DE860554C - Verfahren zur Kondensation von Zink - Google Patents

Verfahren zur Kondensation von Zink

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DE860554C
DE860554C DEP48942A DEP0048942A DE860554C DE 860554 C DE860554 C DE 860554C DE P48942 A DEP48942 A DE P48942A DE P0048942 A DEP0048942 A DE P0048942A DE 860554 C DE860554 C DE 860554C
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zinc
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Stanley Robson
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National Smelting Co Ltd
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National Smelting Co Ltd
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    • 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

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Description

  • Verfahren zur Kondensation von Zink Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Zink in flüssiger Form durch Kondensation aus einer Mischung von Zinkdampf mit Kohlenoxyd und anderen Gasen. Das Verfahren nach der Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf die Behandlung der Gasmischungen, die aus Zinkoxyden durch Reduktion unter Änwendung von kohlenstoffhaltigen Zusätzen in außenbeheizten Retorten, Elektroöfen oder Schachtöfen gewonnen werden. Ein wesentliches Ziel der Erfindung ist darauf gerichtet, einen Kondenser zu schaffen, in welchem der größte Teil des Zinkgehaltes der Gase zu flüssigem Metall kondensiert wird. Hierbei soll insbesondere verhindert werden, daß ein wesentlicher Betrag der Zinkdämpfe von der Kondensation nicht erfaßt wird. Die Anwendung der Erfindung verhindert schließlich auch die Bildung irgendeiner nennenswerten Menge von Zinkstaub und Schlacke mit einem Gehalt an metallischem Zink und mehr oder weniger Zinkoxyd, ein Produkt, welches allgemein als sogenannter Traß bekannt ist.
  • Bei der thermischen Gewinnung von Zink in Retorten verläuft die Reaktion von Zinkoxyd durch Kohlenstoff mit dem Ergebnis gleicher Anteile von Zinkdampf und C O im allgemeinen nach der Gleichung Zn 0 -f.- C = Zn -E-. CO.
  • (i) Die Konzentration von Zinkdampf in den Gasen beträgt infolgedessen ungefähr 500/,. Als ein kennzeichnendes Mittel für den Retortenprozeß sei auf das Verfahren hingewiesen, bei dem in einer vertikalen Retorte Briketts von Zinkoxyderzen und kohlenstoffhaltigem Material erhitzt werden. In diesem Verfahren, in einer vertikalen Retorte, ist es üblich, einen bestimmten Luftzusatz oder ein anderes Gas oder Dampf, beispielsweise Wasserdampf, am Boden der Retorte zuzuführen, so daß die schließlich erhaltenen-Gase nur 3o bis 40 °/o Zinkdampf erhalten und der Rest in der Hauptsache aus C O mit etwas Stickstoff, Wasserstoff und einem geringen Anteil von C 02 besteht. Aus solchen Gasen kann mit den bisher gebräuchlichen Kondensern der größere Teil des Zinkes in Form flüssigen Metalls erhalten werden, jedoch fällt auch eine beträchtliche Fraktion in den Größenordnungen von zo bis 15 °/o als Zinkstaub an. Wenn oxydische Zinkverbindungen durch einen Schmelzprozeß im elektrischen Lichtbogenofen reduziert werden, tritt die gleiche Reaktion wie beim Retortenverfahren ein; nämlich die Reduktion von Zinkoxyd durch Kohlenstoff gemäß der oben angeführten Gleichung (z). Die Schwierigkeit, ein flüssiges Zink durch Kondensation zu erhalten, ist jedoch größer. Diesel Unterschied kann auf den Umstand zurückgeführt werden, daß aus einem Lichtbogenofen mehr Staub und Rauch und auch etwas mehr Kohlendioxyd erhalten wird, als aus einer vertikalen Retorte. In den üblichen Kondensern, Refraktoren mit Stauwänden, wird 30 % und mehr Zink in Form von Zinkstaub erhalten.
  • Die Schwierigkeiten, die bei der Vermeidung einer Bildung von Zinkstaub auftreten und die Art und Weise, in der diese Schwierigkeiten durch die vorliegende Erfindung vermieden werden, sollen nachstehend dadurch besser verständlich gemacht werden, daß zunächst einige theoretische Überlegungen über die Bildung von Zinkstaub erläutert werden.
  • Eine kennzeichnende Eigenschaft des Zinkstaubes besteht darin, daß er aus kleinen Partikeln besteht. Die Umstände, welche bewirken, daß Zinkdampf in Form kleiner Tröpfchen oder Partikeln leichter kondensiert wird als in Form zusammenhängenden flüssigen Metalls, sollen als physikalische Ursachen der Bildung von Zinkstaub bezeichnet werden. Der Zinkstaub enthält im allgemeinen außer metallischem Zink noch etwas Zinkoxyd. Die Umstände, welche die Oxydation von Zink bei der Kondensation hervorrufen, seien als chemische Ursachen der Bildung von Zinkstaub bezeichnet. .
  • Die physikalischen Ursachen der Bildung von Zinkstaub treten unabhängig von der chemischen Zusammensetzung der permanenten Gase auf, mit denen der Zinkdampf gemischt ist. Beispielsweise ist oft Abkühlung geeignet, die Bildung von Zinkstaub zu fördern. Tatsächlich wendet man in den Fällen, in denen man vorzugsweise Zinkstaub an Stelle von flüssigem Zink erhalten will, häufig eine Arbeitsweise an, bei' der man die Gase durch einen Kondensator führt, dessen Metallwände mit großer Oberfläche einen schnellen Wärmeverlust begünstigen. Um die Bildung von physikalischem Zinkstaub möglichst gering zu halten, könnte man die Temperatur im Kondensator möglichst hoch halten, müßte aber dabei die Bedingung berücksichtigen, daß sie niedrig genug sein muß, um die Kondensation von Zink zu ermöglichen. Je geringer die Zinkkonzentration im Gas ist, um so größer ist die Tendenz zur Bildung von physikalischem Zinkstaub. Im folgenden sei eine mögliche Erklärung der Umstände gegeben, welche die Bildung von physikalischem Zinkstaub bewirken.
  • In den gebräuchlichen Typen von Kondensatoren wird die gesamte gebundene Kondensationswärme durch die Wandungen abgeführt, -deren Innenflächen eine Temperatur unterhalb des Taupunktes des Gases besitzen. In der Nachbarschaft der Wandungsfläche ist eine Gasatmosphäre vorhanden, innerhalb der ein steiler Temperaturabfall auftritt, so daß an dem von den Wandungen entfernten Ende dieser Grenzschicht und im Hauptteil der Gase die Temperatur höher ist als an den Wandungen. Eine Kondensation von Zink kann dann nur durch eine Diffusion von Zinkdampf durch die Grenzschicht zur Wandung eintreten, wo es kondensiert und in flüssiger Form in das Metallbad am Boden des Kondensators herabfließt. Wenn der Hauptteil der Gase sich oberhalb des Taupunktes befindet, ist dies die einzige Möglichkeit, mit der Zink kondensieren kann. Wenn die Wandung mehr gekühlt wird und der Hauptteil des Gases eine Temperatur im oder unterhalb des Taupunktes erhält, wird die Kondensation in dem gesamten Kondensator unter Bildung von Tröpfchen von metallischem Zink eintreten. Irgendwelche Partikel von Staub oder Rauch können als Kerne für die Bildung derartiger Tröpfchen wirken. Wenn diese Tröpfchen unter ihrem Schmelzpunkt abgekühlt werden, bevor sie zusammenwachsen, tritt eine Bildung von Zinkstaub auf.
  • Abgesehen von der Bildung von Zinkstaub im Kondensator selbst ist die Frage zu beachten, daß Zinkdampf den Kondensator verläßt, der im allgemeinen anderswo als Zinkstaub anfällt. Um diesen Verlust herabzusetzen, müssen die Gase so stark wie möglich während ihres Durchganges durch den Kondenser gekühlt werden.
  • Die vorstehend beschriebene physikalische Ursache der Bildung von Zinkstaub ist unabhängig von der chemischen Zusammensetzung der permanenten Gase, mit denen der Zinkdampf gemischt ist. Wenn die Gase einen beträchtlichen Bestandteil von C02 oder anderen oxydierenden Gasen enthalten, wird die Bildung von Zinkstaub eingeleitet und gefördert durch eine Oxydation unmittelbar aus der Dampfphase. Diese chemische Ursache der Bildung von Zinkstaub wird bedeutsam, wenn die Zinkkonzentration in den Gasen gering ist. Die vorliegende Erfindung ist auf die Kondensation von Zink aus zinkreichen Gasen eines reduzierenden Charakters gerichtet, wie derartige Gase beim Retortenprozeß oder aus den elektrischen Lichtbogenöfen erhalten werden, bei denen der Anteil von C 02 oder anderen oxydierenden Gasen im Vergleich zu dem Bestandteil von CO gering ist. Infolgedessen ist für die Zwecke der Erfindung die chemische Ursache der Bildung von- Zinkstaub von sehr viel geringerer Bedeutung.
  • Alus der vorhergehenden Überlegung ist klar, daß die letzten Stufen des bisher üblichen Kondensationsprozesses für die Bildung von physikalischem Zinkstaub besonders kritisch sind, und das vornehmliche Ziel der Erfindung ist darauf gerichtet, gerade in dieser besonderen Beziehung die Nachteile der bisher üblichen Verfahren zu beseitigen.
  • Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die Zinkdämpfe von dem Erzeuger zunächst unmittelbar in einen stationären Kondenser geleitet, in welchem die Kondensation an Wänden, Stauwänden oder anderen insgesamt festen Oberflächen erfolgt und dann in eine zweite Kondensereinheit, in der sie mit einer Versprühung oder einem Schauer von schmelzflüssigem Zink in Berührung gebracht werden, welcher durch mechanische Mittel erzeugt wird.
  • In dieser Weise besteht das Verfahren nach der Erfindung im wesentlichen aus zwei Stufen, nämlich der ersten Stufe einer üblichen Oberflächenkondensation und einer zweiten Stufe mit einer Kondensation mit Hilfe eines Schauers von schmelzflüssigem Zink.
  • Aus den bereits erwähnten Gründen müssen die Kondensationsoberflächen in der ersten Stufe eine verhältnismäßig hohe Temperatur besitzen. Diese Temperatur ist in der Tat um so günstiger, je höher sie ist, wenn man dabei berücksichtigt, daß sie nicht zu hoch wird, um eine Kondensation überhaupt eintreten zu lassen. Die Temperatur in der zweiten Stufe muß in dem hier angewendeten Schauer schmelzflüssigen Metalls verhältnismäßig gering sein und vorzugsweise unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der flüssige Zustand des Metalls und seine Abstichfähigkeit aufrechterhalten wird; so gering wie nur irgend möglich sein.
  • In einer Anlage für die Verwirklichung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung kann der Oberflächenkondensator der. ersten Stufe die übliche Ausbildung besitzen, beispielsweise die Form einer Niederschlagskammer mit Stauwänden. Vorzugsweise wird er derart ausgebildet und angeordnet, daß das in ihm anfallende Kondensat in ein Bad von geschmolzenem Zink fließt, das sich in dem Kondenser der zweiten Stufe bildet; -der zweite Kondenser kann nach Art der Rotarytype ausgebildet sein, jedoch vorzugsweise aus einer stationären Kammer bestehen, in der ein Bad von geschmolzenem Zink mit Hilfe einer oder mehrerer mechanischer Mittel zu einem Sprühregen oder Schauer von geschmolzenem Zink aufgewirbelt wird. Der Gaseinlaß von der ersten Kondensationsstufe und der Gasauslaß zum Kamin werden hierbei derart angeordnet, daß die Zinkdämpfe während ihres Durchganges durch die Kammer mit dem Zinkschauer in innige Berührung gebracht werden.
  • Der Zinkschauer, den die Gase durchtreten müssen, kann durch verschiedenartigste Vorrichtungen erzeugt werden. Beispielsweise kann ein drehbares Schaufelrad Anwendung finden, welches in einen Sumpf von flüssigem Zink eintaucht; alle Teile des Schaufelrades und seine `Welle innerhalb des Kondensators werden aus einem Material hergestellt oder von einem Material umhüllt, das wie Graphit oder Siliciumkarbid durch schmelzflüssiges Zink oder Dampf bei der Arbeitstemperatur des Kondensators nicht angegriffen wird. Das Schaufelrad wird von einem Gehäuse umgeben, das an einem Ende einen Zutritt für den Zinkdampf und die anderen Gase und an- dem anderen Ende einen Auslaß für die entzinkten Gase aufweist. Das Gehäuse besteht aus einer Stahlkammer, deren Decke beweglich ist und durch einen Steinbelag oder eine Auskleidung ausgefüttert ist, die durch flüssiges Zink nicht angegriffen werden.
  • In der ersten Kondensationsstufe, der Niederschlagskammer mit Stauwänden, wird keine wesentliche Menge von Zinkoxyd gebildet. Der größte Teil des kondensierten Zinks fließt in Form eines Stromes von flüssigem Metall in die zweite Kondensationsstufe. In der- ersten Kondensationsstufe werden jedoch Zinktröpfchen gebildet, und es ist hierbei immer genügend C 02 anwesend, um mit diesen Tröpfchen in Reaktion zu treten und sie mit einem Film von Zinkoxyd nach der Reaktion Zn +COz=Zn+CO (a) zu überziehen. Dieser Oberflächenoxydfilm verhindert ein Zusammenwachsen der Tröpfchen: Wenn diese Tröpfchen in die zweite Kondensationsstufe gelangen, so wird infolge der intensiven Skrubberarbeit, der die Gase durch die Bewegung des Schaufelrades und dem erzeugten Schauer unterworfen werden, ein Aufreißen des Oxydfihnes erreicht, so daß die Tröpfchen zu einer Zinkschmelze zusammenwachsen.
  • Die in die zweite Stufe eintretenden Gase enthalten noch etwas Zinkdampf. Sie werden sehr schnell mit einer großen Oberfläche von Zink in Form des Zinkschauers in Berührung gebracht. Infolgedessen wird die Temperatur des Gases dicht an die Temperatur des geschmolzenen Zinks herabgedrückt. Durch Variation des Isolierungseffektes kann die Temperatur der Zinkschmelze in dem Kondensator so geregelt werden, daß sie sich nur gerade noch so weit über dem Schmelzpunkt befindet, daß sie gerade noch so viel fühlbare Wärme besitzt, um einen Abstich und ein Abgießen in Ingots ohne vorzeitige Erstarrung zu ermöglichen. Dadurch, daß die Gastemperatur immer auf die Temperatur der Schmelze herabgesetzt wird, wird praktisch eine vollständige Kondensation des Zinkdampfes .erreicht. Da der Zinkdampf ferner durch Kühlung -durch und in Berührung mit Zinkschmelze kondensiert wird, schlägt sich wahrscheinlich der größte Teil des Zinkdampfes unmittelbar unter Vergrößerung der bereits bestehenden Zinktröpfchen nieder. Irgendein übergangsweise gebildeter Zinkstaub wird hierbei durch die heftige mechanische Durcharbeitung, welcher er unterworfen ist, zum zusammenhängenden flüssigen Zink umgewandelt.
  • Es sei hervorgegehoben, daß, obgleich die Anwendung der Erfindung die Bildung irgendeines nennenswerten Betrages von Zinkstaub vermeidet, doch keine Garantie dafür gegeben werden kann, daß keine Schlacke oder Ansätze im Laufe der Zeit im Kondenser entstehen. Obgleich beispielsweise nur geringe Mengen von CO, anwesend sind, ist es doch im Gas fein verteilt, und es wird etwas Zink in dem abwärts geneigten Teil des Kondensers gebildet.
  • Ein Teil dieses Zinkoxyds wird bis zu dem mechanischen Kondenser mitgerissen, in dem etwa angelagerte Zinktröpfchen größtenteils entfernt werden, das Zinkoxyd als solches bleibt indessen zurück und bildet etwas Schlacke oder Anwachsungen. Infolgedessen muß Vorsorge für eine in Zeitabständen vorzunehmende Reinigung getroffen werden. Für diesen Zweck ist die Decke des mechanisch arbeitenden Kondensers beweglich ausgebildet, so daß Rechen oder Kratzwerkzeuge zur Entfernung der Ansätze angewandt werden können.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß bei ihrer Anwendung mit kontinuierlich arbeitenden vertikalen Retorten der mechanische Kondenser den Kondensersumpf ersetzen kann, der bisher normalerweise bei vertikalen Retorten vorhanden ist. Der abwärts geneigte Teil des Kondensers kann dann unverändert bleiben, wie er nach der Erfindung angeordnet ist. In dieser Weise kann der Kondenser nach der vorliegenden Erfindung an bestehenden vertikalen Retorten angebaut werden, mit dem jetzt vorgesehenen Bodenabstand zu -dem üblichen Kondenser, ohne daß das Fundament oder der Aufbau verändert zu werden braucht.
  • Wie bereits erwähnt, ist das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung nur in den Fällen zur Anwendung vorgesehen, in denen der Zinkanteil der Gase hoch und der C02 Anteil niedrig ist. Bei der Anwesenheit von nur geringen Mengen von CO, besteht keine Notwendigkeit für besondere Maßnahmen, um eine Oxydation während der ersten Kondensationsstufe zu vermeiden. Der Verlust in Form von wirklichem Zinkoxyd ist gering und der mechanische Kondenser, den die Gase anschließend durchströmen, sorgt dafür, daß etwaige Zinktröpfchen, die von Zinl=oxydpartikeln umgeben sind, in einen zusammenhängenden Schmelzfluß umgewandelt werden und nicht als Zinkstaub anfallen.
  • Um eine möglichst vollkommene Kondensation zu erreichen, ist es wünschenswert, das Gas unter eine Temperatur zu kühlen, bei der eine Zinkschmelze gewöhnlich noch für das Abgießen in Ingots abgestochen werden kann. Nach einem Vorschlag der Erfindung kann dies dadurch erreicht werden, daß die zweite Kondensationsstufe bzw. der mechanische Kondenser mit zwei Kammern mit. je einem drehbaren Schaufelrad oler anderer- Sprüheinrichtung ausgestattet wird, in die die Gase nacheinander eintreten. Das Stichloch ist in der Kammer angeordnet, in die die Gase zunächst eintreten. Die Wärmeisolation um diese Kammer wird dabei so kontrolliert bzw. bemessen, daß das Metall das Stichloch mit der notwendigeri Temperatur verläßt. Es ist unpraktisch, Metall gerade bei einer Temperatur oberhalb seines Schmelzpunktes zum Abstich zu bringen, und im allgemeinen vorteilhaft, daß das Zink den Kondenser oberhalb 500° C verläßt. In der zweiten Kammer dieser Kondensationsstufe, in der der Kamin für die Absaugung der Gase angeordnet ist, wird die Wärmeisolation so bemessen, daß die Temperatur nur etwas über dem Schmelzpunkt von Zink liegt. Da Zink in dieser Kammer kondensiert wird, bildet es hier einen Sumpf und fließt dann über ein Wehr in die erste Kammer.
  • Mit Hilfe des mechanischen Kondensers kann die Temperatur der Gase sehr nahe an diejenige des flüssigen Metalls gebracht werden. Der Dampfdruck des Zinks ist derart, daß das Gas beim Eintritt in den mechanischen Kondenser nur ungefähr 5 Zink enthält und die den Kondenser verlassenden Gase mit Zink etwa oberhalb Soo° C gesättigt sind; sein nennenswerter Anteil von Zink ist Verlust. Bei der Anwendung von zwei Kondenserkammern, in denen Schmelze und Gas im Gegenstrom aufeinander einwirken, kann der Zinkdampf kondensiert werden, bis das austretende Gas seinen Sättigungspunkt nicht wesentlich oberhalb einer Temperatur von qao° C besitzt, während die Schmelze noch bei einer Temperatur oberhalb' 5oo° C abgestochen wird.
  • Zwei Ausführungsbeispiele von Zinkkondensationsanlagen nach der Erfindung sind in den -nachstehend beschriebenen Zeichnungen veranschaulicht, aus denen auch kennzeichnende Merkmale für die Ausbildung der Schaufelräder und sonstige Sprüheinrichtungen zu ersehen sind. Es zeigt Fig. z einen schematischen Schnitt durch eine Kondensationsanlage mit Oberflächenkondensation und anschließender Kondensation durch eine Zinkschmelze, Fig. 2 eine ähnliche Anlage mit zweistufiger Ausbildung der Schmelzkondensation, Fig. 3 ein Beispiel für das Schaufelrad im Querschnitt, Fig. q. und 5 zwei weitere Beispiele des Schaufelrades im Querschnitt bzw. Umriß, Fig. 6 eine zentrifugenartige Sprüheinrichtung mit vertikaler Achse, Fig. 7 einen Schnitt gemäß der Linie 7-7 der Fig. 6 und 8, Fig. 8 eine Draufsicht des Zentrifugenkörpers. Bei der Anlage nach Fig. z besteht die erste Kondensationsstufe aus einer geneigten Kammer x von quadratischem Querschnitt aus Siliciumkarbidsteinen, in die die aus dem Schmelzofen kommenden Zinkdämpfe am oberen Ende bei 2 eintreten. An den von den Deckensteinen q. herabhängenden Stauwänden 3 kondensiert ein Teil des Zinkdampfes, und das kondensierte flüssige Metall fließt auf dem geneigten Boden der Kammer zu ihrem unteren Ende, das in die zweite Kondensationsstufe übergeht.
  • Die letztere wird von einer rechteckigen Kammer 5 gebildet, die aus feuerfestem Material besteht oder damit ausgekleidet ist und ein Schaufelrad 6 aufweist, das mechanisch in der Pfeilrichtung angetrieben wird und am Boden der Kammer 5 in ein Bad 7 aus flüssigem Zink eintaucht. Das vom Oberflächenkondensator z kommende Gas umströmt eine Stauwand 8a durch eine Öffnung 8, durchquert die Kammer 5 und verläßt sie durch eine Öffnung g unter einer Stauwand ga in einen Kamin 12. Das Schaufelrad 6 wirbelt aus dem Bad 7 einen Schauer oder Sprühregen von flüssigem Zink auf, der sich, da das Schaufelrad die gesamte Kammerbreite mit Ausnahme eines kleinen Zwischenraumes an seinen Enden einnimmt, quer durch die Kammer, senkrecht zur Zeichenebene, erstreckt und den das Gas entsprechend der Lage der Öffnungen 8 und g unter den Stauwänden 8a und ga zu durchtreten gezwungen ist. Der Boden der Kammer 5 erstreckt sich über die Endwandung xo hinaus, die nicht ganz auf den Kammerboden herabreicht und den Hauptteil des Metallbades von einem äußeren Sumpf ii trennt, aus dem das flüssige Metall nach Bedarf entnommen werden kann.
  • Bei der Anlage nach Fig. 2 besitzt der Kondensator 13 den gleichen Aufbau wie der Kondensator i in Fig. i. Er steht ebenfalls mit einem zweiten Kondensator in Verbindung, der bei diesem Ausführungsbeispiel aus zwei hintereinanderliegenden Kammern 14 und 15 besteht, die je ein Schaufelrad 16 bzw. 17 für die Versprühung von flüssigem Zink enthalten, wobei die Drehrichtungen durch Pfeile angegeben sind. Das aus der Kammer 13 kommende zinkdampfhaltige Gasgemisch umströmt nacheinander die Stauwände 23, 26 und 28 durch die Öffnungen 25, 27 und 2,9 zum Kamin 2o hin. Beim Durchqueren der Kammern 14 und 15 kommt es zwangsweise mit dem von den Schaufelrädern 16 und 17 versprühten flüssigen Zink in Berührung, ähnlich wie dies bei der Anlage nach Fig. i in der Kammer 5 der Fall war.
  • Die Zinkbäder 24 und 21 in den Kammern 14 und 15 sind durch den unteren Teil 22 der Zwischenwand 26 getrennt. Das in der Kammer 15 kondensierte Metall vermehrt die Metallmenge im Bad 21, die daher über die als Wehr wirkende Wand 22 in das Bad 24 abfließt. Das letztere nimmt außer diesem Zufluß und außer der in der Kammer 14 kondensierten Metallmenge auch das aus dem Oberflächenkondensator 13 abfließende Metall auf. Das Bad 24 erstreckt sich unterhalb der Abschlußwand 18 hindurch und bildet einen äußeren Sumpf ig, aus dem das kondensierte Metall nach Bedarf abgezogen werden kann. Da die Wand 18 in das flüssige Metall eintaucht, ist die Kammer gegen Gasverlust abgeschlossen.
  • Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß das flüssige Metall in den Bädern 21 und 24 im Gegenstrom zu den Gasen durch die Kammern 14 und 15 fließt. Die Temperatur in der Kammer 15 wird so niedrig wie möglich gehalten, nur muß sie oberhalb des Schmelzpunktes von Zink (420'C) bleiben. Die Temperatur in der Kammer 14 wird auf einem höheren Wert, vorzugsweise zwischen 5oo und 55o°Cgehalten,um einen Abstich von Metall zu Gießzwecken zu ermöglichen. Die Temperatur in den beiden Kammern kann durch die Anzahl oder Dicke der die Kammern umgebenden Wärmeisolationen genau genug geregelt werden.
  • Einige kennzeichnende Beispiele für Sprüheinrichtungen, die bei der Erfindung zur Anwendung gelangen können, werden nachfolgend kurz beschrieben, und zwar zeigen Fig. 3 bis 5 Schaufelräder, die um eine waagerechte Achse in Drehung versetzt werden, während die Schleudervorrichtung nach Fig. 6 bis 8 eine senkrechte Drehachse besitzt.
  • Gemäß Fig. 3 ist ein Rotor46 finit sägeartigem Profil 47, beispielsweise aus Graphit, auf einerwassergekühlten Metallwelle 48 angebracht, die die Seitenwände des Kondensators durchdringt. Um die Hohlwelle 48 nicht mit dem Graphit in Berührung kommen zu lassen, ist eine Buchse 49 aus Zement vorgesehen, in die mehrere Rippen 50 der Welle 48 eingebettet sind. Entsprechend sind Aussparungen 51 im Graphit zwecks -gegenseitiger Verankerung mit Zement gefüllt. In Fig. 4 besitzt der Rotor 56 aus Graphit ebenfalls Längsnuten von im wesentlichen dreieckigem Profil, deren rückwärtige Flanken jedoch halbkreisförmig hinterschnitten sind, so daß Rinnen für die Aufnahme von flüssigem Metall gebildet werden.
  • Bei dem Rotor 52 nach Fig. 5 sind eine größere Anzahl von Nuten 53 von viereckigem Profil vorgesehen; das Ganze ist von Stirnflanschen 55 eingefaßt, die, wie der Rotor selbst, aus Graphit bestehen.
  • Die Sprüheinrichtung nach Fig. 6 bis 8 weist einen im wesentlichen zylindrischen Rotor 58 auf, der auf einer senkrechten Hohlwelle 59 aus Metall sitzt, die die Decke 6o der Kondensationskammer durchdringt. Der Rotor 58 kann aus Graphit oder einem anderen geeigneten Werkstoff bestehen und wird durch eine isolierende Zementhülse 61 von der direkten Berührung mit der Welle 59 abgeschlossen. Aus einem Stück mit dem Rotor besteht ein aufwärts gerichteter Hohlzylinder 62 aus Graphit, der die Welle mit einer Zwischenlage von isolierendem Zement bis hinauf zur Decke 6o der Kondensationskammer umgibt. An ihrem unteren Ende ist die Welle 59 mit Vorsprüngen 63 versehen, um den isolierenden Zement zu verankern. An derselben Stelle besitzt der Rotor Aussparungen 64, die mit Zement ausgefüllt sind, so daß Welle, Hülse und Rotor wirksam miteinander verbunden sind. Die Welle 59 ist mit Wasser oder einem anderen Kühlmittel gekühlt, das durch eine Leitung 65, die über dem Boden des Hohlraums der Welle 59 endet, eingeführt wird und nach Austritt aus dem offenen Rohrende 66 durch den Ringraum 67 zwischen dem Rohr 65 und der Welle 59 aufwärts fließt.
  • Am äußeren Umfang des Rotors sind zwei gleiche Nuten zwischen den Punkten 68 und 7o bzw. 69 und 71 diametral gegenüber ausgebildet. In der ebenen Abwicklung betrachtet, verlaufen die Nuten zunächst senkrecht von 68 bis 72, dann nahezu kreisförmig in einem Viertelkreis von 72 bis 73 und schließlich waagerecht von 73 bis 70. Die Nuten sind mit einem spitzen Winkel in die Oberfläche des Rotors eingeschnitten.
  • In waagerechter Richtung verjüngen sich die Nuten von einer größten Tiefe bei 68 bzw. 69 über eine mittlere Tiefe bei 74 bzw. 75 bis auf Null bei 7o bzw. 71. Die Drehrichtung ist durch einen Pfeil in Fig. 7 angedeutet.
  • Die Unterseite des Rotors liegt unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Zinkbad, und das obere Ende des Rotors befindet sich außerhalb des flüssigen Zinks. Der Badspiegel liegt zweckmäßig etwa in der Höhe der Linie 76-77 in Fig. 6 und B. Die rotierende Hülse 62 sitzt mit geringem Spiel in einer festen Hülse 78, die sich von der Decke 6o des Kondensators bis zu einer kreisförmigen Vertiefung 79 an der Oberseite des Rotors abwärts erstreckt. In dieser Vertiefung befindet sich flüssiges Zink, das eine wirksame Abdichtung ergibt. Das obere Ende der festen Hülse 78 ist dadurch gasdicht abgeschlossen, daß es in ein Gehäuse 8o mündet, das die Welle 59 mit einer Buchse 82 umgibt. Seitlich im Gehäuse 8o befindet sich eine Öffnung 83, durch die ein langsamer Gasstrom gedrückt wird. Ein für diesen Zweck geeignetes Gas besteht hauptsächlich aus Kohlenmonoxyd, wie es den Kondensator verläßt, nachdem ihm das Zink entzogen wurde. Dieses Gas strömt durch den Ringraum zwischen der festen Hülse 78 und der drehbaren Hülse 62, wird hierbei erhitzt und sprudelt dann durch die in der ringförmigen Vertiefung 79 enthaltene Sperrflüssigkeit aus flüssigem Metall.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Kondensieren von Zink aus Gemischen, die außer Zinkdampf noch Kohlendioxyd und andere Gase enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation in zwei Stufen derart vorgenommen wird, daß das Zink in der ersten Stufe an festen Wänden, in der zweiten Stufe an einem Sprühregen aus flüssigem Zink niedergeschlagen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kondensationsstufe in zwei Unterstufen unterteilt ist und das flüssige Zink im Gegenstrom zu den Gasen von der zweiten in die erste Unterstufe fließt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Unterstufe bei einer den Abstich von Zink zu Gießzwecken ermöglichenden Temperatur, vorzugsweise zwischen 500 und 550° C, und die zweite Unterstufe bei einer niedrigeren Temperatur, vorzugsweise wenig über dem Erstarrungspunkt von Zink (42o° C), arbeitet.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat der ersten Kondensationsstufe in ein Bad abfließt; das das Kondensat der zweiten Kondensationsstufe aufnimmt und aus dem der Abzug des anfallenden flüssigen Zinks erfolgt.
  5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an eine geneigte Kondensationskammer mit hängenden Stauwänden und einem Einlaß für die Zinkdämpfe am oberen Ende eine zweite Kammer mit einem Zinkbad und einer mechanischen Sprüheinrichtung für das flüssige Zink angeordnet ist, derart, daß die Gase aus der ersten Kammer den durch die Sprüheinrichtung erzeugten Sprühregen flüssigen Zinks in der zweiten Kammer durchströmen müssen, während das Kondensat der ersten Kammer in das Zinkbad der zweiten Kammer abfließt.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer in zwei Unterkammern mit je einer Sprüheinrichtung unterteilt ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch' 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand zwischen den beiden Unterkammern in solcher Höhe durchbrochen ist, daß ihr oberer Teil eine Stauwand für die von der ersten zur zweiten Unterkammer durchtretenden Gase und ihr unterer Teil ein Wehr für den Übertritt des flüssigen Zinks aus der zweiten in die erste Unterkammer bildet. B. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Entnahme von flüssigem Zink das Zinkbad durch eine unterhalb des Badspiegels befindliche Öffnung mit einem angebauten Trog zusammenhängt. g. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung als ein um eine waagerechte Achse drehbarer Schaufelkörper mit in der Achsrichtung verlaufenden Nuten von dreieckigem oder viereckigem Querschnitt, deren rückwärtige Flanken gegebenenfalls hinterschnitten sind, ausgebildet ist. =o. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung als ein um eine senkrechte Achse drehbarer Rotationskörper mit am Umfang ausgebildeten Nuten, die aus der waagerechten Richtung unterhalb des Badspiegels stetig in die senkrechte Richtung oberhalb des Badspiegels übergehen, ausgebildet ist.
DEP48942A 1946-03-12 1949-07-15 Verfahren zur Kondensation von Zink Expired DE860554C (de)

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GB611928A (en) 1948-11-05
US2473304A (en) 1949-06-14
DE922491C (de) 1955-01-17
GB611929A (en) 1948-11-05
DE840601C (de) 1952-06-03
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