MX2012004941A

MX2012004941A - Metodo y aparato para condensar vapores de metal y otros vapores.

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Publication number: MX2012004941A
Application number: MX2012004941A
Authority: MX
Inventors: Jens Soenderberg Frederiksen; Peter Saxby; Jean-Raymond Boulle; Robert R Odle
Original assignee: Magnesium Silica Ltd
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-09-28
Also published as: KR20120124057A; US9163298B2; US20160153065A1; AU2010311168B2; BR112012009931B1; IL219365A; CL2012001105A1; CA2778396C; JP5909189B2; CU20120068A7; AU2016222430A1; CN102597279A; GB0918847D0; KR101742741B1; IL219365A0; BR112012009931A2; EP2494082B1; JP2013508559A; CU24071B1; US9970076B2

Abstract

La presente invención se refiere a la condensación de compuestos o elementos en fase vapor, típicamente metales tales como el magnesio, obtenidos mediante procesos de reducción. Estos incluyen procesos metalotérmicos y carbotérmicos. Se describe un método para condensar un vapor de metal que comprende: proporcionar una corriente de gas que comprende el vapor, pasar la corriente de gas hacia dentro de una cámara de condensación mediante una tobera que tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor de metal se acelera dentro de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce así que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, en donde el haz de gotitas o partículas se dirige para que impacte en una superficie de un medio de recolección líquido. También se describe un aparato para la ejecución del método.

Description

Método y aparato para condensar vapores de metal y otros vapores ANTECEDENTES La presente invención se refiere a la condensación de compuestos o elementos en fase vapor, típicamente metales tales como el magnesio, obtenidos mediante procesos de reducción. Estos incluyen procesos metalotérmicos y carbotérmicos. La invención se relaciona en particular con un proceso y un aparato para condensar y recolectar vapores de metal y otros vapores mediante el uso de una tobera de expansión.

La extracción de magnesio de sus menas minerales ha sido el tema de estudios científicos y técnicos durante más de cien años. La extracción del metal magnesio ha sido de interés y esfuerzo particular debido a las propiedades de este material metálico como un importante elemento de aleación con aluminio y otros metales. Además, en años recientes, el magnesio se ha hecho importante por derecho propio como un material estructural fuerte, de peso ligero, particularmente en la industria automotriz. El método de extracción ha seguido dos líneas, es decir reducción electrolítica de sales fundidas libres de agua o rutas pirometalúrgicas que involucran la reducción de formas de óxido y carbonato del metal, usando agentes reductores de carbón o metal.

Los problemas técnicos principales en la fabricación del metal magnesio en general no están solamente relacionados con la necesidad de entradas continuas de alta energía debido al potencial de electrodo negativo intrínsecamente fuerte del metal. Para las rutas pirometalúrgicas existe adicionalmente la necesidad de altas temperaturas de reacción para iniciar y mantener el proceso de reducción, el cual sin embargo puede obtenerse con una elección apropiada del tipo de horno. En las rutas pirometalúrgicas, existen dos categorías de reductores: carbón (en reducción carbotérmica) y ciertos metales (en reducción metalotérmica). En los regímenes de altas temperaturas empleados en ambos casos, el metal reducido aparecerá en forma gaseosa, solo como en los procesos metalotérmicos, o junto con monóxido de carbono en las reducciones carbotérmicas. Los agentes reductores típicos son formas sólidas, líquidas o gaseosas de otros metales, carbono, hidrocarburos u otros materiales orgánicamente derivados, e hidrógeno. Cuando el metal reducido coexiste con la forma de óxido del reductor a altas temperaturas, éste puede estabilizarse solamente en forma metálica a temperaturas inferiores cuando se enfría muy rápido por debajo de su punto de fusión.

Un problema inherente de enfriar un gas caliente que contiene el gas reducido en forma metálica y la forma de óxido del reductor, es que la mezcla gaseosa en el enfriamiento invierte la reacción (reacción posterior) de manera que el producto resultante puede revertirse total o parcialmente al óxido del metal y el reductor elemental. Por ejemplo, si se usa carbono como el reductor, la reacción primaria de reducción se da por: C(s) + MgO(s)— > CO(g) + Mg (g) Ec.[1] Esta reacción es favorable en el intervalo de temperaturas de 1600 a 1900°C, dependiendo de la presión total en el gas; esto es válido en el extremo inferior del intervalo de temperaturas por la reducción de la presión del gas mediante evacuación, o mediante la adición de un gas inerte calentado apropiadamente.

Después del enfriamiento del gas, ocurre la siguiente reacción entera o en parte: CO(g) + Mg (g) --> C(s) + MgO(s) Ec.[2] Dado que cualquier reacción química toma un tiempo, los sistemas de condensación para este tipo de procesamiento metalúrgico se basan en un enfriamiento rápido o "instantáneo" de manera que las reacciones inversas se reduzcan a un mínimo. En la técnica se conocen varios métodos para lograr un enfriamiento rápido de un gas; sin embargo, la presente invención hace uso preferentemente de un dispositivo conocido como tobera adiabática de Lavalle, descrita esquemáticamente más adelante en la Figura 6.

Pasando los gases de reacción de la reacción caliente a través de una tobera como se describe en la Figura 6, puede lograrse un rápido enfriamiento como se indica en la Tabla 1 a continuación. Los gases se aceleran a la velocidad del sonido al pasar a través de la tobera. La temperatura del gas cae desde las temperaturas de reacción hasta una temperatura determinada por la presión diferencial a través de la tobera y su geometría, como se conoce en la materia. Este enfriamiento ocurre en el tiempo de permanencia indicado en la tercera columna de la Tabla 1 para varias longitudes de toberas.

Tabla 1.

Tiempos de permanencia de gases en una tobera de diferentes longitudes Cuello de la tobera Velocidad del gas Tiempo de permanencia Longitud (cm) m/s en segundos 1 997.2 1.00282E-05 2 997.2 2.00563E-05 5 997.2 5.01408E-05 997.2 6.01689E-05 0 997.2 0.000100282 5 997.2 0.000150422 0 997.2 0.000200563 * Cp/Cv = 5/3 para gas monoatómico (Mg) *Cp/Cv = 7/5 para gas diatómico (CO) Gamma= Cp/Cv Velocidad del sonido = (gamma * R/nT) /2 , donde R es la constante del gas, t T es la temperatura en grados Kelvin.

La patente de los Estados Unidos 3,761 ,248 describe la producción metalotérmica de magnesio que involucra la condensación de vapor de magnesio desarrollada de un horno en un condensador. La condensación se promueve usando un gas inerte que fluye para extraer el vapor hacia dentro del condensador.

WO 03/048398 describe un método y aparato para condensar vapores de magnesio en el que una corriente de vapor se dirige hacia dentro de un condensador el que tiene una sección inferior de crisol desde la que el magnesio líquido puede derivarse. Una camisa de plomo fundido se usa para enfriar la sección de crisol.

La solicitud de los Estados Unidos 2008/0115626 describe la condensación de vapor de magnesio en un sistema sellado en el que el metal líquido se deriva continuamente desde una porción del crisol.

La patente de los Estados Unidos 5,803,947 describe un método para la producción de magnesio y de óxido de magnesio. Un condensador para la recolección de magnesio líquido se alimenta mediante una tobera convergente/divergente para enfriamiento adiabático supersónico del gas que pasa a través de la tobera. No se ofrecen detalles de la estructura o configuración de la tobera y del condensador, aunque se indica que se usa un ciclón para precipitar partículas arrastradas en un gas portador corriente abajo de la tobera.

Las descripciones de sistemas de enfriamiento adiabático se conocen per se ver por ejemplo "Compressible Fluid Flow" Escrito por Patrick H. Oosthuizen y otros, 1997, ISBN 0-07-048197-0, Editorial McGraw-Hill.

La patente de los Estados Unidos 4,488,904 describe un método en el que un vapor metálico (tal como de magnesio) se dirige a través de una tobera convergente-divergente la que enfría el metal hasta un nivel en el que no tiene lugar la oxidación. El vapor metálico se conduce directa o indirectamente hacia una piscina colectora del metal la que, en el caso de la recolección de magnesio, comprende plomo fundido, bismuto, estaño, antimonio o una mezcla de los mismos. La EP-A-0 124 65 describe igualmente un método para la recolección de metal liquido (magnesio) a partir de vapor mediante una tobera adiabática. En este documento el vapor se recolecta en una piscina de magnesio fundido.

La JP-A-63125627 describe un método de formar de un material compuesto de matriz de metal en el que un vapor de metal se dirige a través de una tobera adiabática. Un gas reactivo se introduce dentro de la tobera de manera que reaccione con el metal y forme un compuesto de partículas metálicas. El compuesto se dirige desde la tobera hacia dentro de una piscina de metal del material de matriz de metal. Por lo tanto se forma una dispersión de las partículas del compuesto metálico en una matriz de metal.

La patente de los Estados Unidos 4,147,534 describe un método para la producción de magnesio (o calcio) en el que un vapor de metal se pasa a través de una tobera adiabática y se dirige sobre una superficie enfriada, la que puede ser en una modalidad una superficie cilindrica giratoria. Las partículas solidificadas de magnesio se raspan de la superficie y caen en un transportador de tornillo que las conduce a un horno para fundir las partículas. El magnesio fundido cae entonces en un depósito de recolección.

La JP-A-62099423 describe un aparato para la recolección de vapor de metal dirigido desde una válvula adiabática. Se proporciona una piscina de recolección con una bandeja perforada o rejilla sobre la que el metal fundido se hace circular de manera que se recolecta el vapor de metal y se reflecta el gas oxidante.

En los procesos del arte anterior los problemas surgen en diferentes áreas. Uno es la oxidación o contaminación de las gotitas o partículas condensadas en la cámara de condensación. Otro es la oxidación o contaminación del metal líquido recolectado desde la tobera, en ambos casos debido a los gases portadores o de reacción presentes en la cámara de condensación.

Otro problema concierne a la eficiente absorción de las partículas o gotitas dentro del volumen líquido cuando en la región localizada del líquido impacta el haz de partículas o gotitas condensadas.

La presente invención en sus varios aspectos busca resolver uno o más de los problemas anteriores de una o más maneras. Las soluciones y otros beneficios de la invención serán evidentes para los expertos a partir de la siguiente descripción de la invención.

Descripción de la presente invención De acuerdo con la presente invención se proporcionan métodos y aparatos para la condensación de vapor, en un vapor de metal particular, como se establece en las reivindicaciones más adelante.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención se proporciona un método para condensar un vapor de metal o un compuesto que contiene metal vaporoso tal como vapor de metal que comprende: proporcionar una corriente de gas que comprende el vapor, pasar la corriente de gas dentro de una cámara de condensación a través de una tobera que tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor de metal se acelera dentro de la tobera y se expande y enfría a la salida de la tobera lo que induce así que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, en donde el haz de gotitas o partículas se dirige para que impacte sobre una superficie de un medio de recolección.

En un aspecto adicional de la invención se proporciona un aparato para condensar el vapor de metal de una fuente de gas que comprende el vapor de metal y uno o más de otros gases, una cámara de condensación alimentada desde la fuente de vapor por una tobera de Lavalle que tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor que entra en la tobera se acelera dentro de la tobera y se expande y enfría a la salida de la tobera lo que induce así que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas solidas en la cámara de condensación, y un baño que comprende un medio de recolección para las gotitas líquidas o partículas, el medio de recolección tiene una porción de superficie expuesta que se dispone de manera que permite a un haz de gotitas o partículas que salen de la tobera impactar en ella.

Además del vapor de metal que se condensa, para el propósito de la presente descripción, otros dos tipos de gases se definen como sigue, un gas reactivo que participa en las reacciones de reducción o que ha sido producto de las reacciones de reducción y un gas portador que se define como cualquier gas adicionado a la fuente de vapor que no reacciona significativamente con los otros gases presentes o con el vapor de metal. Un gas noble inyectado es un ejemplo de un gas portador.

Esta invención se refiere a la captura efectiva de una niebla de metal de una corriente de gas a alta velocidad mediante el impacto de la corriente de gas sobre una sal fundida o un metal fundido. En particular, se refiere a la recolección de vapores de metal desde la salida de baja presión de una tobera de Lavalle para facilitar la recuperación efectiva de metales a partir de una mezcla mineral precursora, la que se trata a temperatura elevada con un agente reductor para obtener el metal seleccionado en forma elemental.

Las gotitas de metal son típicamente una niebla fina con tamaños de gotitas que varían desde partículas de tamaño de aerosol hasta gotitas discretas de hasta 1 mm de diámetro.

La invención se enfoca específicamente en la obtención de metal en forma líquida con el objetivo de facilitar la transferencia del metal recuperado desde un vaso condensador hacia un taller de fundición o aleación sin necesidad de abrir el condensador.

La transferencia puede hacerse mediante el bombeo a intervalos regulares, o continuamente, reduciendo así las pérdidas por reoxidación, facilitando el control ambiental de vapores y gases y la manipulación segura de metales fácilmente oxidables.

En los siguientes párrafos el magnesio se usa como ejemplo de un metal que puede recuperarse de acuerdo con la invención, pero la invención se refiere a todos los otros metales que a altas temperaturas aparecen en forma de vapor lo mismo solos que en combinación con otros gases.

El sistema descrito puede usarse, en principio, para cualquier metal que puede aparecer como vapor metálico después de la reducción, por ejemplo Zn, Hg, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Si, S, y Cd, o combinaciones de los mismos.

El medio de recolección es típicamente un baño de sal fundida o de metal fundido. La sal fundida debe tener preferentemente un peso específico que sea menor que el del metal que se procesa de manera que el metal se sedimente debajo del baño fundido.

Como un ejemplo, las composiciones de sal que cumplen este requisito se dan en la Tabla 1 (a continuación). Además, las densidades de las varias mezclas de sal se muestran también a tres temperaturas diferentes. La densidad del magnesio en este intervalo de temperaturas, de 750°C a 900°C es de 1.584 gm/cc a 1.52 gm/cc, ver Tabla 1. La temperatura del baño de sal se mantiene por encima del punto de fusión del magnesio, que es 650°C.

El baño de metal fundido puede ser del mismo metal que el metal bajo condensación a través de la tobera y por lo tanto tiene un peso especifico idéntico o un metal más ligero que no se mezcla con el metal que se condensa. En la modalidad preferida, el baño contiene una sal fundida que se mantiene típicamente a una temperatura que está por encima del punto de fusión del metal condensado.

El medio de recolección es preferentemente un líquido que se mueve. La niebla de metal de una tobera de Lavalle convencional con su forma simétrica giratoria entrega una forma de cono que colapsa, como se explicará a continuación. Cuando el haz impacta el medio, la superficie del medio se renueva constantemente y las gotitas y partículas calientes se eliminan continuamente. De esta manera, tanto el calor como la masa se transfieren fuera del sitio de impacto de manera que se evita el sobrecalentamiento local y la evaporación del metal.

En una modalidad, el líquido en movimiento es una corriente de líquido, que cae preferentemente por gravedad. Esto puede lograrse mediante el uso de un vertedero sobre el que se permite que caiga el medio de recolección líquido. Esto puede crear una superficie de velo en movimiento. En una variación de esta modalidad, la sal líquida cae a través de agujeros en un tubo cilindrico con su eje giratorio paralelo al eje giratorio de la tobera. El diámetro del tubo se ajusta para adecuar el cono completo formado por la niebla metálica en condensación.

En otra modalidad, el líquido en movimiento es un baño de líquido en circulación. En este caso, el vaso que contiene el baño puede ser generalmente cilindrico o anular, y provisto con un agitador mecánico o de inducción, o medios de bombeo o similares.

Regresando ahora a la operación de la tobera, el cambio de fase del vapor de metal a alta temperatura hasta baja temperatura y un volumen líquido mucho menor de partículas sólidas, provoca que el cono de niebla formado por las especies en condensación colapse hacia un haz cónico más agudo que para los gases reactivos o portadores presentes en la fuente de vapor a la entrada de la tobera. Las gotitas o partículas de metal que se forman tienen un volumen combinado que puede estimarse a partir de la ley del gas ideal, como se muestra en la Tabla 2 a continuación.

Tabla 2. Cálculo del cambio de volumen de gas libre por encima del punto de ebullición del magnesio a condensado sólido/líquido, por debajo del punto de ebullición del magnesio Lev del gas ideal: PxV = nRT (ec. 3) Número de Reynolds R = 0.0821 L atm K'1 mol' P=atmósferas de presión (atm) Densidad del magnesio (sólido) V=volumen en litros (I) a 20°C g/cm3 1 .738 n= moles del gas a 600°C g/cm3 1.622 T= temperatura en grados Kelvin 1 mol magnesio n= 24.3050 gramos Densidad a mp 650°C A p= 1 atm constante y para 1 mol de Mg líquido g/cm3 1.584 V= RT (ec. 4) sólido a 20°C La Tabla 2 anterior ¡lustra el cambio de volumen el cual a la presión parcial preferida de magnesio será entre 7,000 y 70,000 veces menos para el magnesio condensado comparado con el magnesio gaseoso.

Por lo tanto, en un aspecto de la invención en la salida de la tobera, las gotitas o partículas condensadas forman un primer cono (cono de colapso) mientras los gases reactivos o portadores que están presentes forman un segundo cono con el ángulo de divergencia del primer cono que es menor que el ángulo de divergencia del segundo cono, de manera que el primer cono está dentro del segundo cono.

Se puede proporcionar y ubicar un deflector de manera que en uso se extienda alrededor del primer cono y dentro del primer cono. Esto ayuda en la separación de las gotitas o partículas de las especies de gases. El deflector puede ser un tubo cilindrico o collar a través del cual el primer cono interior de la tobera pasa antes de impactar el medio de recolección. No obstante pueden usarse otras barreras físicas.

Alternativamente, o además de, la separación de las especies de gas y gotitas/partículas puede mejorarse mediante la provisión de una brida o placa alrededor del deflector de manera que la superficie del medio recolector sea blindada de los gases reactivos o portadores en el cono externo. Un puerto de succión se proporciona para extraer el gas reactivo y portador fuera de la cámara de condensación.

En un aspecto preferido de la invención el haz de gotitas o partículas impacta sobre el medio de recolección en un ángulo oblicuo (es decir no perpendicular) con respecto a la superficie del medio de recolección. Esto puede lograrse mediante la inclinación de la orientación de la tobera y/o mediante la creación de una superficie inclinada del medio de recolección.

De esta manera, cuando el medio de recolección es un baño fundido en circulación dentro de un vaso en forma de cono invertido, la circulación puede inducir en la superficie de la sal fundida un cono coaxial invertido (de forma parabólica, que proporciona una superficie oblicua para recibir el haz de gotitas o partículas.

El haz impactante puede usarse para impulsar la circulación del medio de recolección. De esta manera la tobera puede dirigirse para que impacte sobre el medio de recolección en una ubicación separada radialmente del eje central de rotación del baño, ayudando así o causando el flujo circular del baño fundido.

La tobera es preferentemente una tobera de Lavalle, que es una tobera bien conocida en el campo de los sistemas de propulsión por gas tales como turbinas y motores de cohetes. La tobera usualmente tiene una sección transversal longitudinal de reloj de arena con una porción media comprimida. A una presión diferencial apropiada entre la porción de entrada de la tobera y la porción de salida de la tobera, el gas se acelera a velocidades supersónicas en la sección comprimida antes de expandirse y enfriarse cuando abandona la porción de salida de la tobera.

El lado corriente arriba de la tobera funciona a presiones cercanas a la atmosférica y el vaso condensador cerrado en el lado corriente abajo de la tobera se mantiene a una presión menor mediante una bomba de vacío que se comunica con el interior del vaso condensador. Alternativamente, o además de, pueden usarse eyectores de vapor para proporcionar un medio eficiente de evacuación del gas.

En una tobera adiabática bien diseñada, usando las dimensiones y geometrías como se describe en la literatura anteriormente citada (Oosthuizen y otros), los átomos/moléculas individuales de los componentes gaseosos se acelerarán hasta la velocidad del sonido en la porción del cuello y expandirán libremente el gas en el lado corriente abajo. La expansión provoca una caída de temperatura de la mezcla de gas siguiendo las leyes de los gases.

Las gotitas de metal en el haz pueden en una modalidad enfriarse para formar partículas sólidas antes de impactar en el medio de recolección. La formación de partículas sólidas no reduce el calor transferido al medio de recolección dado que el calor adicional absorbido por la entalpia de solidificación se desplaza a una velocidad mayor que las partículas sólidas en comparación con la partícula líquida mediante la conservación de energía principal. Sin embargo, las partículas a mayor velocidad penetrarán más profundo en el baño de sal facilitando la transferencia de calor al baño.

Es importante controlar la temperatura con precisión dentro de la caja de recolección para mantener el metal en la fase líquida.

Las gotitas de metal que impactan calentarán el baño de sal, energía calórica que es aproximadamente igual al calor de vaporización del magnesio líquido a vapor de magnesio. Esta es una cantidad de calor relativamente grande, en el orden de los 10 kilowatt horas de energía por kilogramo de magnesio. Por lo tanto, el medio de recolección necesita ser enfriado efectivamente para prevenir la re-evaporación del metal líquido del haz.

Hay un problema particular en la ubicación del impacto, de manera que la circulación o el transporte del medio de recolección es importante. Los medios refrigerantes pueden ser de un tipo conocido en la materia, tales como camisas de enfriamiento o serpentines. Un fluido de intercambio de calor puede ser un metal líquido o vapor (u otro gas) o agua. El líquido refrigerante puede tener alternativamente partículas sólidas adicionadas en un vaso separado conectado al circuito de enfriamiento. Cuando se seleccionan sobre la base de un punto de fusión apropiado, tales partículas pueden mejorar la capacidad de enfriamiento del líquido refrigerante y actuar como un sumidero búfer de calor debido al calor latente de fusión. Un material conveniente puede ser partículas sólidas del propio metal que se condensa.

El calor sensible que la sal puede absorber se establece por la cantidad de sal, o más exactamente la proporción de la capacidad de calor de la masa de sal y la masa de magnesio cuando se observa el volumen en el que el calor se transfiere del metal a la sal. La temperatura inferior de la sal, para el sistema descrito en la presente, debe estar por encima del punto de fusión de la sal, o más exactamente, por encima de la temperatura a la que la sal se vuelve suficientemente fluida (baja viscosidad) para el bombeo y por encima del punto de fusión del metal (magnesio 650°C). El intervalo de temperatura superior de la sal debe estar por debajo del punto de ebullición del metal (magnesio = 1091°C).

Esto significa que la ventana de temperaturas disponibles para que la sal fundida se mantenga funcional es solamente de unas centenas de grados dentro de la que el calor del magnesio puede absorberse eficientemente. Asumiendo la misma capacidad de calor sensible de la sal y el magnesio líquido, la proporción de la sal y la cantidad de masa de magnesio debe ser más de diez a uno, dependiendo de la diferencia de temperatura entre el gas del homo y el baño de sal.

La caja de recolección debería equiparse preferentemente con medios para controlar la presión y eliminar los gases acompañantes de la corriente de metal.

La presión absoluta en la caja de recolección debería mantenerse a un nivel predeterminado para controlar la caída de presión a lo largo de la tobera y la temperatura de la corriente de metal que se forma. La temperatura de la corriente de metal debe mantenerse por debajo del punto de ebullición del metal (por ejemplo, magnesio 1093°C), pero más preferentemente cercano a su punto de ebullición (650°C para Mg) o por encima. La presión absoluta estará por debajo aproximadamente de 0.1 atmósferas pero típicamente por encima de 0.01 atmósferas. La presión reducida puede mantenerse por métodos comúnmente empleados por los expertos en la materia.

En una modalidad preferida, el medio de recolección es típicamente una sal fundida que tiene un menor peso específico que el metal líquido. El metal líquido recolectado debe derivarse continua o intermitentemente del medio de recolección de manera que se extraiga el calor del mismo. En un sistema preferido, el metal fundido se transfiere a una etapa de aleación y/o etapa de fundición u otra etapa de moldeado del metal.

De esta manera, pueden proporcionarse medios para derivar el líquido condensado continua o intermitentemente del medio de recolección y el transporte del metal líquido hacia una etapa de fundición o etapa de aleación u otra etapa de conformación del metal. Tales medios pueden comprender un conducto de fluido y las válvulas asociadas de control de flujo.

El vapor puede ser un metal o material metálico, por ejemplo seleccionado de Mg, Zn, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Si y Cd o una combinación de los mismos. En una modalidad preferida el metal es magnesio.

Típicamente la fuente de vapor es un proceso o aparato de reducción metalotérmica o carbotérmica.

El gas portador puede ser un gas que se involucró en la reacción de reducción y/o uno o más gases adicionales agregados o introducidos dentro de la corriente de gas/vapor. El(los) gas(es) adicional(es) puede(n) introducirse convenientemente mediante inyección de gas.

Lo que sigue es una descripción, a manera de ejemplo solamente y con referencia a los dibujos, de modos de llevar a la práctica la invención.

En los dibujos: La Figura 1 es un esquema de diagrama de flujo para un proceso integrado de extracción y fundición de magnesio que utiliza el proceso y aparato de condensación del vapor de la presente invención.

La Figura 2 es una representación esquemática de una cámara de condensación de acuerdo con una primera modalidad de la invención.

La Figura 3 es una representación esquemática de una cámara de condensación de acuerdo con una segunda modalidad de la invención.

La Figura 4 es una representación esquemática de una cámara de condensación y un aparato auxiliar de acuerdo con una tercera modalidad de la invención.

La Figura 5 es una representación esquemática de una cámara de condensación y un aparato auxiliar de acuerdo con una cuarta modalidad de la invención.

La Figura 6 es una sección transversal longitudinal a lo largo de una tobera de Lavalle anular.

Primera modalidad Como se muestra en la figura 1 un tubo de chimenea de horno de reducción carbotérmica (10) alimenta una mezcla de vapor de magnesio y monóxido de carbono a la tobera de Lavalle (11 ) de una cámara de condensación (descrita en la presente más adelante con más detalle con referencia a las figuras de la 2 a 5). La tobera dirige la niebla de Mg (gotitas líquidas) y el gas de reacción monóxido de carbono para que impacte sobre un colector de baño de sal fundida (12). El monóxido de carbono se desvía a una trampa/separador de partículas de condensado (13) conocida en la materia. Los sólidos de metales arrastrados en el CO se reciclan. El monóxido de carbono se introduce dentro de la trampa (13) mediante una bomba de vacío (14) y/o eyectores de vapor. El CO recolectado se comprime para su uso mediante un compresor (15). La función primaria de la trampa es eliminar cualesquiera gotitas líquidas y partículas de la fase de gas para proteger la bomba de vacío o los eyectores.

El magnesio fundido se deriva del extremo inferior del colector y se transporta a un horno de sedimentación de magnesio (16). Cualquier sal fundida transportada con el metal se deriva hacia el horno de sedimentación de sal (18). El magnesio fluido se transporta entonces hacia una etapa de fundición (17) para su fundición en lingotes.

La sal fundida se deriva continuamente del recolector (12) y se transporta al horno de sedimentación donde cualquier magnesio suelto se desvía fuera y se regresa al horno de sedimentación de magnesio (18). La sal fresca (19) se precalienta y se alimenta dentro del horno de sedimentación. El exceso de sal puede eliminarse mediante una válvula de purga (20). La sal se devuelve desde el horno (18) al recolector de baño de sal (12).

La cámara de condensación y la tobera se describen en más detalle en referencia a la figura 2. La cámara de condensación 99 es generalmente un vaso cilindrico que tiene extremos superior e inferior tronco-cónicos. El monóxido de carbono y el vapor de magnesio entran a la entrada convergente superior 100 de la tobera 110. La mezcla de gas se acelera hasta velocidad supersónica en el centro de la tobera y entonces se expande y enfría en la salida divergente inferior 101 de la tobera. La mezcla de gas se expande en una forma enfocada de cono doble (no mostrada) con un punto superior común que casi coincide con el ápice de la salida de expansión en forma de cono divergente de la tobera. Un cono interior se forma sustancialmente de la niebla de magnesio y un cono coaxial exterior se forma sustancialmente de monóxido de carbono.

Debido al cambio de fase de gas a líquido, la parte de metal de la corriente de gas colapsará hacia el centro de la corriente dentro de una niebla de metal en forma de cono, enfocada en la salida de la tobera empujando así el monóxido de carbono, o cualquier otro gas, hacia afuera de la corriente. Este foco del metal provoca que éste impacte sobre la porción central del baño a través de la abertura 107.

Un disco de brida anular 104 cubre la superficie superior de un baño de sal fundida 105. La composición del baño de sal se discute en la presente más adelante. Un deflector cilindrico recto 106 rodea una abertura central 107 en el disco de brida. El deflector se dimensiona y se ubica para yacer justo fuera del cono de metal de magnesio (no mostrado) de manera que las gotas o sólidos de metal magnesio no impactan directamente en las paredes.

Las paredes del deflector 106 interceptarán sin embargo la mayor parte de la corriente de chorro del gas CO, evitando de esta manera una mezcla íntima entre los dos componentes. Esto ayuda a reducir cualquier reacción inversa. El monóxido de carbono desviado fuera del deflector se extrae mediante una bomba de vacío 114.

Un extremo inferior del deflector se alimenta mediante la abertura 107 dentro de una superficie superior expuesta 108 de un baño de sal fundida denominado "baño de sal en circulación". La niebla de magnesio im pacta de esta manera el baño de sal y se combina en gotitas que caen a una región inferior del vaso.

El ángulo efectivo de impacto de la niebla de metal sobre la superficie de la sal liquida puede ajustarse mediante el ajuste de la velocidad de rotación del baño de sal, Figura 2. La superficie del baño de sal asumirá idealmente, mediante la rotación, la forma de un paraboloide elíptico deprimido 130. De esta manera la niebla de metal impacta en un ángulo oblicuo representado por la pendiente del perfil deprimido del baño de sal.

De esta manera, cuando el eje de rotación se alinea con el eje de simetría de la tobera, el ángulo de impacto de la niebla de metal en forma de cono depende de la forma del paraboloide. Esto a su vez se controla mediante la velocidad de rotación de la sal fundida. La forma del contorno de la superficie de la sal asumirá, a bajas velocidades, un paraboloide de abertura ancha y un paraboloide de forma más abrupta a velocidad rotacional elevada.

El magnesio fundido 131 se sedimenta hacia la porción inferior del baño de sal debido a su mayor peso específico. Este puede dejarse escapar completamente por gravedad mediante la apertura de una válvula de paso 132.

Un vaso de enfriamiento de agua de camisa de pared doble 133 rodea el baño de sal para proporcionar enfriamiento externo y control de temperatura. Los vasos pueden hacerse de acero o aleaciones de níquel. El agua, la corriente, los líquidos sintéticos de transferencia de calor tal como Dowtern, los metales líquidos tal como mercurio, u otros materiales adecuados. Estos pueden usarse dentro de las camisas para eliminar el calor de la sal y mantenerla a una temperatura que sea adecuada para extraer la energía disipada cuando la corriente de metal impacta en el baño de sal. > La cámara de condensación se equipa con un calentador (no mostrado), que puede ser interno o externo a la cámara de condensación. Esto es para el control de temperatura de la sal durante el arranque y el apagado de la unidad. Bajo funcionamiento en régimen permanente, el calentador estará apagado dado que el calor se proporciona por el vapor que entra al sistema.

Segunda modalidad En la figura 3 se muestra una modalidad alternativa en la que las características similares se dan con los mismos números que se usan en relación a la figura 1. En esta modalidad un tubo recto perforado 140 se dispone en una región central del baño de sal. La sal fundida rodea el tubo. Un vacío se presenta en el tubo (a la presión ambiente del gas de la cámara superior del gas). Una región superior 141 del tubo se conforma con aberturas o perforaciones que permiten que la sal fundida caiga en cascada al interior del tubo. La sal es continuamente bombeada hacia arriba desde el depósito inferior de sal 143 mediante el conducto 144. Esto mantiene el nivel de sal en el baño 105, a pesar del descenso de volúmenes en el tubo 140.

El haz cónico de la niebla de magnesio se dirige hacia el interior del tubo e impacta en la sal fundida que cae continuamente. El magnesio entonces cae por el tubo dentro del depósito inferior de sal 143 y se sedimenta como una masa combinada de magnesio líquido 131.

Esta disposición asegura que se proporcione la superficie o velo que se mueve constantemente de la sal que cae sobre la que puede impactar el haz de niebla. El gas evacuado a través de los ductos de gas se limpia de gotitas o partículas de magnesio arrastradas en una unidad separada.

Tercera modalidad En la figura 4 se muestra una tercera modalidad en la que un baño de sal se proporciona con un vertedero de derrame 150. La tobera entra en la cámara de condensación en una dirección transversal radial. De esta manera un haz de niebla impacta sobre la lámina o velo de sal que se mueve cayendo en cascada sobre el vertedero. La sal y las partículas sólidas y líquidas de magnesio arrastradas caen sobre una piscina de descarga 156 debajo del vertedero. La mezcla es continuamente alimentada desde la piscina de descarga hacia el baño de sal por una entrada 152 mediante una bomba de sal 151 y un intercambiador de calor 142 que extrae el calor de la sal. Las gotitas de metal 158 se alimentan dentro del baño de sal junto con la sal.

Los deflectores 154 definen un camino tortuoso para la sal desde la entrada hasta el vertedero 150. Los deflectores 154 proporcionan obstrucciones y superficies sobre la que el magnesio arrastrado puede combinarse y entonces caer a una porción menor 155 del baño. El magnesio puede bombearse desde la porción inferior a un horno de sedimentación de magnesio 157.

Los sensores/controladores (LC) para el control del nivel de la sal y los sensores/controladores de temperatura (TC) y de presión (PC) se proporcionan para mantener los niveles requeridos, de temperaturas y de presiones.

Un alimentador de compensación de sal 159 puede usarse para ajusfar la composición de la sal dentro de la especificación requerida (consultar la tabla 1).

Cuarta modalidad La figura 5 muestra otra modalidad que es una variación de la modalidad de la figura 4. En esta modalidad la tobera 110 se dirige a generar un haz que se dirige sobre una región circular exterior 160 del baño de sal. La tobera puede dirigirse en un ángulo oblicuo a la superficie del baño de sal de manera que promueva una circulación circular. El derrame desde el vertedero 150 y la acción de la bomba de retorno 151 proporciona una circulación adicional de la sal en el baño.

Para todas las modalidades, esta invención incluye vaso(s) secundario(s) como se requiere para (1 ) la sedimentación de las partículas o gotitas de magnesio de la sal fundida, (2) el control de la temperatura, y (3) extracción de las partículas y las gotitas de la corriente de gas para mejorar los recobrados y proteger el equipamiento corriente abajo.

Quinta modalidad La quinta modalidad se muestra en la figura 7 y es una variante de la disposición mostrada en la primera modalidad de la invención en la figura 2. En esta modalidad hay deflectores ni placas cilindricas. El volumen del medio de recolección comprende metal fundido (magnesio) 205. Una capa relativamente fina de flujo de sal (204) se dispone en la superficie superior del metal fundido. En el uso el haz de gotitas o partículas que salen de la tobera 110 impacta en el medio de recolección y afecta la capa de flujo de sal de manera que expone el metal fundido subyacente. De esta manera, después del arranque, el haz impacta directamente sobre la superficie descubierta de metal fundido 206 en la región central de la cámara de condensación. El flujo de sal queda cubriendo el resto del metal fundido alrededor del centro y proporciona una capa protectora que previene la oxidación o contaminación del metal subyacente.

Sexta modalidad La sexta modalidad se muestra en la figura 8 que es una disposición de tobera alternativa. La tobera es axialmente asimétrica, e incluye una cintura alargada transversalmente 210 y una porción de faldón divergente 21 1. La porción de faldón define un orificio de salida generalmente oblongo 212 de la tobera. Esta configuración proporciona un haz en forma generalmente plano o de en forma de cuña (215) de gotitas o partículas condensadas. De esta manera el haz impacta sobre un medio de recolección asociado (no mostrado) a lo largo de una longitud del mismo, en lugar de en un punto. Esta tobera asimétrica puede usarse en cualquiera de las modalidades precedentes en lugar de una tobera simétrica convencional. Ella es particularmente adecuada para la disposición mostrada en la figura 4 en la cual una lámina o velo viajante 150 del medio de recolección se proporciona para recolectar las gotitas o partículas condensadas que impactan sobre la misma. En este caso el haz se dirige para que impacte transversalmente a lo ancho de la lámina que cae, por lo cual puede tener lugar la absorción eficiente de las partículas/gotitas de metal.

Claims

Reivindicaciones

1. Un método para condensar material de vapor que comprende: proporcionar una corriente de gas que comprende el vapor, pasar la corriente de gas a través de una tobera la cual tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor se acelera en el interior de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce asi a que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, en donde el haz de gotitas o partículas se dirige para que impacte sobre un baño de un medio de recolección de líquido fundido que se mantiene a una temperatura por encima del punto de fusión del material de vapor condensado y caracterizado porque el medio de recolección comprende un flujo de sal que tiene un peso específico menor que el del material de vapor condensado.

2. Un método para condensar material de vapor que comprende: proporcionar una corriente de gas que comprende el vapor, pasar la corriente de gas a través de una tobera la cual tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor se acelera en el interior de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce así a que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, en donde el haz de gotitas o partículas se dirige para que impacte sobre un medio de recolección de líquido fundido, y caracterizado porque el medio de recolección líquido comprende una lámina delgada de un primer líquido dispuesta encima de un segundo líquido, la lámina es suficientemente fina para afectarse por el impacto de gotitas o partículas condensadas, al extremo que la lámina se divide en una región correspondiente al impacto de manera que deja ver una superficie del segundo líquido de manera que permite el acceso directo de las partículas o gotitas condensadas al segundo líquido subyacente para su absorción en el mismo, y en donde la lámina fina se mantiene como una cubierta protectora sobre la porción restante de la superficie del segundo líquido.

3. Un método como se reivindica en la reivindicación 2 caracterizado además porque el primer líquido comprende un flujo de sal.

4. Un método como se reivindica en la reivindicación 2 o en la reivindicación 3 caracterizado además porque el segundo líquido comprende el material de vapor condensado líquido.

5. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4 caracterizado además porque el segundo líquido es. un metal fundido.

6. Un método para condensar material de vapor que comprende: proporcionar una corriente de gas que comprende el vapor, pasar la corriente de gas a través de una tobera la cual tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor se acelera en el interior de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce así a que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, en donde el haz de gotitas o partículas se dirige para que impacte sobre un medio de recolección de líquido fundido, en donde el medio de recolección comprende una lámina de líquido que se mueve que es una corriente de líquido que cae por gravedad y caracterizado porque la lámina que se mueve es proporcionada por un vertedero de derrame de un depósito del medio de recolección.

7. Un método como se reivindica en la reivindicación 6 caracterizado además porque a tobera se dirige horizontalmente o sustancialmente horizontal hacia la lámina del medio de recolección líquido.

8. Un método como se reivindica en la reivindicación 6 o en la reivindicación 7 caracterizado además porque la tobera tiene una región de cintura transversal alargada de manera que proporciona un haz de salida generalmente plano o en forma de cuña de partículas condensadas o líquido.

9. Un método para condensar material de vapor que comprende: proporcionar una corriente de gas que comprende el vapor, pasar la corriente de gas a través de una tobera la cual tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor se acelera en el interior de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce así a que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, en donde el haz de gotitas o partículas se dirige para que impacte sobre un medio de recolección de líquido fundido, y caracterizado porque la tobera tiene una región de cintura transversal alargada de manera que proporciona un haz de salida generalmente plano o en forma de cuña de partículas condensadas o líquido.

10. Un método para condensar material de vapor que comprende: proporcionar una corriente de gas que comprende el vapor, pasar la corriente de gas a través de una tobera la cual tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor se acelera en el interior de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce así a que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, en donde el haz de gotitas o partículas se dirige para que impacte sobre un medio de recolección de líquido fundido, y caracterizado porque el medio de recolección se dispone como un baño de líquido con circulación circular.

11. Un método como se reivindica en la reivindicación 10 caracterizado además porque el líquido se hace circular circularmente por medios mecánicos, tal como un agitador.

12. Un método para condensar material de vapor que comprende: proporcionar una corriente de gas que comprende el vapor, pasar la corriente de gas a través de una tobera la cual tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor se acelera en el interior de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce así a que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, en donde el haz de gotitas o partículas se dirige para que impacte sobre un medio de recolección de líquido fundido, y caracterizado porque el haz de gotitas o partículas impacta sobre el medio de recolección en un ángulo oblicuo con respecto a la superficie del medio.

13. Un método como se reivindica en la reivindicación 12 caracterizado además porque el medio de recolección está dispuesto en un baño fundido de circulación circular.

14. Un método como se reivindica en la reivindicación 13 caracterizado además porque la circulación del baño induce un cono centrífugo coaxial invertido que se forma en una superficie superior del baño, cuyo cono proporciona una superficie oblicua para recibir el haz de gotitas o partículas.

15. Un método como se reivindica en la reivindicación 12 caracterizado además porque el haz oblicuo impacta sobre el medio de recolección en una ubicación separada radialmente del eje central de rotación del baño, ayudando o provocando así el flujo circular del baño fundido.

16. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado además porque la corriente de gas comprende el gas de reacción y/o el gas portador no reactivo además del vapor a ser condensado.

17. Un método para condensar material de vapor que comprende: proporcionar una corriente de gas que comprende el vapor y un gas de reacción y/o un gas portador no reactivo, pasar la corriente de gas a través de una tobera la cual tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor se acelera en el interior de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce así a que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, en donde el haz de gotitas o partículas se dirige para que impacte sobre un medio de recolección de líquido fundido, en donde en la salida de la tobera las gotitas o partículas condensadas forman un primer cono, el gas de reacción y/o el gas portador forman al menos un cono adicional con el primer cono acomodado dentro del segundo cono y, caracterizado porque se proporciona un medio deflector alrededor del primer cono y sustancialmente dentro del cono adicional de manera que proporciona una barrera física que ayuda a separar el gas portador y otras especies gaseosas restantes de las gotitas o partículas condensadas que pasan a través del deflector dentro del medio de recolección.

18. Un método como se reivindica en la reivindicación 17 caracterizado además porque los medios deflectores comprenden un conducto alargado axialmente, las paredes de los cuales proporcionan la separación del primer cono.

19. Un método como se reivindica en la reivindicación 17 o en la reivindicación 18 caracterizado además porque los medios deflectores se rodean por un apoyo que cubre al menos una porción, o toda, la superficie restante del medio de recolección.

20. Un método para condensar material de vapor que comprende: proporcionar una corriente de gas que comprende el vapor y un gas de reacción y/o un gas portador no reactivo, pasar la corriente de gas a través de una tobera la cual tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor se acelera en el interior de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce así a que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, en donde el haz de gotitas o partículas se dirige para que impacte sobre un medio de recolección de líquido fundido, caracterizado porque el medio de recolección comprende un líquido que tiene un peso específico menor que el material líquido condensado, cuyo material líquido condensado se desvía continua o intermitentemente de un depósito de medio de recolección y se dirige sin solidificación intermedia hacia una etapa de fundición o una etapa de aleación u otra etapa de conformación

21. Un método como se reivindica en cualquier reivindicación precedente caracterizado además porque las gotitas de metal en el haz se enfrían para formar partículas sólidas antes de impactar sobre el medio de recolección.

22. Un método como se reivindica en cualquier reivindicación precedente caracterizado además porque el medio de recolección se enfría de manera que se previene la evaporación del metal líquido del haz.

23. Un método como se reivindica en cualquier reivindicación precedente caracterizado además porque el material de vapor a ser condensado es, o comprende, magnesio.

24. Un aparato para condensar vapor tal como de un metal que comprende: una fuente de gas que comprende el vapor, una cámara de condensación alimentada desde la fuente de vapor mediante una tobera que tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor que entra a la tobera se acelera dentro de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce así que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, y un medio de recolección líquido para las gotitas líquidas o partículas, el medio de recolección tiene una porción de superficie expuesta que se dispone de manera que permite que un haz de gotitas o partículas que salen de la tobera impacten en ella, caracterizado porque el medio dé recolección es un flujo de sal que tiene un peso específico menor que el de las gotitas o partículas condensadas de manera que en operación, la materia condensada se sedimenta en una porción del baño debajo del líquido condensado.

25. Un aparato como se reivindica en la reivindicación 24 caracterizado además porque el medio de recolección es un líquido fundido.

26. Un aparato como se reivindica en las reivindicaciones 24 ó 25 caracterizado además porque el medio de recolección está dispuesto en un baño.

27. Un aparato para condensar vapor tal como de un metal que comprende: una fuente de gas que comprende el vapor, una cámara de condensación alimentada desde la fuente de vapor mediante una tobera que tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor que entra a la tobera se acelera dentro de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce así que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, y un medio de recolección líquido para las gotitas líquidas o partículas, el medio de recolección tiene una porción de superficie expuesta que se dispone de manera que permite que un haz de gotitas o partículas que salen de la tobera impacten en ella, caracterizado porque se proporcionan medios para el movimiento continuo del medio de recolección a través de una localización en la que el haz impacta sobre el medio de recolección, dichos medios comprenden un baño del medio de recolección que se proporciona con un vertedero sobre el cual el medio de recolección líquido puede fluir para formar una lámina del medio de recolección viajante en el cual impacta el haz de vapor condensado, y en donde la tobera se dispone de manera el haz de gotitas q partículas que dirige sobre la lámina de líquido que cae por gravedad desde el vertedero.

28. Un aparato como se reivindica en la reivindicación 27 caracterizado además porque la tobera se dispone de manera que dirige el haz de gotitas o partículas generalmente horizontal con respecto al medio de recolección.

29. Un aparato como se reivindica en la reivindicación 27 o en la reivindicación 28 caracterizado además porque se proporcionan medios para la recirculación del medio de recolección dentro del baño después de que se derrama el vertedero.

30. Un aparato para condensar vapor tal como de un metal que comprende: una fuente de gas que comprende el vapor, una cámara de condensación alimentada desde la fuente de vapor mediante una tobera que tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor que entra a la tobera se acelera dentro de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce así que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, y un medio de recolección líquido para las gotitas líquidas o partículas, el medio de recolección tiene una porción de superficie expuesta que se dispone de manera que permite que un haz de gotitas o partículas que salen de la tobera impacten sobre la misma, en donde el medio de recolección está dispuesto en un baño, y caracterizado porque se proveen medios para la agitación circular del medio de recolección en el baño.

31. Un aparato como se reivindica en la reivindicación 30 caracterizado además porque el líquido se hace circular por medios mecánicos, tal como un agitador.

32. Un aparato para condensar vapor tal como de un metal que comprende: una fuente de gas que comprende el vapor y que comprende un gas reactivo y/o un gas portador, una cámara de condensación alimentada desde la fuente de vapor mediante una tobera que tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor que entra a la tobera se acelera dentro de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce así que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, y un medio de recolección líquido para las gotitas líquidas o partículas, el medio de recolección tiene una porción de superficie expuesta que se dispone de manera que permite que un haz de gotitas o partículas que salen de la tobera impacten en ella, en donde la tobera se configura de manera que al salir de la tobera las gotitas o partículas formen un primer cono y los gases portador y/o reactivo formen al menos otro cono adicional, el ángulo de divergencia del primer cono es menor que el ángulo de divergencia del segundo cono, de manera que el primer cono está dentro del segundo cono, y caracterizado porque un medio deflector se proporciona en una ubicación de manera que estos se disponen alrededor del primer cono y dentro del segundo cono de manera que se proporciona una barrera física que ayuda a aislar los gases portador y reactivo de las gotitas o partículas condensadas que pasan a través de los medios deflectores hacia dentro del medio de recolección.

33. Un aparato como se reivindica en la reivindicación 32 caracterizado además porque el medio deflector se dispone alrededor de la ubicación en la que el haz de partículas condensadas o gotitas impacta el medio de recolección.

34. Un aparato como se reivindica en la reivindicación 32 ó 33 caracterizado además porque el medio deflector comprende un conducto alargado axialmente, cuyas paredes proporcionan la separación del primer cono del segundo cono.

35. Un aparato como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 32 a la 34 caracterizado además porque el medio deflector se rodean por una región de apoyo que cubre al menos una porción, o toda, de las superficie restante del medio de recolección.

36. Un aparato para condensar vapor tal como de un metal que comprende: una fuente de gas que comprende el vapor y que comprende un gas reactivo y/o un gas portador, una cámara de condensación alimentada desde la fuente de vapor mediante una tobera que tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor que entra a la tobera se acelera dentro de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce así que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, y un medio de recolección líquido para las gotitas líquidas o partículas, el medio de recolección tiene una porción de superficie expuesta que se dispone de manera que permite que un haz de gotitas o partículas que salen de la tobera impacten en ella, caracterizado porque la tobera se configura y/u orienta de manera que el haz de gotitas o partículas impacta sobre el medio de recolección en un ángulo oblicuo respecto a la superficie del medio.

37. Un aparato como se reivindica en la reivindicación 36 caracterizado además porque el medio de recolección está dispuesto en un baño y el haz orientado oblicuamente impacta en el medio de recolección en una ubicación separada radialmente de un eje central de rotación del medio en el baño, de manera que el momento así transferido al medio de recolección ayuda o provoca un flujo circular del medio de recolección en el baño.

38. Un aparato como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 24 a la 37 caracterizado además porque la tobera es simétrica alrededor de un eje longitudinal de rotación.

39. Un aparato para condensar vapor tal como de un metal que comprende: una fuente de gas que comprende el vapor y que comprende un gas reactivo y/o un gas portador, una cámara de condensación alimentada desde la fuente de vapor mediante una tobera que tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor que entra a la tobera se acelera dentro de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce así que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, y un medio de recolección líquido para las gotitas líquidas o partículas, el medio de recolección tiene una porción de superficie expuesta que se dispone de manera que permite que un haz de gotitas o partículas que salen de la tobera impacten en ella, caracterizado porque la tobera es alargada en una dirección transversal de manera que el haz de gotitas o partículas se proporciona en una forma generalmente plana o en forma de cuña y de manera que el haz impacta sobre el medio de recolección a lo largo de una región de contacto alargada.

40. Un aparato para condensar vapor tal como de un metal que comprende: una fuente de gas que comprende el vapor y que comprende un gas reactivo y/o un gas portador, una cámara de condensación alimentada desde la fuente de vapor mediante una tobera que tiene una configuración convergente corriente arriba y una configuración divergente corriente abajo de manera que el vapor que entra a la tobera se acelera dentro de la tobera y se expande y se enfría en la salida de la tobera lo que induce así que el vapor se condense para formar un haz de gotitas líquidas o partículas sólidas en la cámara de condensación, y un medio de recolección líquido para las gotitas líquidas o partículas, el medio de recolección tiene una porción de superficie expuesta que se dispone de manera que permite que un haz de gotitas o partículas que salen de la tobera impacten en ella, caracterizado porque el medio de recolección líquido comprende una lámina delgada de un primer líquido dispuesta encima de un segundo líquido, la lámina es suficientemente delgada para afectarse mediante el impacto de las gotitas o partículas condensadas, al extremo que la lámina se divide en una región correspondiente al impacto de manera que deja ver la superficie del segundo líquido y permite el acceso directo de las partículas o gotitas condensadas al segundo líquido subyacente para su absorción en el mismo, y en donde la lámina delgada se mantiene como una cubierta protectora sobre la porción restante de la superficie del segundo líquido.

41. Un aparato como se reivindica en ia reivindicación 40 caracterizado además porque el primer líquido comprende un flujo de sal.

42. Un aparato como se reivindica en la reivindicación 40 ó en la reivindicación 41 caracterizado además porque el segundo líquido comprende el material gaseoso condensado.

43. Un aparato como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 40 a 42 caracterizado además porque el segundo líquido es un metal fundido, tal como magnesio.

44. Un método o un aparato como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado además porque el vapor comprende un metal o un material metálico.

45. Un método o aparato como se reivindica en la reivindicación 44 caracterizado además porque el vapor es un metal seleccionado de Mg, Zn, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Si, Cd, y combinaciones de los mismos.

46. Un método o un aparato como se reivindica en la reivindicación 44 ó 45 caracterizado además porque la fuente de vapor se proporciona mediante un aparato y/o proceso de reducción metalotérmica o carbotérmica.