DE840601C

DE840601C - Process for the extraction of zinc

Info

Publication number: DE840601C
Application number: DEP49023D
Authority: DE
Inventors: Leslie Jack Derham; Stanley Robson
Original assignee: National Smelting Co Ltd
Current assignee: National Smelting Co Ltd
Priority date: 1946-03-12
Filing date: 1949-07-16
Publication date: 1952-06-03
Also published as: DE922491C; GB611930A; DE860554C; US2473304A; GB611928A; GB611929A

Description

Verfahren zur Gewinnung von Zink Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von flüssigem Zink durch Kondensation von Zinkdämpfen aus zinkdampfhaltigen Gasen.Process for the production of zinc The invention relates to a process for the extraction of liquid zinc through the condensation of zinc vapors from zinc vapors Gases.

Die gebräuchlichen Verfahren dieser Art sind infolge der unerwünschten Bildung von Zinkstaub mehr oder weniger unwirtschaftlich. Zinkstaub entsteht physikalisch durch Kondensation von Zink in kleinen Tröpfchen, wenn die zinkhaltigen Gase unter ihren Taupunkt für Zink abgekühlt werden und chemisch durch Oxydation unter Bildung kleiner Teilchen von Zinkoxyd, wenn eine ausreichende Menge eines oxydierenden Gases, wie beispielsweise Kohlendioxyd, zugegen ist. Diese Reaktion kann oberhalb des Taupunktes stattfinden, und wenn die Gase auf den Taupunkt abgekühlt werden, wirken die Oxydteilchen als Kondensationskerne für metallisches Zink, das weiter oxydiert wird. Im praktischen Betrieb tritt immer eine Oxydation auch von physikalisch gebildetem Zinkstaub auf, und der Oxydfilm auf den Tröpfchen verhindert die Vereinigung der einzelnen Tröpfchen miteinander oder mit einem Volumen flüssigen Zinks, mit dem die Tröpfchen in Berührung gebracht werden.The common methods of this type are undesirable as a result of the The formation of zinc dust is more or less uneconomical. Zinc dust is created physically by condensation of zinc in small droplets when the zinc-containing gases are below their dew point for zinc can be cooled and chemically formed by oxidation small particles of zinc oxide, if there is a sufficient amount of an oxidizing gas, such as carbon dioxide, is present. This reaction can be above the dew point take place, and when the gases are cooled to the dew point, the oxide particles act as condensation nuclei for metallic zinc, which is further oxidized. In practical During operation, there is always oxidation, including physically formed zinc dust, and the oxide film on the droplets prevents the individual droplets from uniting with each other or with a volume of liquid zinc with which the droplets are in contact to be brought.

Solange die Gase oberhalb des Taupunktes für Zink gehalten werden, kann die chemische Bildung von Zinkstaub andauern, sofern nicht die Konzentration von Kohlendioxyd sehr gering ist, und es ist ersichtlich, daß eine plötzliche Abkühlung der Gase die chemische Bildung von Zinkstaub vermindert, indem die Zeit, während der die Oxydation vor sich gehen kann, wesentlich abgekürzt wird.As long as the gases are kept above the dew point for zinc, The chemical formation of zinc dust can continue, provided that the concentration is not correct of carbon dioxide is very little, and it can be seen that there is a sudden cooling The chemical formation of zinc dust decreased by the time during which of the gases which the oxidation can take place is considerably shortened.

Andererseits wird durch eine plötzliche Ab'kü'hlung der Gase in ihrer Masse die physikalische Bildung von Zinkstaub gefördert, der nach den obigen Ausführungen dadurch entsteht, daß Zink sich in Form von kleinen, in den Gasen in Suspension befindlichen Tröpfchen niederschlägt. Demnach kommt es darauf an, die Gase oberhalb des Taupunktes zu halten, solange sie nicht tatsächlich mit einer Kondensationsfläche in Berührung kommen.On the other hand, a sudden cooling of the gases in their The physical formation of zinc dust promoted after the mass above Versions arise from the fact that zinc is in the form of small, in the gases in Droplets located in the suspension precipitate. So it depends on the Keep gases above the dew point as long as they aren't actually using one Come into contact with the condensation surface.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren wird den widersprechenden Forderungen dadurch gerecht, daß eine plötzliche Abkühlung der Gase von einer verhältnismäßig hohen Temperatur aus vorgenommen wird, indem die Gase mit verhältnismäßig kalten beweglichen Oberflächen in Form von flüssigem Metall in Berührung gebracht werden, dessen wirksame Fläche sehr groß ist.The method forming the subject of the invention becomes the contradicting one Demands by the fact that a sudden cooling of the gases from a relatively high temperature is made by using the gases with relatively cold moving surfaces in the form of liquid metal are brought into contact, whose effective area is very large.

Diese plötzliche Abkühlung unterbindet weitgehend die chemische Bildung von Zinkstaub, indessen ist die physikalische Bildung einer gewissen Menge von Zinkstaub nicht zu vermeiden. Doch kann ein großer Teil des Zinkgehalts dieses Zinkstaubs zurückgewonnen werden, wenn man ihn in heftige Berührung mit flüssi&em Metall bringt, da hierbei die Zinkstaubteilchen durch das flüssige ?Metall so bearbeitet werden, daß der Oxydfilm aufgerissen wird und die Teilchen sich vereinigen können und durch das flüssige Metall aufgenommen, gelöst oder mitgerissen werden.This sudden cooling largely prevents chemical formation of zinc dust, but is the physical formation of a certain amount of zinc dust can not be avoided. However, a large part of the zinc content of this zinc dust can can be recovered if it comes into violent contact with liquid metal because the zinc dust particles are processed by the liquid metal that the oxide film is torn open and the particles can unite and be absorbed, dissolved or carried away by the liquid metal.

1s ist nicht nur erwünscht, den größten Teil des Zinkstaubs, der sich etwa vor Eintreten der Gase in die Kondensationszone gebildet haben mag, zu sammeln und in eine zusammenhängende flüssige Zinkmasse umzuwandeln, sondern es muß auch angestrebt werden, den restlichen Zinkdampf, den die aus dieser Zone austretenden Gase etwa enthalten, in Form von flüssigem :Metall zurückzugewinnen. je geringer die anfängliche Zinkkonzentration der Gase ist, desto größer wird der hieraus herrührende Verlust sein, und es ist daher äußerst wichtig bei der Verarbeitung von stark mit Ofengasen verdünntem Zinkdampf, wie zum Beispiel beim Schachtofen, möglichst viel von diesem Zinkrückstand zurückzugewinnen. Infolgedessen ist es erwünscht, dieses restliche Zink soweit als möglich zu sammeln, und dies wird beim Verfahren nach der Erfindung dadurch erreicht, daß nach dem Austreten der Gase aus der Kondensationszone die Ausfällung von Zinkstaub gefördert und dieser Zinkstaub wieder in die Versprühungszone zurückgeführt wird, um ihn als zusammenhängendes Metallvolumen zurückzugewinnen.It is not only desirable to collect most of the zinc dust, which may have formed before the gases entered the condensation zone, and to convert it into a coherent liquid zinc mass, but it must also be attempted to remove the remaining zinc vapor from the This zone contains gases escaping in the form of liquid: to recover metal. The lower the initial zinc concentration of the gases, the greater the resulting loss, and it is therefore extremely important to recover as much of this zinc residue as possible when processing zinc vapor that has been heavily diluted with furnace gases, such as in a shaft furnace. As a result, it is desirable to collect this residual zinc as much as possible, and this is achieved in the method according to the invention in that after the gases have emerged from the condensation zone, the precipitation of zinc dust is promoted and this zinc dust is returned to the spraying zone to recover it as a coherent metal volume.

Gemäß der Erfindung wird die vorstehend angedeutete Arbeitsweise beispielsweise in der Weise zur Ausführung gebracht, daß die zinkhaltigen Ofengase entweder unmittelbar aus dem Ofen oder nach einer ersten Kondensationsstufe in einem gebräuchlichen Oberflächenkondensator in eine stationäre Kondensationskammer gebracht werden, die ein Bad flüssigen Metalls sowie eine mechanische Einrichtung, etwa in Form eines in das Bad eintauchenden Schaufelrades, für die Erzeugung einer Versprühung des flüssigen Metalls enthält, derart, daß die zinkhaltigen Gase durch diese Versprühung hindurchtreten müssen. Die Temperatur des Metalls im Bad und in der Versprühung wird beispielsweise durch ständigen Umlauf des flüssigen Metalls durch einen äußeren Wärmeaustauscher so geregelt, daß dieselbe.gut unterhalb des Taupunktes der zugeführten iGase für Zink liegt. Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Gase aus dem Kondensator in einen mitten über demselben befindlichen senkrechten Kamin gelangen, derart, daß der in dem Kamin aus den Gasen ausfallende Zinkstaub in das versprühte flüssige Metall 'herabfällt und dadurch -zu einer zusammenhängenden Flüssigkeit umgewandelt und absorbiert, gelöst oder mitgerissen wird zwecks späterer Rückgewinnung.According to the invention, the operation indicated above is for example brought to execution in such a way that the zinc-containing furnace gases either immediately from the oven or after a first condensation stage in a common surface condenser be placed in a stationary condensation chamber containing a bath of liquid metal and a mechanical device, for example in the form of one immersed in the bath Paddle wheel, for generating a spray of the liquid metal, such that the zinc-containing gases must pass through this spray. The temperature of the metal in the bath and in the spray is for example by constant circulation of the liquid metal controlled by an external heat exchanger so that that the same is well below the dew point of the supplied iGase for zinc. Another essential feature of the invention is that the gases from the condenser get into a vertical chimney in the middle above it, in such a way that the zinc dust precipitated from the gases in the chimney was sprayed into it liquid metal 'falls down and thereby becomes a coherent liquid converted and absorbed, dissolved or carried away for later recovery.

Um auf diesem Wege viel restliches Zink rückzugewinnen, müssen die Kamingase auf eine möglichst tiefe Temperatur abgekühlt werden, und aus diesem Grund sind erfindungsgemäß die Wandungen des Kamins entsprechend dünn und aus Metall oder einem anderen wärmeleitenden Werkstoff hergestellt. Damit der in dem Kamin ausfallende Zinkstaub in die Kondensationszone zurückfällt und nicht nach außen abgeführt wird, wird die Gasgeschwindigkeit niedrig, vorzugsweise unter 0,75 m in der Sekunde, gehalten, und zu diesem Zweck der Kamin mit einem weiträumigen Querschnitt ausgestattet.In order to recover a lot of residual zinc in this way, the fireplace gases must be cooled to the lowest possible temperature, and for this reason, according to the invention, the walls of the fireplace are correspondingly thin and made of metal or another thermally conductive material. So that the zinc dust precipitating in the chimney falls back into the condensation zone and is not discharged to the outside, the gas velocity is kept low, preferably below 0.75 m per second, and for this purpose the chimney is equipped with a spacious cross-section.

Das für die Versprühung benutzte Metallbad kann aus Zink bestehen, oder es kann bei einem zweistufigen Versprühungskondensator in der ersten Stufe Zink und in der zweiten Stufe Blei zur Anwendung gelangen. Statt dessen kann auch nur eine Versprühung von flüssigem Blei angewendet werden.The metal bath used for spraying can consist of zinc, or it can be in the first stage in the case of a two-stage atomizing condenser Zinc and, in the second stage, lead are used. Instead, can also only a spray of liquid lead can be applied.

Bei der Behandlun von Gasen mit niedrigem Zinkgehalt, wie beispielsweise Schachtofengasen, kann die beschriebene Kondensationsanlage derart angeordnet sein, daß die Gase unmittelbar aus dem Ofen mit möglichst geringem Wärmeverlust in die Versprühungszone eingeführt werden, so daß die Gase mit einer reichlich über dem Taupunkt liegenden Temperatur in diese Zone gelangen. Wenn dagegen zinkreiche Gase mit einem hohen Gehalt an Kohlenmonoxyd im Verhältnis zum Kohlendioxydgehalt verarbeitet werden, wie sie aus Retorten oder elektrischen Lichtbogenöfen anfallen, so können diese Gase zunächst einer ersten Kondensation in einem gebräuchlichen Oberflächenkondensator mit festen Kondensationsflächen in Form von Stauwänden unterworfen und dann erst der Versprühungszone zugeführt werden. In diesem Fall sind die Gase im wesentlichen mit Zink gesättigt, wenn sie die Versprühungszone erreichen, d. h. ihre Temperatur befindet sich in der Nähe des Taupunktes für die herrschende Konzentration.When treating gases with a low zinc content, such as Shaft furnace gases, the condensation system described can be arranged in such a way that the gases directly from the furnace with as little heat loss as possible into the Spray zone are introduced so that the gases with an abundant above the Temperature lying dew point reach this zone. If, on the other hand, zinc-rich gases Processed with a high content of carbon monoxide in relation to the carbon dioxide content as they come from retorts or electric arc furnaces, so can these gases first undergo an initial condensation in a common surface condenser with solid condensation surfaces in the form of baffles and only then are fed to the spray zone. In this case the gases are essentially saturated with zinc when they reach the spray zone, d. H. their temperature is located near the dew point for the prevailing concentration.

,Ein kennzeichnendes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht, die im senkrechten Schnitt einen einstufigen Kondensator mit einem Schaufelrad zur Versprühung flüssigen Metalls und einem senkrechten Kamin zur Ausfällung der Zinkrückstände als Zinkstaub wiedergibt., A characteristic embodiment of a device according to the Invention is illustrated in the drawing, which is a vertical section single-stage condenser with a paddle wheel for spraying liquid metal and a vertical chimney for the precipitation of zinc residues as zinc dust.

Die Vorrichtung besteht aus einer Kammer i mit feuerfesten Wänden, die einen Gaseinläß 4 für den Übertritt der Gase unmittelbar aus dem Ofen (nicht dargestellt) aufweist. Die Kammer enthält ein Bad 3 von geschmolzenem Zink und ein in dieses Bad eintauchendes drehbares Schaufelrad 2. Eine in der Kammerdecke mitten über dem Schaufelrad angeordnete Öffnung führt zu einem senkrechten Kamin 5 aus dünnem Blech, der keinerlei Krümmungen aufweist. Die Außenwand 6 der Kammer endet über dem Kammerboden und läßt so einen Durchgang zu einem äußeren Sumpf 4 frei, aus dem das kondensierte Zink abgezogen werden kam). Das Schaufelrad 2 erzeugt eine Versprühung von flüssigem Zink, durch die die Gase hindurchtreten müssen, da das Schaufelrad sich in der Achsrichtung über die ganze Breite der Kammer erstreckt. Die Gase mit dem restlichen Zink strömen dann in dem Kamin 5 aufwärts, der infolge Strahlung und Alleitung an die Außenluft kräftig gekühlt wird, so daß das in den Gasen verbliebene restliche Zink als Zinkstaub ausfällt und dieser in die von dem Schaufelrad aufgeworfene Versprühung zurückfällt.The device consists of a chamber i with refractory walls, the one gas inlet 4 for the Exits the gases immediately the furnace (not shown). The chamber contains a bath 3 of molten material Zinc and a rotatable paddle wheel immersed in this bath 2. One in the chamber ceiling The opening in the middle above the paddle wheel leads to a vertical chimney 5 made of thin sheet metal that has no curvature whatsoever. The outer wall 6 of the chamber ends above the chamber floor and thus leaves a passage to an outer sump 4 free, from which the condensed zinc came). The paddle wheel 2 is generated a spray of liquid zinc through which the gases must pass, there the impeller extends in the axial direction over the entire width of the chamber. The gases with the remaining zinc then flow up in the chimney 5, as a result Radiation and conduction to the outside air is strongly cooled, so that in the The remaining zinc precipitates as zinc dust and this in the of the gases Spray thrown up by the paddle wheel falls back.

Die Temperatur des Bades 3 kann durch Anbringung einer Isolierung etwa in Form von Steinen rund tim die Kammer erhöht und durch Entfernen derselben erniedrigt )werden. @\'enn die Kammer das Bestreben hat, zu heiß zti gehen, kann in den Sui))l)f 7 ein Wasserkühler eingetaucht werden.The temperature of the bath 3 can be adjusted by applying insulation roughly in the form of stones around tim the chamber increased and by removing the same humiliated). @ \ 'hen the chamber tries to get too hot zti can a water cooler can be immersed in the Sui)) l) f 7.

Das Schaufelrad kann aus Graphit bestehen oder damit überzogen sein. Es besteht vorzugsweise in einem walzenförmigen Körper, in dessen Oberfläche Vertiefungen in Form von in der Achsrichtung verlaufenden Nuten ausgearbeitet sind. An den Enden ist der Körper von Flanschen begrenzt; er besitzt hier nur geringes Spiel gegenüber den Kammerwänden, durch die seine Antriebswelle hindurchgeführt ist.The paddle wheel can consist of graphite or be coated with it. It preferably consists of a cylindrical body with depressions in its surface are worked out in the form of grooves running in the axial direction. At the ends the body is limited by flanges; he has little play here the chamber walls through which its drive shaft is passed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the extraction of liquid zinc by Condensation of zinc vapor from gases containing zinc vapor, characterized in that that the gases come into intimate contact with a spray of liquid metal brought to a temperature below the dew point of the gases for zinc and so a substantial part of their zinc content is precipitated and that the The gases leaving the spray are deliberately exposed to the conditions for the formation of zinc dust and the resulting zinc dust is returned to the spray zone.

2. The method according to claim i, characterized in that the from the spraying zone escaping gases are subjected to strong cooling.

3. Procedure according to Claim i and 2, characterized in that the gas velocity in the Spray zone of subsequent) cooling zone is kept so low that the precipitating zinc dust falls against the gas flow into the spray zone.

4. The method according to claim 3, characterized in that the gas speed is not more than 0.75 m per second.

5. Device for implementation of the method according to claims i to 4, characterized in that in a condensation chamber a paddle wheel or the like immersed in a metal bath to produce a metallic one Sprüh'hung is arranged and a vertical to an opening in the chamber ceiling Chimney for the gases is connected in such a way that the zinc dust from the chimney in the spray can fall.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the cross section of the chimney is dimensioned, taking into account the amount of gas flowing through, that the gas speed in the chimney remains below 0.75 m per second.

7. Apparatus according to claim 5 and 6, characterized in that the chimney is made of thin sheet metal.