EP0800590A1 - Verfahren und vorrichtung zur trennung einer spezifisch leichteren phase von einer spezifisch schwereren flüssigen phase - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur trennung einer spezifisch leichteren phase von einer spezifisch schwereren flüssigen phase

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EP0800590A1
EP0800590A1 EP95942152A EP95942152A EP0800590A1 EP 0800590 A1 EP0800590 A1 EP 0800590A1 EP 95942152 A EP95942152 A EP 95942152A EP 95942152 A EP95942152 A EP 95942152A EP 0800590 A1 EP0800590 A1 EP 0800590A1
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EP
European Patent Office
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suspension
tube
reaction vessel
specifically
phase
Prior art date
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EP95942152A
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EP0800590B1 (de
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Jürgen HEERING
Thomas Schierle
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Ecobat Resources Stolberg GmbH
Original Assignee
Metallgesellschaft AG
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Publication date
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Publication of EP0800590B1 publication Critical patent/EP0800590B1/de
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D27/00—Stirring devices for molten material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B13/00—Obtaining lead
    • C22B13/06—Refining
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/05—Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/10—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals with refining or fluxing agents; Use of materials therefor, e.g. slagging or scorifying agents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D2003/0034—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities
    • F27D2003/0054—Means to move molten metal, e.g. electromagnetic pump

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for separating a specifically lighter phase from a specifically heavier liquid phase.
  • the starting material in which phase separation takes place is understood to be a single-phase liquid or melt in which two phases are formed by adding reagents, and a liquid-liquid or a solid-liquid suspension.
  • Starting material such as Lead and other contaminated lead such as used lead and lead alloys contain accompanying metals as contaminants, which must be removed in order to produce pure lead.
  • Contaminants that can be separated e.g. Sb, As, Sn, Tl, Zn, Ca and Mg are formed by introducing reagents into a specifically lighter phase which is not very soluble in lead, e.g. transferred to the oxide phase that forms on the surface of the specifically heavier liquid phase, e.g. Lead collects and is subtracted from this phase.
  • the specifically lighter phase can be obtained in the liquid or solid state.
  • DE-PS 30 16 160 describes a deduction by means of a screw conveyor.
  • the invention has for its object to enable the greatest possible separation of a specifically lighter phase from a specifically heavier liquid phase in an economically and technically simple manner.
  • the object is achieved according to the invention by a process for separating a specifically lighter phase from a specifically heavier liquid phase, a suspension being stirred in a reaction vessel, suspension entering the lower end of a tube open at the top and bottom, the upper end of the tube lies above the surface of the suspension, the phases separate in the tube, the specifically lighter phase is removed from the upper end of the tube, the specifically heavier liquid phase flows back into the suspension through the lower end of the tube and specifically heavier ones liquid phase is withdrawn from the reaction vessel.
  • the tube immersed in the suspension can have any cross-section, e.g. have round, square, polygonal, oval, etc.
  • the tube is preferably arranged vertically in the suspension. But it can also be arranged inclined or kinked.
  • the lower end of the tube is arranged at least so deep in the suspension that a demixing zone calmed in terms of fluid mechanics can form under the specifically lighter phase floating in the tube, in which the specifically heavier liquid phase and the specifically lighter phase separate.
  • the tube is preferably arranged on the edge of the vessel and is removable.
  • the lower end of the tube is preferably formed with an enlarged cross section.
  • the volume of the tube is very small compared to the volume of the vessel and is generally less than 2%.
  • the suspension is preferably mixed by a mechanical stirrer immersed in the suspension.
  • the process can be carried out continuously, semi-continuously or batchwise.
  • the vessel can be cooled from the outside, e.g. by blowing air on the outer jacket. This can increase the throughput.
  • a preferred embodiment of the invention is that the tube is arranged on the edge of the vessel and suspension is intimately mixed with a stirrer arranged in the region of the center of the vessel.
  • a stirrer arranged in the middle of the A characteristic optimal flow is achieved in the suspension, the suspension being drawn down in a funnel shape in the middle of the kettle to the stirrer, flowing to the bottom and flowing upward in the region of the wall.
  • the suspension executes a rotational movement in the vessel around the stirrer, which is based on the rotational movement of the stirrer. Due to the arrangement of the tube on the edge of the vessel, the lower opening of the tube lies in the upward flow of the suspension.
  • a preferred embodiment of the invention is that at least one reagent is introduced into the suspension spatially separated from the tube in the downward part of the flow generated by the stirring. If a suspension is present, the addition of the reagents can accelerate the phase separation or the proportion of the specifically lighter phase can be increased by reacting the reagents. In the case of a single-phase starting material, the reaction of the starting material with the reagents produces the specifically lighter phase.
  • at least one reagent such as, for example, an oxygen-containing gas into the downward part of the flow, the oxygen content of the gases is largely used for the oxidation because the residence time of the oxygen in the suspension is longer.
  • the introduction is preferably carried out in such a way that the reagents, for example oxygen-containing gas, have as little influence as possible on the cleaning zone in the tube.
  • the reagents for example oxygen-containing gas
  • the reagents can be introduced into the suspension through an immersed lance, through the hollow shaft of the stirrer or through a sink with a feed line from below.
  • Several lances or flushing stones can also be arranged to introduce the reagents.
  • a preferred embodiment of the invention is that the suspension enters from above into a delimited calming zone arranged in the suspension, the suspension separates into phases, the specifically lighter phase returns to the suspension and the specifically heavier liquid phase is continuously withdrawn and starting material continuously is added.
  • the delimited calming zone can consist, for example, of a siphon, one leg of which is arranged vertically with the opening upward in the suspension and the other leg of which is arranged as an outlet over the edge of the vessel.
  • the suspension flows into the opening of the vertical leg, in which a calming and phase separation then occurs.
  • the specifically lighter phase floats and re-enters the suspension in the vessel.
  • the specifically heavier liquid phase sinks and flows out of the vessel via the other leg. This arrangement also results in an automatic level control of the suspension in the vessel.
  • the delimited calming zone can also be formed by a tube arranged vertically on the bottom of the vessel, into which the suspension enters from above and from which the specifically heavier liquid phase is drawn off in a controlled amount through the bottom of the vessel
  • a preferred embodiment of the invention is that the tube is inserted into the reaction vessel after the start of the reaction. This measure advantageously ensures that phase separation is only initiated after a required temperature has been reached.
  • a preferred embodiment of the invention is that the tube is inserted into the reaction vessel after the reaction is complete. This measure prevents unreacted reagents from being withdrawn from the suspension during sluggish reactions.
  • a preferred embodiment of the invention is that the temperature in the reaction vessel by adding Starting material is kept constant.
  • the amount of heat released in an exothermic reaction, for example, and the corresponding increase in temperature in a suspension is absorbed by adding starting material with a correspondingly low temperature. This enables the throughput of the vessel to be optimized.
  • a preferred embodiment of the invention consists in the fact that the starting material is lead or lead with one or more metals such as Sb, As, Sn, Tl, Zn, Ca and Mg and one or more reagents such as oxygen-containing gases, oxygen-containing compounds, chlorine-containing gases and chlorine-containing compounds be used.
  • the term "lead" is to be understood in addition to lead any other contaminated lead such as lead and lead alloys.
  • the impurities consist of all metallic elements to be separated, for example by oxidation of lead, such as Sb, As, Sn, Zn, Ca and Mg.
  • the oxide phase of the impurities can be liquid and flow off automatically from the upper part of the immersed tube.
  • the invention can also have a solid, small-sized aggregate state and can be removed pneumatically or mechanically from the upper opening of the immersed tube.
  • the invention is particularly suitable for removing Sb, Sn or As from lead, whereby the oxide product, which is produced in liquid form by the procedure, flows off automatically.
  • the invention is particularly suitable for post-refining to remove Ca, Mg or Zn with NaOH 3 .
  • Technically pure oxygen is used in particular as the oxygen-containing gas. Oxygenated gas can also be used.
  • a device consisting of a reaction vessel with a stirring device, an introduction for reagents and a tube with an open upper end and an open lower end, the upper end of the tube being arranged above the surface of the suspension and a withdrawal device for the specific Lighter phase and the lower end of the tube is designed as an inlet opening for the suspension.
  • a suspension such as a lead bath can be arranged in the reaction vessel.
  • In the lower part of the tube there is a calming zone for the suspension, in the middle part of the tube there is a separation zone, in the upper part of the tube there is a collecting zone and a discharge device for the specifically lighter phase.
  • the suspension e.g. Lead
  • the reaction e.g. with oxygen in the whole vessel, oxide phase and lead phase are constantly mixed and come into contact and therefore work can be done on thermodynamic equilibrium.
  • the response speed is high.
  • the throughput is very high, especially when working continuously.
  • the tube which serves as a separating device and extraction device for the oxide phase, is a very simple and failure-prone unit and nevertheless enables a very good and quick separation of the two phases.
  • There is a small amount of oxide phase in the tube so that even in batch operation, a refined lead with small amounts of e.g. Oxide phase occurs.
  • the method can be used to remove Sb down to ⁇ 0.05%.
  • a preferred embodiment of the invention is that the lower end of the tube is formed with a widening.
  • a preferred embodiment of the invention consists in that a tube with a valve protruding into the reaction vessel is arranged at the bottom of the reaction vessel.
  • a preferred embodiment of the invention is that a siphon is arranged at the bottom of the reaction vessel, one leg of which is vertical with the opening upward in the Suspension is arranged and the other leg is arranged as an outlet over the edge of the reaction vessel.
  • the drawing includes FIGS. 1 to 5.
  • 1 is a longitudinal section through a reaction vessel with a mechanical stirrer arranged in the middle and a tube according to the invention arranged on the edge.
  • Fig. 2 is a longitudinal section through the tube on a larger scale.
  • FIG. 3 is a cross section according to A-A in FIG. 2.
  • Fig. 4 is a longitudinal section through a reaction vessel with a siphon arranged at the bottom of the reaction vessel.
  • 5 is a longitudinal section through a reaction vessel with a tube with a valve arranged at the bottom of the reaction vessel.
  • the reaction vessel (1) for example a lead smelting boiler (Fig. 1)
  • a suspension (2) for example a lead bath.
  • a mechanical stirrer (3) is arranged in the middle of the suspension (2), the direction of rotation of which is indicated by the arrow.
  • the introduction tube (4) for one or more reagents, such as, for example, oxygen-containing gas, is arranged in the suspension (2).
  • the tube (5) is arranged at the edge of the reaction vessel (1), the upper end (6) and lower end (7) of which are open and the lower end (7) of which has a widening (10).
  • the upper end of the tube (5) is arranged above the surface (8) of the suspension (2.
  • the rotation of the propeller (11) of the stirrer (3) is indicated by the arrows and dashed lines characteristic flow generated in the suspension.
  • the suspension rotates around the stirrer (3) in the direction of the rotating movement of the stirrer (3).
  • the lower opening of the tube (7) lies in the rising part of the flow, and a suspension of a specifically heavier liquid phase and a specifically lighter phase such as a suspension emerges Lead and oxide phase in the lower end (7).
  • the entered suspension is calmed down in the zone of the tube (5) designated (a).
  • Zone (b) segregates the specifically heavier liquid phase and the specifically lighter phase.
  • a removable cover (13) with a line (14) for connection to a suction device (9) is arranged on the reaction vessel (1).
  • the tube (5) is equipped with spacers (15) (Fig. 2) which rest on the inner wall of the reaction vessel (1).
  • the upper open end (6) of the tube (5) can be covered by a hood (16) which has an opening on the side of the drainage channel.
  • the section shown in FIG. 3 along the line AA shows, by way of example, the ratio of the cross section of the tube (5) to the cross section of the widening (10) in the lower region of the tube (5).
  • reaction vessel (1) shows a reaction vessel (1), the delimited calming zone being formed by a pipe (17) arranged vertically on the bottom of the vessel (1) and the drainage channel of the pipe (17) having a valve (18).
  • 5 shows a reaction vessel (1), the delimited calming zone consisting of a siphon (19), one leg (20) of which is arranged vertically with the opening facing upwards in the suspension and the other leg f21. Arranged as an outlet (22) over the edge of the reaction vessel (1). is.
  • a reaction vessel (1) equipped as a lead smelter has a diameter of 3.0 m, a height of 2.5 and contains approx. 140 t of lead smelter.
  • the tube (5) has a length of 110 cm from the lower end (7) to the upper end (6).
  • the diameter of the tube (5) is 20 cm and the diameter of the widening (10) is 50 cm.

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Description

Verfahren und Vorrichtung zur Trennung einer spezifisch leichteren Phase von einer spezifisch schwereren flüssigen Phase
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trennung einer spezifisch leichteren Phase von einer spezifisch schwereren flüssigen Phase. Als Ausgangsmaterial, bei dem eine Phasentrennung erfolgt, ist im Sinne der Erfindung einphasige Flüssigkeit oder Schmelze, bei denen sich durch Zugabe von Reagenzien zwei Phasen bilden, sowie eine flüssig-flüssig- oder eine fest-flüssig-Suspension zu verstehen.
Ausgangsmaterial wie z.B. Werkblei und anderes verunreinigtes Blei wie Altblei und Bleilegierungen enthalten als Verunreinigungen Begleitmetalle, die zur Erzeugung von reinem Blei entfernt werden müssen. Verunreinigungen, die abgetrennt werden können wie z.B. Sb, As, Sn, Tl, Zn, Ca und Mg werden durch Einleiten von Reagenzien in eine im Blei wenig lösliche spezifisch leichtere Phase wie z.B. der Oxidphase überführt, die sich auf der Oberfläche der spezifisch schwereren flüssigen Phase wie z.B. Blei sammelt und von dieser Phase abgezogen wird. Die spezifisch leichtere Phase kann in flüssigem oder festem Zustand anfallen.
Der Abzug einer Oxidphase kann manuell durch Abschöpfen mittels Lochkellen oder Abziehen auf einer schrägen Rampe erfolgen, wie in der DE-PS 33 03 810 beschrieben. In der DE-PS 30 16 160 wird ein Abzug mittels eines Schneckenförderers beschrieben.
Aus der CA-PS 10 11 108 ist es bekannt, eine feinkörnige Oxidphas aufzulockern und dabei gleichzeitig pneumatisch abzusaugen.
Diese Verfahren haben den Nachteil, daß die abgezogene spezifisc leichtere Phase einen relativ hohen Anteil an spezifisch schwererer Phase, nämlich Blei, aufweist.
Aus der DE-PS 38 31 898 ist ein Verfahren zur Entfernung von As, Sn und Sb bekannt, bei dem in einem mit Werkblei gefüllten Schmelzkessel ein offenes Rohr angeordnet ist, dessen oberes Ende über der Oberfläche des Bleibades liegt und das ein kleines Volumen, bezogen auf das Bleibad, aufweist. In das obere Ende des Rohres wird aus dem Bleibad Blei in turbulentem Strom gepumpt und gleichzeitig technischer Sauerstoff eingeleitet. Um dieses Rohr herum ist ein zweites größeres Rohr angeordnet, in welches das mi Sauerstoff innig vermischte Blei aus dem unteren Ende des kleinen Rohres fließt. Das größere Rohr dient als Beruhigungsraum, in dem die erzeugte Oxidphase vom Blei abgetrennt wird und zur Oberfläch aufschwemmt. Das abgetrennte Blei fließt unten aus dem größeren Rohr in das Bleibad zurück. Die aufgeschwommene Oxidphase fließt oben aus dem größeren Rohr über eine Rinne ab. Bei diesem Verfahren erfolgt die Reaktion des Sauerstoffs nur in einem sehr kleinen Volumen des Werkbleis, und es wird kein thermodynamisches Gleichgewicht im ganzen Werkblei des Schmelzkessels erzielt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst weitgehende Trennung einer spezifisch leichteren Phase von einer spezifisch schwereren flüssigen Phase in wirtschaftlich und technisch einfacher Weise zu ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahre zur Trennung einer spezifisch leichteren Phase von einer spezifisch schwereren flüssigen Phase, wobei eine Suspension in einem Reaktionsgefäß gerührt wird, Suspension in das untere Ende eines unten und oben offenen Rohrs eintritt, das obere Ende des Rohrs über der Oberfläche der Suspension liegt, die Phasen sich im Rohr trennen, die spezifisch leichtere Phase aus dem oberen Ende des Rohrs entfernt wird, die spezifisch schwerere flüssige Phase durch das untere Ende des Rohr in die Suspension zurückfließt und spezifisch schwerere flüssige Phase aus dem Reaktionsgefäß abgezogen wird.
Das in die Suspension eingetauchte Rohr kann einen beliebigen Querschnitt wie z.B. rund, viereckig, vieleckig, oval usw. aufweisen. Das Rohr wird vorzugsweise vertikal in der Suspension angeordnet. Es kann aber auch geneigt oder geknickt angeordnet werden. Das untere Ende des Rohres wird mindestens so tief in der Suspension angeordnet, daß sich unter der im Rohr aufgeschwommenen spezifisch leichteren Phase eine strömungsmechanisch beruhigte Entmischungszone bilden kann, in der sich die spezifisch schwerere flüssige Phase und die spezifisch leichtere Phase entmischen. Das Rohr wird vorzugsweise am Rande des Gefäßes und herausnehmbar angeordnet. Vorzugsweise wird das untere Ende des Rohres mit erweitertem Querschnitt ausgebildet. Das Volumen des Rohres ist im Vergleich zum Volumen des Gefäßes sehr gering und liegt im allgemeinen unter 2 %. Bei der innigen Durchmischung der Suspension gelangt die spezifisch leichtere Phase unter das Niveau der Unterkante des Rohres. Spezifisch leichtere Phase, die oberhalb dieses Niveaus aufschwimmt, wird somit wieder in die Schmelze eingezogen. Die Mischung der Suspension erfolgt vorzugsweise durch einen in die Suspension eingetauchten mechanischen Rührer. Das Verfahren kann kontinuierlich, halbkontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden. Das Gefäß kann von außen gekühlt werden, z.B. durch Blasen von Luft auf den Außenmantel. Dadurch kann der Durchsatz erhöht werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Rohr am Rande des Gefäßes angeordnet ist und Suspension mit einem im Bereich der Mitte des Gefäßes angeordneten Rührer innig vermischt wird. Durch die Anordnung des Rührers in der Mitte des Gefäßes wird eine charakteristische optimale Strömung in der Suspension erzielt, wobei die Suspension in der Mitte des Kessels zum Rührer trichterförmig herabgezogen wird, zum Boden strömt und im Bereich der Wand nach oben strömt. Weiterhin führt die Suspension e ne Drehbewegung im Gefäß um den Rührer herum aus, di sich nach der Drehbewegung des Rührers richtet. Durch die Anordnung des Rohres am Rande des Gefäßes liegt die untere Öffnun des Rohres in der aufwärts gerichteten Strömung der Suspension.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß mindestens ein Reagenz in die Suspension von dem Rohr raumlich getrennt im abwärts gerichteten Teil der durch das Rühren erzeugten Strömung eingeleitet wird. Durch die Zugabe der Reagenzien kann bei einer vorhandenen Suspension eine beschleunigte Phasentrennung erfolgen oder durch Reaktion der Reagenzien der Anteil der spezifisch leichteren Phase erhöht werden. Bei einem einphasigen Ausgangsmaterial wird durch die Reaktion des Ausgangsmaterials m t den Reagenzien die spezifisch leichtere Phase erzeugt. Durch d e Einleitung von mindestens eine Reagenz wie z.B. einem Sauerstoffhaltigen Gas im abwärts gerichteten Teil der Strömung wird der Sauerstoffgehalt der Gase weitgehend für die Oxidation ausgenutzt, weil die Verweilzeit des Sauerstoffs in der Suspension langer ist. Vorzugsweise erfolgt di Einleitung so, daß die Reagenzien wie z.B. Sauerstoffhaltiges Gas möglichst keinen Einfluß auf die Berunigungszone im Rohr ausüben. Dies geschieht dadurch, daß die Reagenzien an einer Stelle in die Suspension eingeleitet werden, die in Drehrichtung der Strömung der Suspension soweit vor dem Rohr liegt, daß die Reaktion des Reagenzes in der Suspension beendet ist, wenn die Suspension das Rohr erreicht. Die Einleitung der Reagenzien in die Suspension kann durch eine eingetauchte Lanze, durch die Hohlwelle des Rührers oder durch einen Spülstein mit Zuleitung von unten erfolgen. Es können auch mehrere Lanzen oder Spülsteine zur Einleitung der Reagenzien angeordnet werden. Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Suspension von oben in eine in der Suspension angeordneten abgegrenzten Beruhigungszone eintritt, die Suspension sich in Phasen trennt, die spezifisch leichtere Phase in die Suspension zurückgeht und die spezifisch schwerere flüssige Phase kontinuierlich abgezogen wird und Ausgangsmaterial kontinuierlich zugegeben wird. Die abgegrenzte Beruhigungszone kann z.B. aus einem Siphon bestehen, dessen einer Schenkel vertikal mit der Öffnung nach oben in der Suspension angeordnet ist und dessen anderer Schenkel über den Rand des Gefäßes als Auslauf angeordnet ist. Die Suspension fließt in die Öffnung des vertikalen Schenkels, in dem dann eine Beruhigung und Phasentrennung eintritt. Die spezifisch leichtere Phase schwimmt auf und tritt wieder in die Suspension im Gefäß ein. Die spezifisch schwerere flüssige Phase sinkt ab und fließt über den anderen Schenkel aus dem Gefäß ab. Diese Anordnung ergibt gleichzeitig eine automatische Füllstandsregelung der Suspension im Gefäß. Die abgegrenzte Beruhigungszone kann auch durch ein vertikal auf dem Boden des Gefäßes angeordnetes Rohr gebildet werden, in das die Suspension von oben eintritt und aus dem die spezifisch schwerere flüssige Phase unten durch den Boden des Gefäßes in geregelter Menge abgezogen wird.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Rohr in das Reaktionsgefäß nach Reaktionsbeginn eingesetzt wird. Durch diese Maßnahme wird vorteilhafterweise erreicht, daß die Phasentrennung erst nach Erreichen einer erforderlichen Temperatur eingeleitet wird.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Rohr in das Reaktionsgefäß nach vollständigem Ablauf der Reaktion eingesetzt wird. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß bei träge verlaufenden Reaktionen nicht abreagierte Reagenzien aus der Suspension abgezogen werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Temperatur im Reaktionsgefäß durch Zugabe von Ausgangsmaterial konstant gehalten wird. Die beispielsweise bei einer exothermem Reaktion freiwerdende Wärmemenge und der entsprechende Anstieg der Temperatur in einer Suspension wird durch Zugabe von Ausgangsmaterial mit entsprechend niedriger Temperatur aufgefangen. Dadurch kann die Durchsatzleistung des Gefäßes optimiert werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß als Ausgangsmaterial Werkblei oder Blei mit einem oder mehreren Metallen wie Sb, As, Sn, Tl, Zn, Ca und Mg und ein oder mehrere Reagenzien wie Sauerstoffhaltige Gase, Sauerstoffhaltige Verbindungen, chlorhaltige Gase und chlorhaltige Verbindungen eingesetzt werden. Unter dem Ausdruck "Werkblei" ist neben Werkblei jedes andere verunreinigte Blei wie z.B. Altblei und Bleilegierungen zu verstehen. Die Verunreinigungen bestehen aus allen z.B. durch Oxidation von Blei zu trennenden metallischen Elementen wie z.B. Sb, As, Sn, Zn, Ca und Mg. Die Oxidphase der Verunreinigungen kann flüssig sein und selbsttätig aus dem oberen Teil des eingetauchten Rohres abfließen. Sie kann auch einen festen, kleinstückigen Aggregatzustand haben und pneumatisch oder mechanisch aus der oberen Öffnung des eingetauchten Rohres abgezogen werden. Die Erfindung ist insbesondere zur Entfernung von Sb, Sn oder As aus Werkblei geeignet, wobei das Oxidprodukt, das durch die Verfahrensweise flüssig anfällt, selbsttätig abfließt. Weiterhin ist die Erfindung insbesondere für die Nachraffination zur Entfernung von Ca, Mg oder Zn mit NaOH3 geeignet. Als Sauerstoffhaltiges Gas wird insbesondere technisch reiner Sauerstoff verwendet. Es kann auch Sauerstoffangereichertes Gas verwendet werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung vorgesehen, bestehend aus einem Reaktionsgefäß mit einer Rührvorrichtung, einer Einleitung für Reagenzien und einem Rohr mit offenem oberen Ende und offenem unteren Ende, wobei das obere Ende des Rohres über der Oberfläche der Suspension angeordnet ist und eine Abzugseinrichtung für die spezifisch leichtere Phase aufweist und das untere Ende des Rohres als Eintrittsöffnung für die Suspension ausgestaltet ist. In dem Reaktionsgefäß kann eine Suspension wie z.B. ein Bleibad angeordnet sein. Im unteren Teil des Rohres ist eine Beruhigungszone für die Suspension, im mittleren Teil des Rohres ist eine Entmischungszone, im oberen Teil des Rohres sind eine Sammelzone und eine Abzugseinrichtung für die spezifisch leichtere Phase angeordnet.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Suspension wie z.B. Blei eine große Verweilzeit im Gefäß hat, die Reaktion z.B. mit Sauerstoff im ganzen Gefäß erfolgt, Oxidphase und Bleiphase ständig durchmischt werden und in Kontakt treten und deshalb am thermodynamischen Gleichgewicht gearbeitet werden kann. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist groß. Die Durchsatzleistung ist besonders bei kontinuierlicher Arbeitsweise sehr hoch. Das als Trennvorrichtung und Abzugsorgan für die Oxidphase dienende Rohr ist ein sehr einfaches und störunanfälliges Aggregat und ermöglicht trotzdem eine sehr gute und schnelle Trennung der beiden Phasen. Im Rohr befindet sich eine geringe Menge an Oxidphase, so daß auch bei chargenweisem Betrieb ein raffiniertes Blei mit geringen Restmengen an z.B. Oxidphase anfällt. Das Verfahren ist unter anderem zur Entfernung von Sb auf bis < 0,05 % einsetzbar.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das untere Ende des Rohres mit einer Verbreiterung ausgebildet ist.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß am Boden des Reaktionsgefäßes ein in das Reaktionsgefäß hineinragendes Rohr mit einem Ventil angeordnet ist.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß am Boden des Reaktionsgefäßes ein Siphon angeordnet ist, dessen einer Schenkel vertikal mit der Öffnung nach oben in der Suspension angeordnet ist und dessen anderer Schenkel über den Rand des Reaktionsgef ßes als Ablauf angeordnet ist.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und von Beispielen näh erläutert.
Die Zeichnung beinhaltet die Fig. 1 bis 5.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch ein Reaktionsgefäß mit einem in der Mitte angeordneten mechanischen Rührer und am Rande angeordneten erfindungsgemäßen Rohr.
Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch das Rohr in größerem Maßstab.
Fig. 3 ist ein Querschnitt gemäß A-A in Fig. 2.
Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch ein Reaktionsgefäß mit einem am Boden des Reaktionsgefäßes angeordneten Siphon.
Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch ein Reaktionsgefäß mit einem am Boden des Reaktionsgefäßes angeordneten Rohr mit einem Ventil.
In dem Reaktionsgefäß (1), z.B. einem Bleischmelzkessel (Fig. 1), befindet sich eine Suspension (2), z.B. ein Bleibad. In der Mitte der Suspension (2) ist ein mechanischer Rührer (3) angeordnet, dessen Drehrichtung durch den Pfeil gekennzeichnet ist. In der Suspension (2) ist das Einleitungsrohr (4) für ein oder mehrere Reagenzien, wie z.B. Sauerstoffhaltiges Gas, angeordnet. Am Rande des Reaktionsgefäßes (1) ist das Rohr (5) angeordnet, dessen oberes Ende (6) und unteres Ende (7) offen sind und dessen untere Ende (7) mit einer Verbreiterung (10) ausgebildet ist. Das obere Ende des Rohres (5) ist über der Oberfläche (8) der Suspension (2 angeordnet. Durch die Drehbewegung des Propellers (11) des Rührer (3) wird durch die Pfeile und gestrichelten Linien angedeutete charakteristische Strömung in der Suspension erzeugt. Gleichzeitig führt die Suspension eine Drehbewegung um den Rührer (3) in Richtung der Drehbewegung des Rührers (3) aus. Durch die Anordnung des Rohres (5) am Rande des Bleischmelzkessels (1) liegt die untere Öffnung des Rohres (7) im aufsteigenden Teil der Strömung, und es tritt eine Suspension einer spezifisch schwereren flüssigen Phase und einer spezifisch leichteren Phase wie z.B. eine Suspension aus Blei- und Oxidphase in das untere Ende (7) ein. In der mit (a) bezeichneten Zone des Rohres (5) erfolgt eine Beruhigung der eingetretenen Suspension ein. In der Zone (b) erfolgt eine Entmischung von spezifisch schwererer flüssiger Phase und spezifisch leichterer Phase. Die spezifisch schwerere flüssige Phase sinkt aus dem Rohr (5) wieder in die Suspension (2) ab, die spezifisch leichtere Phase steigt im Rohr (5) auf, sammelt sich in der Zone (c) und fließt aus dem oberen Ende (6) über die Ablaufrinne (12) aus. Auf dem Reaktionsgefäß (1) ist ein abnehmbarer Deckel (13) mit einer Leitung (14) zum Anschluß an eine Absaugung (9) angeordnet. Das Rohr (5) ist mit Abstandshaltern (15) (Fig. 2) ausgerüstet, die an der Innenwand des Reaktionsgefäßes (1) anliegen. Das obere offene Ende (6) des Rohres (5) kann von einer Haube (16) abgedeckt sein, die an der Seite der Ablaufrinne eine Öffnung hat. Der in Fig. 3 dargestellte Schnitt entlang der Linie A-A zeigt beispielhaft das Verhältnis des Querschnitts des Rohres (5) zu dem Querschnitt der ausgebildeten Verbreiterung (10) im unteren Bereich des Rohres (5). In Fig. 4 wird ein Reaktionsgefäß (1) dargestellt, wobei die abgegrenzte Beruhigungszone durch ein vertikal auf dem Boden des Gefäßes (1) angeordnetes Rohr (17) gebildet wird und die Ablaufrinne des Rohrs (17) ein Ventil (18) aufweist. In Fig. 5 wird ein Reaktionsgefäß (1) dargestellt, wobei die abgegrenzte Beruhigungszone aus einem Siphon (19) besteht, dessen einer Schenkel (20) vertikal mit der Öffnung nach oben in der Suspension angeordnet ist und dessen anderer Schenkel f21. über den Rand des Reaktionsgefäßes (1) als Ablauf (22) angeordner. ist. Ein als Bleischmelzkessel ausgestattetes Reaktionsgefäß (1) hat einen Durchmesser von 3,0 m, eine Höhe von 2,5 und enthält ca, 140 t Bleischmelze. Das Rohr (5) hat eine Länge von 110 cm vom unteren Ende (7) bis zum oberen Ende (6). Der Durchmesser des Rohres (5) beträgt 20 cm und der Durchmesser der Verbreiterung (10) beträgt 50 cm.
Beispiele:
Beispiel 1
In einem gerührten Behälter wurden 140 t entkupfertes Werkblei mi 0,38 Gew.-% Sb und 2900 g/t Ag durch Einleiten von technisch reinem Sauerstoff nach der beschriebenen Erfindung raffiniert. De Abstrich lief nach 25 Minuten in einen Tiegel ab. Nach 85 Minuten betrug der Restgehalt des Sb im Pb 0,06 Gew.-%. Die Arbeitstemperatur lag im Bereich von 600 bis 650°C, der Sauerstoffverbrauch bei 130 Nm . Es wurden 1530 kg Abstrich mit 27,5 Gew.-% Sb und < 10 g/t Ag abgezogen.
Beispiel 2
Bei der Raffination eines Behälters mit 130 t Werkblei konnte der Sb-Gehalt durch den Einsatz von 130 Nm3 technischem Sauerstoff innerhalb von 60 Minuten um
0,35 Gew.-% gesenkt werden. Durch den Einsatz der beschriebenen Erfindung gelang es, 96 Gew.-% des oxidierten Antimons als Abstrich vom Kessel abzuziehen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Trennung einer spezifisch leichteren Phase von einer spezifisch schwereren flüssigen Phase, wobei eine Suspension in einem Reaktionsgefäß gerührt wird, Suspension in das untere Ende eines unten und oben offenen Rohrs eintritt, das obere Ende des Rohrs über der Oberfläche der Suspension liegt, die Phasen sich im Rohr trennen, die spezifisch leichtere Phase aus dem oberen Ende des Rohrs entfernt wird, die spezifisch schwerere flüssige Phase durch das untere Ende des Rohrs in die Suspension zurückfließt und spezifisch schwerere flüssige Phase aus dem Reaktionsgefäß abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Rohr am Rande des Gefäßes angeordnet ist und Suspension mit einem in der Mitte des Gefäßes angeordneten Rührer innig vermischt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei mindestens ein Reagenz in die Suspension von dem Rohr räumlich getrennt im abwärts gerichteten Teil der durch das Rühren erzeugten Strömung eingeleitet wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei Suspension von oben in eine in der Suspension angeordneten abgegrenzten Beruhigungszone eintritt, die Suspension sich in Phasen trennt, die spezifisch leichtere Phase in die Suspension zurückgeleitet wird und die spezifisch schwerere flüssige Phase kontinuierlich abgezogen wird und Ausgangsmaterial kontinuierlich in die Suspension zugegeben wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei das Rohr in das Reaktionsgefäß nach Reaktionsbeginn eingesetzt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei das Rohr in das Reaktionsgefäß nach vollständigem Ablauf der Reaktion eingesetzt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei die Temperatur Reaktionsgefäß durch Zugabe von Ausgangsmaterial konstant gehalten wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, wobei als Ausgangsmaterial Werkblei oder Blei mit einem oder mehreren Metallen wie Sb, As, Sn, Tl, Zn, Ca und Mg und ein oder mehrere Reagenzien wie Sauerstoffhaltige Gase, Sauerstoffhaltige Verbindungen, chlorhaltige Gase und chlorhaltige Verbindungen eingesetzt werden.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einem Reaktionsgefäß (1) mit einer Rührvorrichtung (3), einer Einleitung (4) für Reagenzien und einem Rohr (5) mit offenem oberen Ende (6) und offenem unteren Ende (7), wobei das obere Ende (6) des Rohrs (5) über der Oberfläche (8) der Suspension (2) angeordnet ist und eine Abzugseinrichtung (9) für die spezifisch leichtere Phase aufweist und das untere Ende (7) des Rohrs (5) als Eintrittsöffnung für die Suspension ausgestaltet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der das untere Ende (7) des Rohrs (5) mit einer Verbreiterung (10) ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 oder 10, bei der auf dem Boden des Reaktionsgefäßes (1) ein in das Reaktionsgefäß (1) hineinragendes Rohr (17) mit einem Ventil (18) angeordnet ist
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 oder 10, bei der am Boden des Reaktionsgefäßes (1) ein Siphon (19) angeordnet ist, dessen einer Schenkel (20) vertikal mit der Öffnung nach oben in der Suspension (2) angeordnet ist und dessen anderer Schenkel (21) über den Rand des Reaktionsgefäßes als Ablauf angeordnet ist.
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