JPS6055573B2 - 気体状混合物の分離方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属及び／或は金属と非金属との中間元素（以
下半金属と称する）の蒸気を含有する気体状混合物の分
離方法に関する。

この種の気体状混合物（以下「混合気」と称す）は例え
ば水素化物、窒化物、硫化物、ハロゲン化物の熱分解操
作や、水素、水性ガス、発生炉ガス、天然ガス、その他
のガス還元剤及び例えば燃料油、石炭とコークス、又は
石油コークスの如き液体又は固体還元剤による酸化物の
還元過程中に形成される。簡略にするために、上述の如
き過程を以下に通常「還元」と称す。これ等の過程はた
とえ他の気体物質との機械的混合であつても常に元素の
金属又は元素の半金属の蒸気の形成を伴うからである。
更に、簡略のために、周期表の第１族及び第２族の金属
を含む金属と半金属、又それらの混合物を以下「金属」
と称し、これらの対応する化合物及びこれらの化合物の
混合物を「化合物」と称す。

又、簡略にするために、元素の金属の蒸気と混合する気
体状物質を以下「気体」と称す。

この種の気体状物質は、例えば、ＣＯＮＣＯ、、Ｈ２Ｏ
）５０２、Ｈ、Ｓ）ｑ）Ｎ２、イオウガス、気体状低ハ
ロゲン化合物、酸化物、硫化物の如きものであり、又飽
和気体状金属及び半金属化合物等てある。従来、たとえ
ば金属を回収するために、固体、液体又は気体状のカー
ボン含有及び水素含有物質による酸化物の還元により生
ずる混合気内に存在する元素の金属蒸気を分離する試み
が行われたが経済的には失敗であつた。例えば、マグネ
シウムＭｇ蒸気と一酸化炭素ＣＯとの混合気の急冷は僅
かに一部のみ成功したが、大部分のＭｇ蒸気がＣＯによ
つて再び酸化されて酸化マグネシウムになるため決して
経済的ではなかつた。これは、例えば還元により形成さ
れ、金属蒸気と例えばＣＯｌＣＯ２、Ｈ２Ｏの如き他の
還元生成物とより成る混合気を冷却した場合、温度依存
性の熱力学的蒸気一気体の平衡状態が反対となり、多く
の場合カーボンブラックが同時に形成されるけれども、
金属蒸気が再酸化して金属酸化物になるためである。従
つて、か）る混合気を急冷すると、不経済な程大量の酸
化物により汚染された金属粉を常に形成することになる
。これは又、如何なる他の逆転し易い温度依存性気体一
金属蒸気の平衡状態にも同様にあてはまるものである。
それ故、以上の方法は技術的及び経済的理由により工業
上の規模で実施して決して成功することができなかつた
。他の周知の方法においては、例えば炭素熱還元に於て
生成される如き金属蒸気を含有する熱い混合気が、分離
すべき金属蒸気の相対的凝縮レベル以下の温度で一層冷
い金属融成物により急冷される。

この方法に於ては、先ず金属蒸気が凝縮し、次にこの凝
縮物（例えば小滴を含むミスト）が溶融冷却用金属によ
り液体合金を生成する一方、収獲すべき金属の一部が再
び元の金属酸化物に再生される。この金属生成高は十分
ではない。多くの刊行物に見られる「吸収」なる語は正
しく使用されていないことに注目すべきである。

物理及び化学に於て、「吸収」は気体を液体及び固体に
よつて吸収すること、例えば、炭酸ガスを水により又は
マグネシウム蒸気を溶融すずにより吸；収することを意
味する。之と反対に、細滴より成るミスト又は煙霧体を
液体（溶融体）で吸収することは「吸収」ではなく混合
又は溶解処置に過ぎない。マグネシウム蒸気を含有する
混合気から一酸化ｚ炭素を分離する他の周知の方法に於
て、混合気を金属炭化物と接触させ、一酸化炭素により
炭化物粒子表面が酸化されて炭素が沈積し、金属酸化物
を生成する。

次に炭化物粒子が沈積炭素により再生され炭化物を生成
する。酸化物一炭化物混合体の形成、得られたマグネシ
ウム蒸気内に熱力学的理由により残されたＣＯの残滓、
及び固体の可成りな過熱及び過冷により、この提案され
た方法は技術的にも又経済的にも実施不可能である。多
数の金属を得る方法として溶融物電解による金属の回収
が最後に残された方法である。これらの方法は、今日殆
んどアルミニューム、マグネシウム、その他多くの金属
の大規模な回収に専ら用）いられているが、その欠点は
特に容積一時間の収量の不良、高価な電気設備及び大量
の電気エネルギ消費に存する。それ故、本発明の目的は
吸収剤（固体又は液体の金属及び金属塩）と接触させる
ことにより混合気（化合物還元中に形成され元素の金属
及び／又は元素の半金属の蒸気を含有する）を簡単に且
つ経済的に分離して特に電気エネルギを節約するように
なした方法を提供して上述の欠点を除去することである
。

本発明に依れば、この目的は混合気を、好ましくは溶融
物の形状をなし金属蒸気を吸収し得る吸収剤と、この吸
収剤が金属蒸気を気相から直接吸収する如き熱力学的状
態の下に接触させることにより達成される。

実際に用いられる特殊な方法によれば、元素の金属及び
／又は元素の半金属の蒸気が大量に又は完全に吸収剤（
固体又は液体の金属及び金属塩）内に吸収される一方、
他の気体成分が吸収されないことが判明した。

それ故本発明に係る方法を用いる場合、混合気に含有さ
れる金属蒸気は吸収剤への吸収の途中及び吸収中も気体
状に保持されなければならない。

本発明の方法の適用に際して、混合気は通常その生成中
に呈する熱力学的状態で吸収段階に達する。圧力又は温
度を変えることにより、又は気相がそのま）の状態を保
つように混合気の組成を変えることにより何等かの温度
変化又は圧力変化が起こる場合には熱力学的状態を考慮
に入れなければならない。即ち、本発明による金属蒸気
の吸収は常に分離すべき金属蒸気の凝縮レベル以上の温
度（吸収温度）において実施される。凝縮νベルとは、
気体又は蒸気がその分圧によつて凝縮して液体又は固体
になる温度を意味する。通常の凝縮レベルは、特殊な場
合の温度、即ち気体又は蒸気が１気圧の分圧で凝縮する
温度である。必要な定量的温度及び圧力の状態は現在如
何なる可逆性平衡状態及び混合気に対しても知られてい
る手段を用いて熱力学的に計算され、そして実験的に決
定される。本発明による方法と反対に、従来方法におい
て分離すべき高温金属蒸気は一層低温の金属（例えば泡
状又は小滴状）の周囲及びその表面近くに凝縮する。

混合気はこの金属と接触して液体又は固体金属を形成す
る。この方法において、気相から直接金属に分離される
べき金属蒸気の吸収は本来不可能であるが、これは気体
状金属の沸点よりはるかに低く又はその融点より低くな
るまで冷却するためにそれが金属中に吸収される前に先
ず常に液相又は固相領域を通過しなければならないから
である。本発明に用いられる吸収剤は作動温度における
非常に低い蒸気圧と共に、吸収すべき金属に対し出来る
限り高い「吸収能力」（合金親和力、化学親和力）を持
つべきであり、更に溶融物の形体で使用する場合には技
術的理由のために出来る限り低い融点を持つべきであり
、又その上吸熱還元反応における熱の伝播に使用する場
合には出来る限り高い熱容量及び／或は蒸発エンタルピ
ーを持つべきであり、最後に経済的理由のために生産価
格を最低にすべきである。

多くの場合、これらの必要条件により、いくつかの金属
及び／或は半金属をその化学、物理、熱力学的性質及び
それらの価格に従つて互いに結合せしめる必要性が生じ
る。金属蒸気の吸収のため本発明において用いられる各
種金属、金属及び半金属の塩、及び半金属、又それらの
いわゆる混合物、溶液、合金、化合物を以下簡単のため
「吸収剤」と称する。吸収剤を例えば小さなビーズ玉、
ラツシヒ・リング（Ｒａｓｃｈｉｇｒｉｎｇ）、束ね管
の如き固体形状か、液体状又は気体状の形体で用いても
よい。

出来る限り発生機（Ｓｔａｔｕｓｎａｓｃｅｎｄｉ）に
おいて、反応物が互いに密に混合し旋回して細かく分布
された状態になると、化学反応及び物理反応が促進され
ることが知られている。

従つて、化合物を吸収剤と共に還元中に、即ち混合気を
その生成中に強力に旋回せしめることは有益である。か
くして金属蒸気の吸収は促進され、他の吸収室の必要が
なくなる。既に生成されている混合気からの金属蒸気の
分離中、その分離が吸収剤と向流的に生ずるので、混合
気内の金属蒸気の量が減少する。

その結果、化合物の再生の傾向が減少するので、吸収中
又は吸収路に沿つて化合物を再生せずに温度を減少させ
ることができる。従つて、混合気の全分離を還元温度に
て実施することは絶対的に重要ではない。然し混合気内
の化合物の如何なる再生も、混合気と接触したときの吸
収剤の温度が少く共混合気のその形成中の温度と同程度
の場合には確実に避けられる。吸熱還元反応において、
反応物及び随意ではあるが吸収剤も又、装置が加熱され
ない時は冷却することが知られている。

熱を周知の方法で、例えば電気エネルギを用い、又は燃
料を用いて加えてもよい。しかし、装置を簡単にし又使
用材料の問題を避けるために、本発明によれば、還元に
より生成される間混合気を吸収剤と接触させてその熱含
量を少く共一部還元温度の維持のために用いるようにな
すことが好ましい。本発明に依れば、その蒸発熱を利用
する時は少量の吸収剤で間に合わせることができる。

それ故、本発明の他の特徴は還元により生成される間混
合気を凝縮された気体状の少く共一部の吸収剤と接触さ
せることである。吸収剤を分離に用いる前に熱するため
に、周知の方法て間接的に加熱するようになしてもよい
。

即ち、容器の壁を通してバーナの煙ガス及び焔ガスを加
え、又電気抵抗加熱素子からの輻射により、又は誘導加
熱により、又は直接電気抵抗加熱により、又は任意の他
の方法により加熱する。熱の伝導及び装置の費用に関す
る限り、本発明に依れば、吸収剤を分離前に煙ガス及び
焔ガスと直接接触させて加熱し、又燃焼中は燃料と空気
又は酸素との混合比を調節して吸収剤を酸化しないよう
になし、又は必要な量の還元ガスを煙及び焔ガスに加え
ることは特に有益である。混合気から吸収された金属の
回収を希望する場合には、好ましくは圧力を減少するこ
とにより及”び／又は温度を増加することによつて脱離
させ又は精留により周知の方法で吸収金属を吸収剤から
除去し、それにより生じた金属蒸気を冷して液体又は固
体状の何れかの金属を得ることができる。

しかし、吸収金属と吸収剤との溶液を他に合金として又
は化学試薬（例えば、あわコンクリート等を作るための
膨張剤の如き粗金属溶融物を脱酸するためのもの）とし
て用いてもよい。分離に引続き、吸収金属及び吸収剤の
全溶液から脱離させるか、或はその一部のみ（例えば合
金及び／或は化学試料）を使用し残りをガス放出させて
からその分離用又は他の混合気の分離用に吸収剤を再使
用するかの何れかをなすことができる。

還元反応からの大部分の廃ガスには大量のＣＯ及びＨ２
を含んでいる。

それ故、本発明に依れば、分離に引続き、もし吸収され
ない廃ガス又はこの廃ガスの一部を燃料として用い及び
／或はその他の部分を化学試料（例えばアンモニアＮＨ
３又はプラスチックの合成のための還元剤の如きもの）
として用いる時はその方法の経済価値が増加する。もし
吸収剤が還元中生成される気体により化学的に侵される
とすると、この化学的侵害の防止用気体の適当量を還元
中か又はその後の何れかにおいて混合気の生成中にそれ
に加えることによりこの影響を避けることができる。

蒸留過程において、吸収剤を離れる気体には少量の吸収
金属が蒸気の形体で含まれている。

本発明によれば、還元中及び／又はその後混合気をその
生成中に吸収剤と向流接触させることによりこれを避け
ることができる。新鮮な吸収剤は金属蒸気の最後の痕跡
を向流的に吸収し、吸収路に沿つて混合気よりの金属が
増加し、装置が吸収金属で飽和される。本発明に依れば
、向流過程を再循還過程と結合することは特に有益であ
る。

混合気は還元中及び／又は還元後その形成につれて吸収
剤と連続的に向流接触する。吸収剤は連続的に脱離され
、随意に連続して向流的に直接又は間接に加熱され、．
又連続的に吸収のために再使用される。例えばコークス
又は石炭の如き固体を還元に用い、及び／又は吸収剤の
直接加熱に用いる場合、吸収剤は、混合気により捕捉さ
れた飛散粉末から又は還元反応物及び／又は煙ガスと接
触して、固・体還元剤及び／又は燃料の鉱物成分より発
散する少量の金属、例えば鉄、アルミニウム、ケイ素、
アルカリ金属及びアルカリ土類金属を吸収する。

特に吸収剤が再循環する場合に、有害な物質の蓄積及び
濃縮を避けるために、吸収剤は周知の方法により不純物
を周期的に或は連続的に解放し、遂に無害の残留物のみ
を残すようになす。例えば、アルカリ金属及びアルカリ
土類金属は脱離によつて除去され、アルミニウム及びケ
イ素はハロゲン又はノ田ゲ７化物の作用によつて蒸発さ
れ、また鉄は空気で酸化されて固体酸化鉄は吸収剤から
分離される。本発明を次の各実施例により示す。

ノ実施例１ 酸化ナトリウムＮａ２Ｏを１０００Ｃで炭素により還元
して次の如き組成を有する混合気を生成する。

体積比６４．２１２％のＮａ蒸気及び体積比３５．７８
８％のＣＯ 反応圧は３．５気圧である。

還元後この混合気を吸収剤として１０３０′Ｃに加熱し
た溶融鉛と向流接触させる。吸収剤がＮａ蒸気を吸収す
る一方、純粋なＣＯは逃散する。次の組成を有する溶融
物が得られて１０５ＣｆＣ／０．１気圧（７６トル）に
て精留塔内″で脱離される。重量比８３％の鉛Ｐｂ及び 重量比１７％のＮａ 精留塔から逃散したＮａ蒸気は凝縮され、少量のナトリ
ウム残滓を含む鉛溶融物を、ＣＯからＮａ蒸気を分離す
るための吸収剤として再使用する。

実施例２５０Ｌ１ｈの焼成マグネサイトを数室より成る
塔内で３３０００ＮボＩｈの天然ガス（体積比８５％の
メタンＣＨ４と体積比１５％の窒素ガスＮ２）により１
６５０℃において連続的に還元する。

マグネサイト粉末と天然ガスの分解生成物との混合物が
上方に流れる間、２７６３０Ｎ７Ｆｔ′Ｉｈのマグネシ
ウム蒸気と、２７６４０ＮボＩｈの一酸化炭素と、５５
３５０Ｎイ１ｈの水素と、４９５０ＮイＩｈの窒素との
混合気が生成される。

重量比４２．８％の鉛と重量比５７．２％のすすとより
成る３３０イＩｈの吸収剤を温度１８４０Ｃにて加熱し
た後各室内を連続して向流的に（下方に）通過させる。
更に他の量の吸収剤は各個室間に分布された１０６７０
０Ｎ７７ｔ′Ｉｈの高温鉛蒸気の形体で温度１８４０Ｃ
にて導入される。温度１６５Ｃ）ＣにてマグネシアＭｇ
Ｏを天然ガスにより還元する間の反応圧は約０．５気圧
である。

鉛蒸気の導入により作動圧力が約１気圧に達する。鉛蒸
気と鉛−すず（Ｐｂ／Ｓｎ）溶融物とが還元温度にまで
冷やされ、鉛蒸気は液体鉛に凝縮する。鉛蒸気の蒸発熱
及び鉛蒸気とＰｂ／Ｓｎ溶融物との顕熱とにより還元に
必要な熱が供給され、全Ｐｂ／Ｓｎ溶融物はマグネシウ
ム蒸気を混合気よりそれが形成されるにつれて直接吸収
し、ＣＯｌ鴇、Ｎ２は塔の最上部から放出される。体積
比４．４％のＭｇｌ体積比招。

５％のＳｎ及び体積比４７．１％のＰｂより成る４５０
イＩｈの溶融物は塔の下端から連続的に流出する。

還元及び吸収の間の塔の各室内の蒸気圧が約１気圧に達
するので、溶融物は僅かに１０トルの圧力下で精留塔内
に脱離され、３０ｔ１ｈ（７）Ｍ？気は連続的に溶融物
から逃散する。Ｍｇ蒸気は７２０℃まで冷却されて操作
中に液化する。ガス放出の期間中、溶融物は重量比約０
．０１％のＭｇの残滓を残し、この残滓は再循環過程中
に連続的に捕捉される。

溶融物は再び１８４０℃まで連続的に加熱され、１０６
７００Ｎイ１ｈの鉛が再び蒸発する。上述した如く、鉛
蒸気と残りの溶融物は再び塔内に導入される。溶融物を
加熱し鉛を蒸発させるために８７９４０ＮｄＩｈの（Ｃ
Ｏ＋Ｈ２＋Ｎ２）が混合気の分離中連続的に逃散し、更
に１９０００ＮｄＩｈの天然ガスがガスバーナ内で空気
と共に燃焼する。燃焼前に、空気を放射換熱器内で温度
が１９０（代）のガスバーナの煙ガスにより加熱する。
例えば鉄、アルミニウム、シリコン、カルシウム、ナト
リウム、カリウムの如き焼成マグネサイトから発散する
不純物は再循環（加熱一吸収一放出一加熱）されたＰｂ
−Ｓ橢融物内に溜まる。

溶融物は必要に応じて１０００℃まで周期的に冷却され
、空気と共に処理されてＦｅ３Ｏ４、Ａ］２０３、Ｓｌ
Ｏ２、ＣａＯ，．ＭｇＯ，．Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏの混合酸
化物を生成する。これらは液状Ｐｂ−Ｓ橢融物上の殼と
して流れて分離される。純粋ＭｇＯの天然ガスによる還
元の間生成される混合気は勿論本発明により分離するこ
．とができる。

これは、吸収剤内に不純物が蓄積されないので実施例２
により吸収剤を清浄化する必要がないという他の特色を
提供している。純ＭｇＯは例えば、純塩化アルミニウム
を還元して引続き生ずるＭｇＣＩ２の燃焼の際に得られ
、或は純Ａ］２０３を！冑にて還元して純アルミニウム
を生成する際に得られる。

上述の如き方法は現在極めて重要であるが、これは例え
ば、（１）Ａｌ２Ｏ３のＭｇによる還元（Ａｌ及びにρ
を生成）、（２）ＭｇＯの天然ガスによる還元（Ｍｇ蒸
気及びＣＯを生成）、（３）本発明によるＭｇ．ｌ５Ｃ
Ｏとの分離、（４）Ａｌ２Ｏ３のＭｇによる還元より成
る再循環過程において、本発明による方法により、例え
ばＭｎ，．Ｃｒ．．Ａｌ．．Ｔｉ．，Ｚｒの如き実質的
に非還元性を有する金属を驚く程経済的に回収”し得る
からである。

もし実施例２によりＭｇＯの吸熱還元に必要な熱が従来
の様に供給され、又純鉛が混合気（Ｍｇ蒸気十鴇＋ＣＯ
＋Ｎ２）の分離に用いられるとすると、１２００７７ｔ
′１ｈ（７）Ｐｂ溶融物が３０ｔ１ｈ０）Ｍｇ蒸気の吸
収に必要となるであろう。

もし純すずが用いられるとすると、僅かに３００イＩｈ
（：１）Ｓｎ溶融物の導入が必要となるだろう。何とな
れば、Ｍｇの通常の分圧下にあつてすずは鉛よりも可成
り多くのマグネシウムを吸収することができるからであ
る。もし必要な熱が吸収剤の溶融物により供給されたと
すると、８５８０ｄ１ｈの鉛（１７３０℃）か又は３１
５０ポ１ｈのすず（１師旬）が必要であつたであろう（
鉛の沸点は１７５（代）である）。しかし、もし実施例
２の如く凝縮鉛蒸気をＭｇＯの還元用熱源として用いる
ならば、更に又もし溶融すずを主吸収剤として用いるな
らば、Ｐｂ−Ｓｎ溶融物が吸収剤として生成される。

技術的観点より見れば、ＭｇＯの吸熱還元用の熱供給問
題はこの様にうまく解決される。もし分離に引続きマグ
ネシウムが溶融物から除去され、又溶融物が再び１８４
０Ｃまで加熱されるならば、この場合、一般の温度、圧
力、活性状態に基いて、鉛の一部が溶融物内に残り再循
環過程内ですずと共に連続的に循還するけれども、鉛蒸
気が再び生成される。これより、液状吸収剤として重量
比４２．８％のＰｂ及び重量比５７．２％のＳｎを含有
する３３０イＩｈのＰｂ−Ｓｎ溶融物及び更に他の量の
吸収剤及び熱担体としての１０６７００ＮＩＩｈｆ）凝
縮した鉛蒸気の最適供給が生じ、併せて還元装置の分離
加熱の必要がなくなる。実施例３１０００Ｃにおいて炭
素によつて酸化亜鉛を還元する際、次の組成の混合気が
生成される。

即ち、体積比５０．３７％の亜鉛Ｚｎ蒸気、体積比４８
．８９％の一酸化炭素ＣＯ、及び体積比０．７４％の炭
酸ガスＣＯ２この混合気を吸収室において鋼体（吸収剤
として）に接触せしめる。

鋼が亜鉛蒸気を吸収する一方、ＣＯ及びＣＯ２より成る
無亜鉛廃ガスが吸収室より逃散する。亜鉛は重量比７０
％まで鋼体の表面内に吸収されるが、この量は１ミリメ
ートルの厚さの外層の内方に進むに従つて亜鉛が０％に
なるまで減少する。実施例４ １７５０℃において低硫化石油コークスによりＭｎＯを
還元する際に、体積比５０％のマンガン蒸気と体積比５
０％のＣＯとより成る混合気が生成される。

反応圧が０．洩圧に過ぎないので、この圧力又は作動圧
力としてのより低い圧力を真空排気により作らなければ
ならないであろう。１気圧の作動圧力に達するために窒
素を加えることは技術的には容易である。

この場合混合気は体積比１５％のＣＯと、 体積比１５％のＭｎ蒸気と、 体積比７０％のＮ２とより成る。

窒素は加圧下の水洗によつてＣＯ２やＳＯ２や蒸気から
解放されたバーナの煙ガスの一部から得られる。

次に高温煙ガスによりこれを向流熱交換器内で１６５０
℃まで加熱し、ＣＯ−マンガン蒸気の混合ガスにそれが
ＭｎＯ一石油コークスの混合物から生成される間に加え
る。混合気は重量珊２％のアンチモンＳｂと重量比１８
％のアルミニウムＡ１とより成る溶融物内を通過する。

アンチモンはマンガンに対して特に高い溶媒作用をなす
ので、アルミニウムを加えることによりアンチモンの煮
沸除去を防止する。因にアンチモンの通常の沸点は１６
３５℃である。混合気はＳｂ−に溶融物に分離され、一
方ではＳＯ２の痕跡を含むＣＯ及びＮ２のガスを提供し
、他方では重量比４０％のマンガンを含むＳｂ−Ａ１溶
融物を提供することになる。マンガンは精留塔内でＳｂ
−ＡＩ溶融物から除去される。実施例５ 炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）を炭素で還元して次の組成
を有する混合気を得る。

体積比６０％のＣＯ及び 体積比４０％のＫ蒸気 １１００℃にて反応圧は１．６７気圧で、その分圧は次
の如くなる。

Ｐ３＝１．０ＣＪ玉 ＰＫ＝０．６７気圧 １００（代）における還元の結果反応圧は０．５吻圧の
みとなり、その分圧は次の如くなる。

゜Ｐ０。

＝０．お気圧ＰＫ＝０．坐気圧 １１００Ｃにて形成される混合気は、Ｋ蒸気を定量的に
分離するために、４５モル％のＢａＣｌ２及び０．５５
”モル％のＫＣｌより成る共融塩融成物により１０００
℃にて処理すべきである。

Ｋ蒸気の再酸化を防止するために、１１００Ｃで形成さ
れる混合気が１０００′Ｃの溶融塩と接触する時０．５
５気圧以下の圧力を受ける様にこれを吸収しなければな
らない。

この結果、Ｋ蒸気は０．５気圧の全圧力を受ける時溶融
塩により凝縮なしに、即ち気体状態から直接吸収され、
ＣＯが余剰気体として逃散する。この生成物は重量比１
８．５７％のカリウムを有する溶融塩中のカリウム溶液
である。この溶液は吸収室より除去されてから６６０℃
にまで冷却し、その結果液体カリウムが元素の形体で沈
澱する。これは最初は、遠心処理により溶融カリウムが
得られる乳濁液である。このカリウムは溶融塩上に浮び
簡単に分離でき、溶融塩は循環過程中に１００（代）に
達し、これを再使用してカリウム蒸気を混合気から直接
吸収により分離し、混合気は１１００′Ｃにおいて炭素
を用いてＫ２ＣＯ３を還元して形成される。１気圧以上
か以下か又はそれと等しい反応圧力は還元反応物の熱力
学的性質と還元温度との両者に従つて調節される。

本発明による混合気の分離はその作動圧力が１気圧より
あまり低くない時には技術的に一層容易に実施できるの
で、還元中及び／又は還元後に形成される間その混合気
に対し、或る量の気体をその必要な作動圧力に達した時
の金属蒸気一気体平衡に余りにも反対の影響を与えない
程度に加えることは有益である。実施例２において、（
Ｍｇ蒸気＋ＣＯ＋鴇＋Ｎ２）の混合気の反応圧力が約０
．５気圧であり、この圧力が鉛蒸気の導入により約１気
圧の作動圧力に増加することを指摘した。

もしこの鉛蒸気が導入されないとすると、又もしこの混
合気の分離が例えば１気圧の作動圧力で実施されるとす
ると、例えば混合気の１Ｎイ当り１Ｎイのハロゲン、ア
ルゴン又は亜鉛蒸気を導入する必要がある。予期した如
く、還元後、即ち還元反応物の存在なしに吸収剤を混合
気に接触させる時、金属蒸気がその分圧に熱力学的に対
応する量だけ、この金属のその純粋な形体における蒸気
圧に対応する量だけ、及び吸収温度における吸収剤内の
活性に対応する量だけ吸収されることが分かつた。

しかしながら、もし吸収剤が混合気と、それが還元中生
成されている間に、即ち還元反応物の存在の下に接触し
、次にできる限り速かに除去されると、熱力学の法則に
対応する量よりもはるかに大量の吸収金属蒸気を含むこ
とになる。

従つて本発明の一つの重要な特色は、・混合気をその還
元中の生成の間てきる限り短時間だけ吸収剤と接触させ
ることである。吸収剤が通常の作動温度において可成り
の蒸気圧を持つてその大部分の蒸気を非吸収廃ガスによ
つて捕捉する場合、廃気管は廃ガスの冷却と吸収剤蒸気
の濃縮とにより最初は皮殼形成せられ、最後は閉塞せら
れる。

これは吸収金属を煙ガス又は焔ガスで直接加熱すること
に相当する。本発明に依れば、この危険は廃ガス及び煙
ガスを吸収剤からの放出後凝縮器を通すことにより未然
に防止される。この凝縮器から凝縮物が吸収金属に戻る
か、又は機械的に、物理的に又は化学的に（例えばけず
り器により、融解により、又は塩素を蒸発させることに
より）除去される。凝縮器内の廃ガスより除去した熱、
及び吸収剤を加熱するバーナよりの煙ガスの熱含量、並
びに脱離中蒸発する金属の凝縮中に逃散する熱（これら
をまとめて「廃熱」と総称する）を本方法のために極力
再生するために、本発明に従つて、バーナ用空気及び／
或は燃料及び／或は還元剤及び／或は還元すべき化合物
を燃焼成は還元のために用いる前に廃熱により周知の方
法（例えば向流熱交換器）を用いて加熱する。

かくして、追加燃料の要求を最小に保ち、本発明に係る
方法の経済性を確実に最大になす。本発明に係る方法の
費用は驚く程低く又電気エネルギの消費は最小で、これ
は吸収剤及び吸熱的に反応する還元混合物が電気エネル
ギによつて完全に又は一部加熱されない場合の方法の処
理費用に専ら相当する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 化合物の還元の間に元素の金属及び／又は半金属の
   蒸気と他の気体状成分とが生成され、化合物と還元剤を
   含む系と前記金属蒸気及び／又は半金属蒸気と他の気体
   状成分を含む系とが温度及び圧力について可逆性化学−
   熱力学的平衡にある気体状混合物から、前記他の気体状
   成分を残留気体として残留させる一方、前記金属蒸気及
   び／又は半金属蒸気を気体状態から直接吸収することに
   よつて前記金属蒸気及び／又は半金属蒸気を分離する方
   法において、上記金属蒸気及び／又は半金属蒸気が元の
   化合物に再生成できないようなかつ上記気体状混合物が
   吸収段階に到達されるような温度及び圧力条件、即ち熱
   力学的条件の下で、前記気体状混合物を液体又は固体の
   吸収剤金属又は金属塩に接触させることを特徴とする気
   体状混合物の分離方法。