DE744160C - Verfahren und Vorrichtung zur Kondensation von Zinkdaempfen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Kondensation von Zinkdaempfen

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DE744160C
DE744160C DES135764D DES0135764D DE744160C DE 744160 C DE744160 C DE 744160C DE S135764 D DES135764 D DE S135764D DE S0135764 D DES0135764 D DE S0135764D DE 744160 C DE744160 C DE 744160C
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DE
Germany
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zinc
cooling surface
vapors
temperature
condensation
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Expired
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DES135764D
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English (en)
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Pierre Neve
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G DUMONT ET FRERES SA
Original Assignee
G DUMONT ET FRERES SA
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B19/00Obtaining zinc or zinc oxide
    • C22B19/04Obtaining zinc by distilling
    • C22B19/16Distilling vessels
    • C22B19/18Condensers, Receiving vessels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Kondensation von Zinkdämpfen Zur Kondensation von Zinkdämpfen wird in der Regel eine kühlende Fläche verwendet, mit der die Dämpfe in Berührung gebracht werden und .die beispielsweise durch die hitzebeständige Wand einer Kondensationskammer oder durch -die Oberfläche eines geschmolzenen Zinkbades gebildet ist. Diese auf der Einwirkung einer kalten Fläche auf die Zinkdämpfe beruhende Kondensation ist bisher stets von einer Bildung von Zinkstaub begleitet und dieser Zinkstaub kann nicht durch einfaches Zusammenbringen mit dem flüssigen Zink in geschmolzenen Zustand übergeführt werden. Um den Zinkstaub zu verflüssigen, ist vielmehr seine getrennte Behandlung nach besonderen kostspieligen Verfahren notwendig.
  • Es ist auch bereits bekannt, Zinkdämpfe zwecks Kondensation in eine über den Schmelzpunkt des zu verflüssigenden Metalls erhitzte Kammer einzuführen, in der ein von einem Kühlmittel, wie Wasser oder Luft, durchströmter Rohrkörper angeordnet ist, an dem die in Berührung .damit kommenden Zinkdämpfe kondensiert werden, um dann an den heißen Wänden der Kammer zu flüssigem Metall geschmolzen zu werden. Auch bei diesem Verfahren, bei dem die Zinkdämpfe nicht nur der Kontaktwirkung einer kühlenden Fläche, sondern auch einer Heizung ausgesetzt werden, tritt unvermeidl:icherwesse eine Bildung von Zinkstaub ein, weil die Außenfläche des auf die Zinkfläche wirkenden rohrförmigen Kühlkörpers infolge -der Verwendung von Wasser oder Luft als Kühlmittel eine sehr weit unter dem Schmelzpunkt von Zink liegende Temperatur aufweist und Zinkdämpfe bei ihrer Abkühlung unter den Schmelzpunkt zu staubförmigem Zink erstarren. Dieser feste Zinkstaub muß dann erst wieder, wenn er auf die heiße Wandung der erhitzten Kammer trifft, in flüssige Form übergeführt werden, soweit dies überhaupt möglich ist.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die mit kühlender Fläche und gleichzeitiger Heizung des Behandlungsraumes arbeitende Zinkdampfkondensation so zu vervollkommnen, daß man unmittelbar das ganze Zink in flüssiger Form ohne Staubbildung aus reinen oder durch Gas verdünnten Zinkdämpfen gewinnt. Dieses Problem wird erfindungsgemäß ,dadurch gelöst, daß man die kühlende Fläche einerseits auf einer ,mindestens dem Schmelzpunkt von Zink gleichen sowie unter dem Taupunkt der Zinkdämpfe liegenden Temperatur hält, anderseits den Zinkdämpfen durch eine sich über die kühlende Fläche hin erstreckende Heizquelle einen Wärmebetrag zuführt, der hinreicht, an a11en Stellen der ganzen über der kühlenden Fläche befindlichen Dampfmasse eine Temperatur mindestens in der Höhe .des der Zinkkonzentration der dampfförmigen Masse an der betreffenden Stelle entsprechenden Zinkdampftaupunktes aufrechtzuerhalten, wobei man die Wirkung der Heizquelle so regelt, daß die Temperatur der unmittelbar über der kühlenden Fläche liegenden Schicht der dampfförmigen Masse auf einen der Temperatur dieser Fläche angenäherten, dabei aber dem Taupunkt dieser Schicht noch mindestens gleichen Wert gebracht wird.
  • Der chemische ,Mechanismus und die Wirkungsweise des Verfahrens nach der Erfindung werden genauer im einzelnen verständlich, wenn man den Vorgang .und die Ursache der Zinkstaubbildung bei mit kühlender Fläche bewirkter Kondensation von Zinkdämpfen näher betrachtet. Zur Erleichterung dieser Untersuchung kann man, wie Abb. i zeigt, .die Zinkdampfmasse, welche der kondensierenden Wirkung einer gekühlten Fläche AB mit einer dem Schmelzpunkt von Zink mindestens gleichen und unter dem Taupunkt der Zinkdämpfe liegenden Temperatur ausgesetzt ist, in eine bestimmte Zahl von Schichten, z. B. in fünf Schichten i bis 5, unterteilen, .die zur Fläche AB parallel sind und eine unendlich kleine Dicke besitzen können. Die Temperatur der Schicht i, .die anfangs über der Temperatur der kühlenden Fläche AB liegt und beispielsweise einen Wert von 6o0° C hat, sinkt unter dein Einfluß dieser Fläche, mit der die Schicht i in Berührung ist. In dem Augenblick, wo sie durch den Sättigungspunkt geht, beginnt das Zink sich zu kondensieren bis zu dem Zeitpunkt, wo der Partialdruck des Zinks in der Schicht i der Sättigung bei der Temperatur der Fläche AB entspricht.
  • Die Schicht i ist dann auf der Temperatur der Fläche AB, während die nächste Schichte auf einer etwas höheren Temperatur, z. B. von 6io° C ist, und man kann annehmen, daß sie sich auf einer Temperatur befindet, die der Sättigung der Ausgangsdämpte an Zink entspricht. Diese Annahme ist durchaus zulässig, sie entspricht auch der Bedingung für die Nichtbildung von Zinkstaub. Die Schichten i und 2 werden sich miteinander vermischen und eine gemeinsame Schicht 1 mit einer mittleren Temperatur T bilden und das auf diese Weise entstandene Gemisch der beiden dampfförmigen Schichten i und 2, die bei verschiedenen Temperaturen gesättigt waren, ist ein übersättigtes Gemisch. Es bildet sich daher ein Zinknebel innnerhalb der dampfförmigen Masse I. Diese kleinsten Teilchen flüssigen Zinks weisen eine außerordentlich holte Oberflächenspannung auf. Außerdem erfahren sie einen schwachen oberflächlichen Angriff durch die stets im Gemi-ch vorhandenen Spuren von CO2-Gas, so daß sie sich mit einer Zinkoxydhülle bedecken, die bei derartigen Temperaturen unschmelzbar ist. Darin ist der Ursprung der Bildung von Zinkstaub zu sehen, die bei den üblichen Fait kühlender Fläche arbeitenden Kondensationsverfahren für Zinkdämpfe unvermeidlich ist. Diese für die Schichten i und -2 erläuterten Erscheinungen werden sich dann in ähnlicher Weise bei den nachfolgenden Schichten 3, 4, 5 wiederholen, welche Ausgangstemperaturen z. B. von 62o°, 63o° und 64o° C haben.
  • Wenn man erfindungsgemäß verfährt. schließt man die Möglichkeit der Bildung dieser übersättigten dampfförmigen Gemische in einfacher Weise durch die Einführung einer geeigneten Wärmemenge in die zu kondensierenden Zinkdämpfe aus. Durch diesen Wärmezuschuß erzielt man eine schwache Überhitzung der Schicht 2 beispielsweise auf eine Temperatur von 625° C, so daß das Gemisch I der Schichten i und 2 eine Temperatur z. B. von 612,j° C annimmt und infolgedessen nicht mehr übersättigt ist, da diese Temperatur von 612,5° C über dem Zinkdampftaupunkt liegt, der dem Zinkgehalt des Gemisches der Schichten i und 2 entspricht. Ein Zinknebel kann sich daher nicht im Inneren dieses Gemisches bilden und ,dies gilt auch für die weiteren Schichten 3, 4, 5, die durch die Wärmezufuhr auf Temperaturen von z. B. 65o°, 6;5° und 7o0° C gebracht worden sind.
  • Zur praktischen Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung ist es vorteilhaft, die Masse der zu behandelnden Zinkdämpfe in der Form einer ausgedehnten Schicht von geringer Dicke dem E.influß der kühlenden Fläche und der Wirkung -der Heizung zu unterwerfen, um die besten Arbeitsbedingungen sowohl für die Kondensation durch Wärmeentzug als auch für die Verhinderung der Übersättigung durch Kalorienzufuhr zu verwirklichen. Vorzugsweise wird man die Einführung der Wärme auf der einen Seite dieser dünnen dampfförmigen Schicht beispielsweise mittels einer geheizten Wand bewirken und die kühlende Fläche mit der anderen Seite der Schicht in Berührung bringen. Um die Betriebsverhältnisse den Eigenschaften der zu behandelnden Zinkdämpfe anzupassen, kann man Regelungsmittel sowohl für die Heizung als auch für die Wirkung der kühlenden: Fläche vorsehen. Ferner kann man für die Heizung die aus dem Kondensationsraum austretenden Gase benutzen-Eine zur Ausführung .des Verfahrens nach der Erfindung geeignete Vorrichtung ist beispielsweise in Abb. :2 im Längsschnitt veranschaulicht. Die reinen oder durch Gas verdünnten Zinkdämpfe treten in .die Kondensationskammer i durch die Öffnung :2 und verlassen .diesen Raum durch die Öffnung 3. Der Boden q. des Kondensators enthält ein Bad von geschmolzenem Zink 5, das als kühlende Fläche für die Zinkdämpfe wirkt. Die Kühlung wird .durch die im Boden q. vorgesehenen Kühlrohre 9 erreicht, welche dem Bad 5 eine Temperatur verleihen, die .dem Schmelzpunkt von Zink mindestens gleich ist und dabei unter dem Taupunkt der Zinkdämpfe liegt. Der obere Teil des Kondensators enthält eine verhältnismäßig dünne Wand 6 aus _ gut wärmeleitendem Baustoff, und über dieser Wand 6 ist eine Heizkammer 7 angeordnet, wo man ein durch die Öffnungen 8 eingeleitetes Gas mittels der durch die Öffnungen i i zugeführten Luft verbrennt. Als Gas kann man hierfür das die Kondensationskammer i durch die Öffnung 3 verlassende CO-Gas verwenden.
  • Die Wand 6 erhitzt das in die Kondensationskammer eingeführte dampfförmige Gemisch oder hindert es zum mindesten an einer Abkühlung und hält an jedem Punkt oberlialb des Zinkbades 5 eine Temperatur Über der Te:mpenatur des Tanzpunktes der Zinkdämpfe aufrecht. Das dampfförmige -Gemisch befindet sich daher in allen seinen Teilen im Zustand der Überhitzung außer da, wo es in Berührung mit der Oberfläche des Schmelzbades 5 ist. Daraus ergibt sich, daß sich die Zinkdämpfe nur an der Stelle ihrer Berührung mit dieser kühlenden Oberfläche kondensieren können. Die Bildung von Zinkstaub ist somit unmöglich, und man erhält-das ganze Zink .der Dämpfe in flüssiger Form. Das geschmolzene Zinkbad 5 wird zeitweise durch das Auslaufloch To abgeblasen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Kondensation von reinen oder durch Gas verdünnten Zinkdämpfen, bei dem die Dämpfe nicht nur der Kontaktwirkung einer kühlenden Fläche, sondern auch einer Heizung ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die kühlende Fläche einerseits auf einer mindestens dem Schmelzpunkt von Zink gleichen sowie unter dem Taupunkt der "Zinkdämpfe liegenden Temperatur hält, anderseits den Zinkdämpfen durch eine sich über die kühlende Fläche hin erstreckende Heizquelle einen Wärmebetrag zuführt, der hinreicht, an allen Stellen der ganzen über der kühlenden Fläche befindlichen Dampfmasse eine Temperatur mindestens in der Höhe des der Zinkkonzentration der dampfförmigen Masse an .der betreffenden Stelle entsprechenden Zi.nkdampf'taupunktes aufrechtzaerhalten, wobei man die Wirkung der Heizquelle so regelt, daß die Temperatur der unmittelbar über der kühlenden Fläche liegenden Schicht der dampfförmigen - Masse auf einen der Temperatur dieser Fläche angenäherten, dabei aber dem Taupunkt dieser Schicht noch mindestens gleichen Wert gebracht wird. -9. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der zu behandelnden Zinkdämpfe in der Form einer ausgedehnten Schicht geringer Dicke der Einwirkung der Heizung und dem Einfluß der kühlenden Fläche unterworfen wird. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kondensationsraum verlassenden Gase für die Erhitzung der Zinkdämpfe benutzt werden. q.. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch .gekennzeichnet, daß eine mit Ein-und Austrittsöffnungen für die Zinkdämpfe und einer kühlenden Fläche versehene Kondensationskammer (i) gegenüber der kühlenden Fläche (5) einen Erhitzer (7) enthält. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift ...... . \7r. z i q.83.
DES135764D 1939-02-05 1939-02-05 Verfahren und Vorrichtung zur Kondensation von Zinkdaempfen Expired DE744160C (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE21483C (de) * Dr. phil. G. WOLFRAM in Lipine (Oberschlesien) Kondensationsvorrichtung für Metaldämpfe

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE21483C (de) * Dr. phil. G. WOLFRAM in Lipine (Oberschlesien) Kondensationsvorrichtung für Metaldämpfe

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