NL8601417A - Werkwijze en inrichting voor het condenseren van zinkdamp. - Google Patents

Description

* : - l -

Werkwijze en inrichting voor het condenseren van zinkdamp.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het condenseren van zinkdamp uit een gas, door dit gas in contact te brengen met een koelend metaal.

Bij gangbare industriële werkwijzen voor het conden-5 seren van zink uit een gas dat zinkdamp bevat, wordt vloeibaar lood gebruikt waaruit het zink (vervolgens) wordt afgescheiden door smeltsegregatie. Het gas wordt door een condensor gevoerd, waarin lood in druppelvorm met behulp van een schoe-penwiel of waaier wordt versproeid. Het zink condenseert 10 en lost daarna op in de looddruppels.

De hiervoor beschreven methode is ook toegepast bij werkwijzen waar bij vloeibaar zink als koelmedium wordt gebruikt.

Schoepenwielën of waaiers uit grafiet worden 15 gewoonlijk toegepast bij metaalbaden waarin een temperatuur van ongeveer 500°C wordt gehandhaafd. Slijtage van het schoepenwiel of de waaier veroorzaakt door erosie en corrosie als gevolg van de hoge temperatuur van het gesmolten metaal, vormt een ernstig probleem. Het is ook 20 moeilijk om bevredigende schoepenwielen of waaiers te ontwerpen die voldoende fijne druppeltjes geven en om de druppels gelijkmatig in de condensatiezone te verdelen en zo een effectieve koeling en condensatie van metaaldamp in de gehele condensatiekamer teweeg te brengen. Een ander 25 probleem met de bekende inrichtingen is, dat metaaldruppels het gas begeleiden alsditdecondensatieruimte verlaat.

Er werd nu ook gevonden dat een onbevredigend koel effect wordt verkregen als het zinkdamp bevattende gas in contact komt met de rondvliegende druppels. In plaats daarvan 30 neemt de dampdruk van het koelende metaal toe en wordt de zinkdamp ondoelmatig gecondenseerd.

Een ander verschijnsel dat op kan treden bij het gebruik van schoepenwielen of waaiers is condensatie in de S δ 01417 ; -¾ - 2 - gasfase. Dit levert druppeltjes op met een grote oppervlaktespanning die aankomen op het oppervlak van de metaalsmelt en die in staat zijn om daarin binnen te dringen. Dit leidt tot kinetische verliezen aan zink, terwijl de temperatuur 5 van het gas dat ontwijkt nog laag kan zijn.

Een doelstelling van de uitvinding is derhalve een zeer efficiënte methode te ontwikkelen voor het condenseren van zinkdamp uit een gasstroom en tegelijkertijd het gas volledig te bevrijden van meegesleurde deeltjes of druppeltjes. 10 Een tweede doelstelling van de uitvinding is te voorzien in een inrichting die de toevoer van een grote hoeveelheid metaal per volume-eenheid gas mogelijk maakt en die een grondige dooreenmenging van gas en metaal garandeert, maar die geen kritische beweegbare onderdelen in de metaal-15 smelt heeft.

Deze doelstellingen worden bereikt met de werkwijze volgens de uitvinding welke de volgende trappen omvat: het opwekken van een practisch coherente laag of gordijn van koelend metaal, die nagenoeg de gehele dwarsdoorsnede 20 bestrijkt waar het gas dat de zinkdamp bevat wordt gedwongen doorheen te stromen, dwingen van het gas om door de laag of het gordijn heen te gaan waardoor wordt veroorzaakt dat het gevormde mengsel expandeert in tenminste ëén trap en daarbij een grondige menging teweeg brengt en daarna versnellen 25 van het mengsel naar het oppervlak van een koelend metaalbad toe om eventuele metaaldeeltjes of druppeltjes die in het gas aanwezig zijn af te scheiden. Het ter beschikking stellen van het koelende metaal in de vorm van een laag of gordijn maakt het mogelijk dat een grotere hoeveelheidmetaal in het 30 gas wordt gebracht dan met de eerder bekende werkwijzen, waardoor de dampdruk laag wordt, gehouden. Het doen expanderen van het gas creëert daarna een turbulentie die het koelende metaal daadwerkelijk verstuift (atomiseert) zodat nagenoeg alle delen van het gas met het koelende metaal in contact zullen 35 komen. Een ander groot voordeel is dat het gas in contact 860 141 7 & ^ - 3 - komt met zuiver koelmiddel dat geen droes of schuim bevat.

Volgens één uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is het gebruikte koelende metaal lood. Volgens een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze 5 volgens de uitvinding is het gebruikte koelende metaal zink.

Volgens nog een verdere uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding doet men, na het versnellen in de eerste trap, het gasmengsel nog tenminste ëën maal expanderen voordat het wordt versneld in de richting van het oppervlak 10 van het koelende metaalbad. Deze maatregel verhoogt het rendement waarmee zinkdamp wordt gecondenseerd nog verder.

-Volgens nog een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het gas, nadat het het oppervlak van het koelende metaalbad heeft ontmoet, tot expanderen 15 gebracht, om eventuele druppels die het gas begeleiden nagenoeg volledig af te scheiden.

Volgens nog een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het koelende metaal als hiervoor lood wordt gebruikt, na afkoelen en afscheiden 20 van gecondenseerd zink, gerecirculeerd, of wordt, als zink als koelend metaal wordt gebruikt, een deelstroom van het circulerende zink afgevoerd en wordt de temperatuur van het koelende metaal enkele graden verhoogd om te voorkomen dat zich droes of schuim vormt in de organen waardoor het koelende 25 metaal wordt toegevoerd.

De temperatuurtoename kan worden bereikt door warmte-uitwisseling tot stand te brengen tussen het koelende metaal en het binnenkomende hete gas dat zinkdamp bevat en/of dat tussen het koelende metaal dat de inrichting binnenkomt en 30 de inrichting verlaat.

De inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding omvat een condens sd.es ectie, een afscheidings-sectie, een gasafvoersectie, een hehandelingssectie voor koelend metaal en recirculatiesectie voor koelend metaal en 35 wordt gekenmerkt doordat de condensatiesectie bestaat uit «501-417 - 4 - tenminste een kamer met een expansieruimte, toevoerorganen voor liet koelende metaal die zo zijn geplaatst dat zij samen werken met de expansiese'ctie en een versnellingssectie na de expansiesectie.

5 Volgens één uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding omvat de condensatiesectie nog een tweede kamer die verticaal onder de eerste kamer is gelegen en die bestaat uit een expansiedeel en een versnellingsdeel.

Volgens een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting 10 volgens de uitvinding is de condensatiesectie voorzien van een uitlaat die in verbinding staat met de afscheidingssectie waardoor het gasmengsel in contact wordt gebracht met het koelende metaalbad dat in de afscheidingssectie aanwezig is.

Volgens een andere uitvoeringsvorm van de inrichting 15 volgens de uitvinding is de diameter van de gasuitlaatsectie aanzienlijk groter dan die van de uitlaat van het condensatie-deel in de scheidingssectie.

Volgens nog een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding, is (zijn) de kamer (kamers) 20 van de condensatiesectie in het bodemgedeelte voorzien van een druiprand.

Volgens nog een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding bestaan de toevoerorganen voor koelend metaal in de condensatiesectie uit mondstukken die langs 25 de omtrek zijn verdeeld zodat een nagenoeg coherente laag of gordijn van koelend metaal wordt gevormd over nagenoeg de gehele dwarsdoorsnede waardoor het binnenkomende gas dat zinkdamp bevat heen zal gaan.

Verdere voordelen en kenmerken van de uitvinding zullen 30 naar voren komen in de volgende gedetailleerde beschrijving van een uitvoeringsvorm van de inrichting die is weergegeven in de bijgaande tekeningen, waarvan:

Fig..l een schematisch bovenaanzicht weergeeft van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding en 35 fig. 2 een doorsnede volgens de lijn II - II weergeeft esc 1417 - 5 - van de inrichting volgens fig. 1.

Fig. 1 geeft schematisch een bovenaanzicht weer van een inrichting voor de condensatie van zink voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding waarbij 5 zink als koelend metaal wordt gebruikt. Als lood als koelend metaal wordt gebruikt zal het zink in het lood oplossen.

Zink zal echter in beide gevallen op dezelfde wijze uit het zink bevattende gas condenseren.

De inrichting omvat een condensatiekamer 1 met 10 een condensatiesectie 2 en een gasuitlaatgedeelte 3.

De inrichting omvat ook een droes (schuim) kamer 4, een koel-kamer 5 en een pompenput 6.

De condensatiekamer is voorzien van branders 7, 8 en 9 om de temperatuur ervan te handhaven. Koelverliezen in 15 de droeskamer worden electrisch gecompenseerd zoals wordt aangegeven door een electrische weerstandslus 10. De temperatuur in de koelkamer wordt geregeld door middel van koelspiralen 11. De warmteverliezen in de droeskamer kunnen uiteraard worden gecompenseerd door middel van oliebranders of dergelijke. 20 De droeskamer staat in verbinding met de koelkamer via een leiding of kanaal 13 dat ζδ is ontworpen dat slechts zink er doorheen kan gaan en het droes wordt afgevoerd via een uitlaat 14.

Een bepaalde hoeveelheid vloeibaar zink wordt uit 25 de koelkamer verwijderd via een uitlaat 15 terwijl de rest naar de pompenput stroomt via een verbinding 16 om als koel-middel te worden gebruikt. Warmteverliezen in de put kunnen bijvoorbeeld worden gecompenseerd door middel van electrische dompelverwarmingsorganen.

30 Als het koelende metaal lood is zal het lood, na verwijderen van droes, door een koelkanaal stromen aan het einde waarvan zink wordt verwijderd na smeltsegregatie.

Pompen 17, 19 die in de pompenput zijn geplaatst, pompen vloeibaar zink door leidingen 19 en 2Q naar toevoer- eaoi * i 7 - 6 - organen die in de condensatiesectie 2 zijn geplaatst. Deze organen worden meer in detail beschreven bij de bespreking van fig. 2.

Om het gevaar dat zich in pijpen en mondstukken 5 vast zink afzet, wordt bij voorkeur in de pijpen die van de put naar de toevoerorganen leiden een positieve temperatuursgradiënt teweeg gebracht. Dit kan bijvoorbeeld worden bereikt door zodanige voorzieningen dat de pijpen die naar die organen lopen tenminste ten dele worden verwarmd 10 door het binnenkomende hete gas en/of door voorzieningen voor warmteuitwisseling met het zink dat wordt af gevoerd; onder alle omstandigheden moeten de pijpen zijn of worden geïsoleerd om overmatige temperatuursverliezen te voorkomen.

15 Als het koelende metaal lood is, kan worden voorzien in warmteuitwisseling tussen het binnenkomende lood en het binnenkomende gas en/of het lood dat de conden-satieruimte verlaat, omdat, na afscheiding van het zink, het lood anders verzadigd zal zijn met zink wat een 20 zekere vertraging zou kunnen veroorzaken voordat het lood in staat was om meer zink op te lossen, als het niet werd voorverwarmd.

Fig. 2 toont een dwarsdoorsnede door de inrichting volgens fig. 1, volgens de lijn II - II van fig. 1. In de 25 weergegeven uitvoeringsvorm bestaat het condensatiegedeelte uit twee kamers. Maar een goed effect wordt in het algemeen ook verkregen met slechts ëén kamer.

De kamers 21 en 22 zijn boven elkaar geplaatst en koelend zink wordt ingevoerd in het bovenste gedeelte van 30 de kamer 21 via (sproei)mondstukken 23, 24 onder vorming van een nagenoeg samenhangende laag of gordijn 25 van vloeibaar koelend metaal. Het binnenkomende gas, aangegeven met de pijlen 26, wordt gedwongen om door dat gordijn heen te stromen en het mengsel stroomt dan omlaag naar het expansie-35 gedeelte 21a van de kamer 21. Hier zal het koelende metaal, als 86 01417 - 7 - gevolg van de krachtige turbulenties uiteenvallen in uitzonderlijk fijne druppeltjes en al het gas zal in contact komen met koelend metaal. Druppeltjes van koelend metaal, tezamen met gecondenseerd zink, zullen worden 5 afgezet op de naar beneden toe convergerende wanden van de kamer van het versnellingsgedeelte 21b en zullen omlaag vallen in het koelende metaalbad 28 dat zich daaronder bevindt, via de druiprand 27 zo die aanwezig is.

Na comprimeren in het versnellende gedeelte 21b 10 van de kamer 21, zal het gas weer expanderen in het expansiegedeelte 22a van de kamer 22. Daardoor wordt een verdergaande menging bewerkstelligd en blijft het gas langer (in deze ruimte) aanwezig. In de meeste gevallen is deze trap niet nodig omrolledige condensatie van zinkdamp die-in het 15 gas aanwezig is, te bewerkstelligen.

Na deze condensatietrap stroomt het gas omlaag door de condensatiekamer en wordt afgebogen langs het oppervlak van het zinkhad 28. De druppels in het gas worden zo nagenoeg volledig afgescheiden. Het gas stroomt verder omhoog door 20 de uitlaatsectie 3, die de vorm heeft van een verticale schacht 29 waarvan de diameter aanzienlijk groter is dan de diameter van de uitlaat 30 van de condensatiekamer. Eventuele overgebleven druppels worden zo afgescheiden en het gas verlaat de inrichting via de uitlaat 31 zonder zinkdamp of 25 zonder begeleidende metaaldruppeltjes.

In de condensatiekamer is een barrière 32 aangebracht waar zink onderdoor stroomt naar de droeskamer 4. Het grootste deel van de droes wordt uit de condensatiekamer verwijderd hetzij intermitterend of continu met geschikte organen 3Q zoals een schroeftransporteur, die in de tekening is aangegeven met een hark of krabber 33.

8801417

Claims (11)

1. Werkwijze voor het condenseren van zinkdamp uit een gas door het gas in contact te brengen met een koelend metaal, gekenmerkt door de volgende trappen: opwekken en in stand houden van een practisch coherente laag o£ 5 gordijn van koelend metaal dat nagenoeg de gehele dwarsdoor snede waar het gas dat de zinkdamp bevat wordt gedwongen door te stromen, bestrijkt, zorgen dat het gas door deze laag of dit gordijn heenstroomt waarbij het gevormde mengsel in tenminste ëën trap tot expansie wordt gebracht om een 10 grondige menging te verkrijgen en vervolgens versnellen van het mengsel naar (langs) het oppervlak van een koelend metaalbad om eventuele metaaldeeltjes of druppeltjes die in het gas aanwezig zijn af te scheiden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat 15 het gebruikte koelende metaal lood is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat het gebruikte koelende metaal zink is.

4. Werkwijze volgens ëën der voorgaande conclusies met het kenmerk dat het gasmengsel, na het versnellen, 20. nog tenminste ëën maal tot expansie wordt gebracht voordat het wordt versneld in de richting van of langs het oppervlak van het koelende metaalbad, om het rendement waarmee zinkdamp uit het gas wordt gecondenseerd nog verder te vergroten. 5. 'Werkwijze volgens conclusie .1—4 met het kenmerk 25 dat het gas, nadat het tegen het oppervlak van het koelende metaalbad is gebonsd, tot expansie wordt gebracht om eventuele deeltjes en/of druppeltjes die het gas eventueel begeleiden, nagenoeg volledig af te scheiden.

6. Werkwijze volgens conclusie 2 met het kenmerk dat 30 het koelende metaal na het koelen en afscheiden van geconden seerd zink wordt gerecirculeerd en de temperatuur van het koelende metaal enkele graden wordt verhoogd om te voorkomen dat zich droes (schuim), vormt in de organen die het koelende 8601417 - 9 - metaal toevoeren.

7. Werkwijze volgens conclusie 3 met het kenmerk dat het koelende metaal na het koelen wordt gerecirculeerd, en een deelstroom van het circulerende zink wordt afgevoerd en 5 de temperatuur van het koelende metaal enkele graden wordt verhoogd om te voorkomen dat zich droes (schuim) vormt in de organen waar het koelende metaal wordt toegevoerd.

8. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze 10 volgens conclusie I, omvattende een condensatiesectie, een scheidingssectie, een gasafvoersectie, een behandelings-sectie voor koelend metaal en een recirculatiesectie voor koelend metaal, met het kenmerk dat de condensatiesectie (2) Bestaat uit tenminste een kamer (21) met een expansie-15 gebied (2Ia), dat toevoerorganen (23, 24) boven de expansie- sectie zijn opgesteld om een laagof gprdgn van het metaal tot stand te Brengen en dat een versnellingssectie (21B) aanwezig is onder de expansiesectie (21a).

9. Inrichting volens conclusie 8 met het kenmerk, 20 dat de condensatiesectie (2) een tweede kamer (22) omvat, die verticaal onder de eerste kamer is gelegen en bestaat uit een expansiegedeelte (22a) en een versnellingsgedeelte (22b).

10. Inrichting volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, 25 dat de condensatiesectie (2) is voorzien van een uitlaat (3Q) die in verbinding staat met de af scheidingssectie (.1) en waarin het gasmengsel in contact wordt gebracht met het koelende metaalbad (28) dat in de afscheidingssectie aanwezig is. 30 Π. Inrichting volgens conclusie 8-10 met het kenmerk dat de diameter van de gasuitlaatsectie (3) aanzienlijk groter is dan die van de uitlaat (3Q) in de condensatiesectie.

12. Inrichting volgens conclusie 8-11 met het kenmerk dat de kamer (21) of de kamers (21, 22) van de condensatie- £ n i -4 7 «JCc 1 ·' i - - 10 - sectie (2) is/zijn voorzien van een druiprand aan de onderkant (27).

13. Inrichting volgens conclusie 8-12 met het kenmerk dat de toevoerorganen (23, 24) voor koelend metaal naar 5 de condensatiesectie (2) Bestaan uit mondstukken die langs de omtrek zijn verdeeld zodat een nagenoeg samenhangende laag of gordijn van koelend metaal wordt gevormd over nagenoeg de gehele dwarsdoorsnede waar het Binnenkomende gas dat zinkdamp bevat doorheen zal gaan. IQ 14. Werkwijze en inrichtingen, in hoofdzaak zoals Beschreven in de Beschrijving en/of zoals weergegeven in de figuren. 8 6 0 1 4 1 7