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Verfahren zur Entzinkung von Blei durch Verdampfung des Zinks im Vakuum
Bei den bekannten Bleiraffinationsverfahren wird das im Flammofen oder nach dem
Harrisverfahren vorraffinierte Blei durch Zusatz von Zink entsilbert und entgoldet.
Die Bildung der Blei-Zink-Silber-(Gold-)Legierung, mit der die Edelmetalle entfernt
«-erden, erfolgt unter Sättigung des Bleis mit Zink. Bei den im Betrieb üblichen
Arbeitstemperaturen liegt der Zinkgehalt des entsilberten Bleis bei etwa 0,5 bis
0,70/0.
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Das Zink wird bisher durch Polen mit Wasser oder Wasserdampf oder
durch andere Oxydationsmittel entfernt. Bei diesen Verfahren wird nicht nur die
ganze Menge des Zinks, sondern oft auch noch ein Teil des Bleis in Oxyde übergeführt,
aus denen die Metalle nur durch kostspielige Verfahren und unter verhältnismäßig
hohen Verlusten wiedergewonnen werden können. Nla» hat deswegen bereits versucht,
die bei gleicher oder sogar niedrigerer Arbeitstemperatur beträchtliche Zinkverdampfung
im Vakuum an Stelle der Oxidation einzuführen und damit gleichzeitig den Vorteil
der direkten \\"iedergewinnung des Zinks in metallischer Form auszunutzen. Hierbei
hat man die Zinkgehalte aus dem Blei durch Anwendung eines verhältnismäßig hohen
Vakuums bei Temperaturen unterhalb 6oo° C entfernt. Das Verfahren wird in einem
heizbaren Stahlrohrkessel mit Vakuumsystem durchgeführt. Die Charge von entsilbertem
Blei mit einem Zinkgehalt von etwa o,6% Zn wird zunächst auf 4oo bis 427° C erhitzt
und abgeschäumt. Sodann wird der Vakuumapparat eingesetzt, der in das Bleibad eintaucht
und es vollständig abschließt. Das Bleibad wird auf die Arbeitstemperatur von 598°
C gebracht, die möglichst
genau eingehalten werden muß. Die Erzielung
des Vakuums von o,5 mm Hg erfordert r'/_ bis 2 Stunden. Das verdampfte Zink kondensiert
sich an der Innenseite der wassergekühlten Haube der Apparatur. Nach etwa 5stündiger
Behandlungsdauer, während welcher Zeit das Blei dauernd umgepumpt wird, um ständig
neues Metall an die Oberfläche zu bringen, wird die Beheizung des Kessels abgestellt
und der Druck des Einsatzes auf normalen Atmosphärendruck gebracht. Der Einsatz
wird dann herausgehoben und das entzinkte und fertig raffinierte Blei abgestochen.
Das kondensierte Zink befindet sich in einer verhältnismäßig lose zusammenhängenden
Masse an der Unterseite der wassergekühlten Haube des Einsatzes. Seine Entfernung
findet periodisch durch Beklopfen des Vakuumeinsatzes statt. Der noch anhaftende
Rest des Zinkbelages wird nach Abkühlung des Einsatzes von Hand abgelöst. Zur Erzielung
bester Ergebnisse ist es notwendig, die Temperaturverhältnisse im Kessel mittels
automatisch anzeigender Pyrometer zu regeln. Auch die Vakuumverhältnisse sind genau
zu beachten. Mit dem Zink wird gegebenenfalls auch im Blei enthaltenes Cadmium entfernt.
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Durch die Erfindung gelingt es, die X'erdacnpfung des Zinks und gegebenenfalls
des Cadmiums aus dem entsilberten Blei noch wesentlich vorteilhafter zu gestalten.
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Die Erfindung besteht darin, daß das Blei in ständigem Strom durch
einen Vakuumapparat geführt und daß es dabei in dünne Schichten o. dgl. verteilt
wird, so daß die Verdampfung des Zinks und gegebenenfalls des Cadmiums aus einer
großen Oberfläche heraus erfolgt. Dadurch wird die Verdampfung wesentlich beschleunigt
und die Behandlungszeit entsprechend abgekürzt. Demgemäß ist für die Behandlung
des Bleis nur eine verhältnismäßig kleine Apparatur erforderlich, woraus der weitere
Vorteil entsteht, daß auch die Schaffung und Aufrechterhaltung des Vakuums geringere
Zeit und Mittel erfordert.
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Beispielsweise wird für das Verfahren gemäß der Erfindung ein Gefäß
verwendet, in dem mit bekannten Mitteln ein absoluter Druck von o,5 bis to mm Hg
aufrechterhalten wird. In dem Gefäß sind Einbauten angeordnet, und es ist für einen
kontinuierlichen Abfluß des Bleis aus dem Gefäß Sorge getragen, beispielsweise in
Form eines barometrischen Abflußrohres. In Verbindung mit dem Gefäß sind Einrichtungen
für die Kondensation des Zinkdampfes angeordnet. Der Zufluß des Bleis, das auf die
Arbeitstemperatur gebracht worden ist, erfolgt oberhalb der Einbauten durch ein
U-förmiges barometrisches Rohr. Es fließt über die Einbauten in dünne Schichten
verteilt abwärts. Hierbei erfolgt eine sehr schnelle Verdampfung der im Blei enthaltenen
verdampfbaren Metalle.
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Die Temperatur, mit der das Blei in die Vakuumapparatur eintritt,
kann bei dem Verfahren gemäß der Erfindung in verhältnismäßig weiten Grenzen geändert
werden. Man kann beispielsweise (las Blei mit einer Temperatur von 6oo bis Soo°
C eintreten lassen. Es erfolgt dann beim Eintritt eine sehr starke Verdampfung des
Zinks, so daß die Durchflußgeschwindigkeit des Bleis durch die Vakuumapparatur entsprechend
groß gehalten werden kann. Man kann so arbeiten, daß bei einem einmaligen Durchgang
durch die Apparatur eine vollständige Verdampfung des Zinks eintritt; es ist aber
auch möglich, das Zink nur teilweise zu verdampfen und die Restmenge nach bekannten
Verfahren, z. B. mit Ätznatron oder durch Polen, herauszunehmen.
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Andererseits besteht die Möglichkeit, das Metall wiederholt in der
Vakuumapparatur zu behandeln, indem man es z. B. im Kreislauf durch die Apparatur
führt. Hierbei kann die Behandlungstemperatur und gegebenenfalls das Vakuum geändert
werden; z. B. kann die Hauptmenge des Zinks bei niedrigerer und der Rest des Zinks
bei höherer Temperatur und gegebenenfalls höherem Vakuum verdampft werden. Da verhältnismäßig
geringe Bleimengen in der Zeiteinheit die Apparatur durchfließen, ist die Änderung
der Temperatur- und Vakuumverhältnisse mit einfachen Mitteln leicht durchzuführen.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß auch
die Kondensation des Zinkdampfes nicht an eine bestimmte Temperatur gebunden ist
und sich mit einfacheren Mitteln als bei den bekannten Verfahren bewirken läßt.
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Beispielsweise kann mit dem Verdampfungsraum ein Zinkkondensator verbunden
werden, in dem der Zinkdampf in fester oder flüssiger Form niedergeschlagen wird.
Bei Kondensation des Zinks in flüssiger Form oder bei Kondensation in festem Zustand
nach periodischem Einschmelzen des Zinks kann das flüssige Zink z. B. durch einen
barometrischen Abfluß aus dem Kondensator abgezogen werden.
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Das Vakuum kann z. ß. durch eine bekannte Vakuumpumpe erzeugt werden,
die mit einer geeigneten Stelle der Vakuumapparatur verbunden ist. Zweckmäßig wird
dafür gesorgt, daß kein Zinkdampf in die Pumpe gelangen kann; beispielsweise wird
eine Luft- oder wassergekühlte Leitung zwischen Apparatur und Pumpe vorgesehen.
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Eine für das Verfahren gemäß der Erfindung geeignete Apparatur ist
in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt.
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Das' entsilberte Blei wird in bekannter Weise in einem Kessel (nicht
gezeichnet) o. dgl. auf z. B. etwa 6oo bis 70o° C erhitzt. Aus diesem Kessel wird
es der Vakuumapparatur zugeführt. Diese Apparatur besteht aus dem U-förmigen Eintrittsrohr
i, dem Verdampfungsapparat 2 mit Austrittsrohr 3, wärmeisolierter oder beheizter
Vakuumhaube .4, dem Stutzen für die Vakuumleitung 5 und dem Zinkkondensator 6 mit
Üherlaufrohr 7. In dem Verdampfungsapparat 2 sind Einhauten R vorgesehen.
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Die Ein- und Austrittsrohre sind so angeordnet, (laß sie den Verdampfungsraum
hei jedem t'nterdruck abschließen. Das kann dadurch erzielt werden. daß sie U-förmig
und dein spezifischen Gewicht der in ihnen enthaltenen Metalle (Blei bzw. Zink)
bei der betreffenden Arbeitstemperatur entsprechend in der Höhe dimensioniert sind,
wie z. B. Crberlaufrohr
7. Der Austritt für das flüssige Blei und
gegebenenfalls das flüssige Zink kann auch als Fallrohr von geeigneter Höhe ausgebildet
sein, das in einem Metallbad endet, wie z. B. Austrittsrohr 3.
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Das zu erstzinkende Blei von beispielsweise 6oo bis 700° C mit einem
Gehalt von etwa o,6°/o Zn tritt durch das Rohr i in den Verdampfungsraum ein. Das
Rohr kann gegebenenfalls beheizt und so ausgebildet bzi-,@. dimensioniert werden,
daß eine Einstellung der Temperatur des durchfließenden Bleis möglich ist. .auch
die Abflußrohre können gegebenenfalls beheizt werden, Das Blei fließt über die Einbauten
R in dünnen Schichten abwärts. Durch diese Dünnschichtverdampfung werden die besten
Bedingungen für die Entzilikulig geschaffen. Durch den unteren Teil der Verdampfungsapparatur
wird das entzinkte Blei mittels Fall- oder Cberlaufrohr abgeführt. Durch Regelung
der Durchflußgeschwindigkeit des Bleis, der Arbeitstemperatur und des Vakuums ist
man in der Lage, die Raffination des Bleis,bis zu jeder gewünschten Reinheit durchzuführen.
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Der Zinkdampf gelangt in den Zinkkondensator 6, der auf einer für
die Kondensation des Zinks geeigneten Temperatur gehalten wird. Je nach Bedarf kann
eine Wärmequelle oder Abkühlung diese Temperatur regeln, um <las Zink flüssig
oder fest niederzuschlagen.