat mit der Strömung der Lösung nach oben mitgenommen werden kann. Das Fällmittel verläßt den Reaktor erst dann, wenn es schwimmfähig ist, das heißt, wenn es praktisch so fein ist wie das Zementat, wodurch eine beste Ausnutzung des Fällmittels für den Fällungsprozeß herbeigeführt ist.
Rückhalteorgane wie Siebroste und dergleichen für das Fällmittelgranulat werden nicht benötigt.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung weist die Oberseite des Schwingbehälters eine zusätzliche Austrittsöffnung zum Abzug von Gasen und nicht ausreichend zementierter Lösung auf. ueber den Anschluß der Gasableitung kann wenigstens eine Teilmenge der Lösung in die Pumpvorlage für die frische Lösung zurückgeführt werden. Damit hat man die Möglichkeit - ohne Rücksicht auf ein Flüssigkeitsniveau im Behälter nehmen zu müssen -, im Schwingbehälter einen beliebigen Innendruck zu fahren (z.B. 0,2 bar oder auch 5 bar Uberdruck), welcher unmittelbar mit dem Durchsatz im Zusammenhang steht, wodurch in der behandelten Lösung gezielt die günstigsten Restwerte (z.B. in g/l) an auszufällenden Metallen erreichbar sind und der erfindungsgemäße Zementationsschwingreaktor optimal betrieben werden kann.
Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Reaktors hängt auch vom Füllungsgrad der Fällmittel-Granalien ab. Es kommt daher besonders darauf an, daß der günstigste Füllungsgrad im Schwingreaktor möglichst konstant gehalten wird. Dies setzt voraus, daß man während des Betriebs den Granalien-Niveaustand angezeigt bekommr.. Zu diesem. Zweck werden erfindungsgemäß über eine oder mehrere Stellen am Schwingbehälter isoliert in verschiedenen Höhen Elektroden fest angeschlossen. Die Elektroden sind an einem Stromkreis angeschlossen, bei dem der Einfachheit halber der Schwingbehälter als Ganzes den Minus-Pol im Stromkreis bildet. Im Stromkreis eingebaute Signalgeber wie zum Beispiel Kontroll-Lampen zeigen an, wenn der Niveaustand des granalienförmigen Fällmittels die Höhe der jeweiligen Elektrode erreicht hat, weil dann der Stromkreis zwischen den im Behälter offenen Stromkreisenden durch das Granalienbett geschlossen wird.
Die Erfindung und deren weiteren Merkmale und Vorteile werden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 die erfindungsgemäße Zementationsvorrichtung mit Anschlüssen, Fig. 2 ausschnittsweite vergrößert die Einzelheit II der Fig. 1.
Nach Fig. 1 besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen aus einem rohrförmigen Schwingbehälter 10, der auf Schwingelementen 11 gelagert ist und durch einen Schwingantrieb 12 in energiereiche Schwingungen versetzt wird. An dem einen Ende des Schwingbehälters 10 befindet sich an dessen Oberseite die Eintrittsöffnung 13 für die frische Lösung, während am entgegengesetzten Ende des Schwingbehälters ebenfalls an dessen Oberseite die Austrittsöffnung 14 für die behandelte Lösung, das Zementat und das verbrauchte Fällmittel, zusammen angezeigt durch den Pfeil 15, angeordnet ist. Ferner hat der Schwingbehälter 10 noch eine Einfüllöffnung 16 für die Zugabe von granulatförmigem Fällmittel sowie eine Austrittsöffnung 17 zum Abzug von Gasen und nicht ausreichend zementierter Lösung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Reinigung von Metall-Lösungen, zum Beispiel von Zinksulfatlösung zur Vorbereitung auf die nachfolgende Elektrolyse. Dann besteht das Fällmittel aus Zinkgranalien, durch welche aus der Lösung die störenden Begleitmetalle Cu, Cd, Co und Ni ausgefällt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch zur Gewinnung von Metallen aus ihren Lösungen dienen, zum Beispiel zur Gewinnung von tupfer aus Kupfersulfatlösung. Dann besteht das Fällmittel aus Eisenstücken, durch welche das Kupfer ausgefällt wird.
Im Schwingbehälter 10 ist in Strömungsrichtung der Lösung gesehen hinter deren Eintrittsöffnung 13 und vor deren Austrittsöffnung 14 je ein Umlenkblech 18, 19 angeordnet, das sich von der Oberseite des Schwingbehälters nicht ganz bis zum Behälterboden erstreckt, wobei zwischen Umlenkblechunterseite und Behälterboden ein freier Durchtritt für die Lösung gebildet ist. Durch die Umlenkbleche 18 und 19 wird erzwungen, daß die strömende Lösung das Granalienbett des Fällmittels 20 vollständig passiert. Das Fällmittel 20 und die Lösung füllen zusammen das Behältervolumen 100 %-ig aus und über die Austrittsöffnung 17 mit Gasableitung 2 kann je nach Einstellung der Ventile 22 und 23 ein Teilstrom nicht ausreichend zementierter Lösung über eine Rücklaufleitung 24 in die Pumpvorlage 25 für die frische Lösung 26 rückgeführt werden, die über Pumpe 27 und Leitung 28 zur Eintrittsöffnung 13 des Schwingbehälters 10 gefördert wird. An der Austrittsöffnung 14 werden nur die schwimmfähigen Zementatteilchen und der schwimmfähige Abrieb des granulatförmigen Fällmittels 20 nach oben mit der Strömung der Lösung 15 mitgenommen, die über Leitung 29 in eine Pumpvorlage 30 geleitet wird, aus welcher die Lösung zur Abtrennung des Zementats einer nachfolgenden, nicht dargestellten Filtriereinrichtung zugeleitet wird.
Durch den Rücklauf 24 eines Teilstroms der Lösung kann man im Schwingbehälter 10 jeden beliebigen Innendruck fahren, der unmittelbar mit dem Durchsatz im Zusammenhang steht, und dabei die günstigsten Restwerte (in g/l) an Metallverunreinigungen in der behandelten Lösung 15 erreichen. Sind diese Restwerte in der behandelten Lösung 15 nicht ausreichend gut, wird einfach die Rücklaufmenge 17, 24 erhöht.
Der günstigste Füllungsgrad des granalienförmigen Fällmittels 20 im Schwingbehälter 10 von zum Beispiel ca.
70 bis 80 % kann erfindungsgemäß konstant gehalten werden.
Zur genauen Anzeige des Niveaustandes des Fällmittels ist durch die Schwingbehälterwand 31 geschützt durch elektrische Insolation 32 wenigstens in der maximalen und in der minimalen Höhe des günstigstens Fällmittel-Niveaustands eine Elektrode 33 bzw. 34 eingeführt, die über einen Stromkreis 35 mit Signalgeber 36 bzw. 37, zum Beispiel Kontroll-Lampe, und mit Stromquelle 38 mit dem Schwingbehälter 10 verbunden ist, der als Ganzes den Minus-Pol im Stromkreis bildet, während die Elektroden den Plus-Pol bilden.
Der bei angelegter Niedrigspannung im Stromkreis 35 fließende Strom wird verändert, wenn der Niveaustand des granalienförmigen Fällmittels 20 die Höhe der jeweiligen Elektrode 34 bzw. 33 erreicht. Auf diese Weise kann die Unterschreitung des minimalen Niveaustandes und die Uberschreitung des maximalen Niveaustands angezeigt werden. Mit der Meßgröße des Niveaustands des Fällmittels kann auch ein Regeleingriff auf das Regelorgan 39 der Fällmittelzugabe gemacht werden.
Oberseite

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Ausfällen (Zementieren) von Metallen aus ihren Lösungen, bestehend aus einem schwingfähig gelagerten, mit einem Schwingantrieb versehenen und mit granalienförmigem Fällmittel gefüllten Behälter mit einer Eintrittsöffnung für die Lösung und mit einer Austrittsöffnung für die an ausgefälltem Metall (Zementat) verarmte Lösung, für das Zementat und für das verbrauchte Fällmittel, dadurch gekennzeichnet, daß im Schwingbehälter (10) in Strömungsrichtung der Lösung gesehen hinter deren Eintrittsöffnung (13) und vor deren Austrittsöffnung (14) mindestens je ein Umlenkblech (18, 19) angeordnet ist, das sich von der Oberseite des Schwingbehälters nicht ganz bis zum Behälterboden erstreckt, wobei zwischen Umlenkblechunterseite und Behälterboden ein freier Durchtritt für die Lösung gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (13) für die Lösung und die Austrittsöffnung (14) für die Lösung, das Zementat und das verbrauchte Fällmittel an der Oberseite des Schwingbehälters (10) angeordnet sind.
3. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des Schwingbehälters (10) zwischen der Eintrittsöffnung (13) und der Austrittsöffnung (14) eine zusätzliche Austrittsöffnung (17) zum Abzug von Gasen und nicht ausreichend zementierter Lösung aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsleitung für die nicht ausreichend zementierte Lösung über eine Rücklaufleitung (24) mit der Pumpvorlage (25) für die frische Lösung (26) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige des Niveaustandes des granalienförmigen Fällmittels (20) durch die Schwingbehälterwand (31) wenigstens in der maximalen und der minimalen Höhe des günstigsten Fällmittel-Niveaustands eine Elektrode (33) bzw. (34) eingeführt ist, die über einen Stromkreis (35) mit Signalgeber (36) bis (37) mit dem Schwingbehälter (10) verbunden ist, wobei der Stromkreis zwischen den offenen Stromkreisenden schließbar ist, wenn der Niveaustand des granalienförmigen Fällmittels (20) die Höhe der jeweiligen Elektrode (34 bzw. 33) erreicht.