PL44007B1 - - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy sposobu usuwania kadmu zawartego w cynku.

Obejmuje on proces wzbogacania zawartosci kadmu w cynku, wedlug którego pary cynku, zawierajace równiez pary kadmu, sa chlodzone w prózni tak, aby mozna bylo uzyskac czescio¬ we skraplanie; ipary nieskroplone zostaja wzbo- . gacone w kadm, a skroplony cynk zawierajacy kadm zostaje czesciowo wyparowany, wskutek czego kadm równiez zostaje czesciowo wyparo¬ wany, po czym pary nieskroplone wzbogaca sie w kadm i skrapla je sobno.

Najlepiej jest, gdy pary cynku wpierw skra- *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa Stephen Esslemon Wrods i Thomas Ronald Albert Davey. pla stie na warstwie zimnego uprzednio skrze¬ pnietego cynku, a roztopiony cynk sciekajacy kroplami zbiera sie w strefie grzewczej, nato¬ miast czesc par wzbogaconych w kadm uzyska¬ nych przez ponowne wyparowanie w strefie grzewczej ponownie skrapla sie na zimnym skrzepnietym stopie kadmowo cynkowym dalej zwiekszajac zawartosc kadmu w nieskroplo- nych parach, uzyskanych przez ponowne wypa¬ rowywanie.

Jedno z zastosowan wynalazku jest otrzy¬ mywanie cynku o malej zawartosci kadmu ze strumienia roztopionego olowiu, który krazy w skraplaczu do skraplania par cynku z produk¬ tów gazowych, otrzymywanych z pieca szybo¬ wego do wytapiania cynku.

Kadm wystepuje zwykle w nieduzych ilos-ciach w rudach cynkowych i w zwiazku z tym znajduje sie on w materialach wsadowych pie¬ ca szybowego do wytapiania cynku Podczas procesu^wcytapiania kadm zostaje zredukowany i ulatnia z jparami cynku; nastepnie zostaje on rozpuszczony w roztopionym olowiu w skrapla¬ czu.

Gazy z pieca szybowego zawieraja obok par cynku pewna ilosc nie dajacych sie skroplic skladników gazowych, glównie azot, tlenek we¬ gla i dwutlenek wegla. Przy przechodzeniu ta¬ kich gazów przez skraplacz, temperatura roz¬ topionego olowiu wzrasta wskutek pochlania¬ nia ciepla tych gazów, tworzy sie roztwór cyn- kti w olowiu, który pochlania dodatkowo cie¬ plo gazów podczas * chlodzenia ich przez olów, ilosc ciepla straconego w skraplaczu prze* i*ro- miendowanie i konwekcje jest stosunkowo ma¬ la, natomiast ilosc ciepla* dajaca sie odzyskac z olowiu przed doprowadzeniem go z powrotem do skraplacza jest wieksza niz ilosc ciepla oo- trzebnego do wyparowywania cynku, które zo¬ staje pochloniete w skraplaczu. Wymagane wiec energie cieplne do powtórnego wyparowy¬ wania cynku uzyskuje sie jako cieplo pobrane z roztopionego olowiu.

Pary cynku moga byc odzyskane z olowiu doprowadzanego ze skraplacza w znany sposób przez wyparowywanie w prózni na calej po¬ wierzchni roztopionego olowiu.

Wynalazek dotyczy równiez urzadzenia dó wykonywania opisanego wyzej sposobu. Urza¬ dzenie to jest uwidocznione na, rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój pionowy urzadzenia, fig. 2 — przekrój pionowy odmiany urzadzenia, a fig. 3 — szczegól urzadzenia przedstawionego na fig. 2, stanowiacy dalsza od¬ miane urzadzenia.

Olów krazacy w skraplaczu, do którego do¬ prowadza stie gazy z pieca szybowego do wyta¬ piania cynku, jest doprowadzanj' w tempera¬ turze okolo 560 — 620°C do komory 2 przez przewód 2, znajdujacy sie bezposrednio $ttt po¬ wierzchnia roztopionego olowiu w sciano per- scieniowej 3. Olów znajduje sie z tylu domie¬ rza prostokatnego 4, przyspawanego do rury 5.

Kolnierz ten posiada otworka 6, przez które olów przesacza sie do niego równomiernie na calym obwodzie rury 5.

Rura 5 posiada wywiniety na zewnatrz wy¬ step 7, ponad którym przeplywa oló\te w posta¬ ci cienkiej warstwy .pokrywajacej zewnetrzna powierzchnie rury 5. Gdy w komorze panuje niskie cisnienie, wówczas pewna ilosc cynku i kadmu zawartych w tym olowiu sa stopniowo wyparowywane fcodczas przeplywania olowiu na dól wzdluz scianek rury 5. Olów ten ozna¬ czony cyfra 8 gromadzi sie na dmie komory, po¬ laczonej przy jednym boku przewodem 9 z cie¬ klym olowiem 10 w zbiorniku 22, z którego od¬ plywa on w sposób ciagly i powraca do skrap¬ lacza.

Pionowa rura 12 skraplacza wykonana z ma¬ terialu dobrze przewodzacego cieplo np. z zeli¬ wa, posiada górne przedluzenie 13 zaopatrzone w wykladzine 14 izolujaca cieplnie; przedluze¬ nie to jest zawieszone na odpowiedniej pokrywie 159 polaczonej z przewodem prózniowym 16 który jest hermetycznie polaczony z komora prózniowa za pomoca pokrywy 25. PolaPczenie pokrywy 15 z przewodem prózniowym 16 jest wykonane w pokrywie 25, która jest hermetycz¬ nie polaczona z komora prózniowa za pomoca elastycznego pierscienia uszczelniajacego 26.

Podobny pierscien 11 uszczelnia odejmowalna pokrywe *5.*Rura skraplacza jest otoczona we- zownica wodna 18, przez która plynie woda chlodzaca.

Przy uruchamianiu urzadzenia cynk i kadm wyparowywujace z roztopionego olowiu pod¬ czas przeplywu ponad wewnetrzna powierzchnia rury 5, sa skraplane w postaci stalego osadu na zewnatrz rury 12, w jej górnym przedluzeniu 23 oraz dokola wezowndcy wodnej 18. Osad skrzep¬ nietego cynku tworzy sde stopniowo podczas dzda lania urzadizenfia, az do osiagniecia stanu usta¬ lonego, w którym zostanie utworzona warstwa pierscieniowa 19 skrzepnietego cynku dokola ru¬ ry 22 i wezownicy chlodzacej 28. Dalej skrapla¬ jacy sie cynk spada kroplami jatko ciekly metal do imdskli 20, polaczonej nura 21 ze zbiornikiem 22, zawierajacym roztopiony cynk. Poziom cynku w zbiorniku 22 jest utrzymywany ¦ przy nieco wiekszym odstepie od konca rurki* 21 niz gru¬ bosc warstwy olowiu znajdujacego sie ponizej dna miski 20, wykonanej z materialu o dobrym przewodnictwie cieplnym. Dzieki temu (roztopio¬ ny cynk jest utrzymywany w misce 20 i nie przelewa sie na zewnatrz. Poziom olowiu ciekle¬ go 10 w zbiorniku 22 jest utrzymywany w po¬ dobny sposób przy nieco fwieteszym odstepne od konca rui\ki 9, niz grubosc warstwy olowiu, znajdujacego sie ponizej dna maski 20. Wskutek tego otacza on dolna czesc mliski, lecz nie prze¬ plywa przez jej brzegi.

W rurze 12 skraplacza jest osadzony osiowo element grzejny 23, który zapobiega blokowaniu skrzepnietym cgmkiem^aedlu^^ - 2 -Oiów dopcotwadaft *ie *k> «tor©placaa o tempe¬ raturze c^colo od 560 do 620°C; zawartosc cynku w nim moze wynosic Od 0,8 do 2,5%. W przypad¬ ku typowym olów doprowadza sie do skraplacza O temperaturze 560°C a zawartosc cynku w ruLm wynosi 1,0%. Podczas przeplywu olowiu na dól wzdluz scianek rury 5, okolo 0,25% cyniku zo¬ staje wyparowana, wskutek czego roztopiony olów 8 zawiera 0,75% cynku. Wyparowany cynk w wiekszej czesci ulega skraplaniu na zewnatrz warstwy .pierscieniowej 19; czesc cynku mie- skroplonego, gdy wchodzi óo skraplacza zostaje wzbogacona w kadm. Dalsze skraplanie ma miejsce wewnatrz skraplacza w poblizu nieizolo- wanej czesci rury 12, a pary cynku uchodzac zostaja dodatkowo wzbogacone w kadm.

Cynk skroplony na warstwie pierscieniowej 19 przy zetknieciu sie ze skrzepnietym cynkiem wi¬ nienbyc ochlodzony do temperatury topnienia cynku wyinoszacej 420°C. Cynk opada na miske 20, w której podlega ogrzaniu roztopionym olo¬ wiem 8, powodujac wyparowanie pewnej ilosci cynku. Wyparowanie 0,25% cynku zawartego w olowiu podczas przeplywu olowiu na dól wzdluz scianek rury 5 pochlania ilosc ciepla wystarcza¬ jaca do ochlodzenia olowiu z temperatury 560°C do temperatury 40°C. Olów 8 moze byc chlo¬ dzony do temperatury 480 °C a mimo to nadal istnieje mozliwosc doprowadzania ciepla do cyn¬ ku znajdujacego sie w misce 20, poniewaz przy panujacym cisnieniu cynk moze parowac nawet w temperaturze 450°C. Istnieje wiec [wystarczaja¬ ca ilosc ciepla, zawartego w olowiu do spowodo¬ wania ponownego parowania cynku znajdujace¬ go «de w misce 20, Cynk wyparowany ponownie zawiera znacznie wiecej kadmu, niz cynk plynny, z którego te pa¬ ry pochodza. Ponadto, gdy pary ponownie wy¬ parowanego cynku zostana w wiekszej czesci skroplone na warstwie pierscieniowej 19, szcze¬ gólnie na rurze 12 skraplacza, to nie skroplona czesc par cynku ulega dalszemu wzbogaceniu w kadm. Nastepuje wiec uchodzenie nieznacznej czesci par cynku bardzo bogatego w zawartosc kadmu przez górne izolowane przedluzenie 13 rury 12 i skroplenie ich w postaci cienkiej war¬ stwy osadu 24 w zimnej pokrywie 15.

Sposób wedlug wynalazku moze byc stosowany równiez w zwiazku z urzadzeniem pracujacym z dodatkowym stadium przeplywu zwrotnego olowiu oraz zawierajacym' szereg nachylonych pólek pierscieniowych, ponad którymi przeply¬ wa roztopiony cynk. Takie kombinowane urza¬ dzenie jest przedstawione na fig. 2. Cynk wypa¬ rowywany ae scfcrnek rury 5 staratfla c*e na cynk ciekly, plynacy na odchylonych na zewnatrz pól¬ kach 33 i ponownie paruje na pólkach 34 pochy¬ lonych do wewnatrz. Dalej proces prowadzi sie w sposób opisany wyzej.

Przy skraplaniu cynku na warstwie pierscie¬ niowej 19 nieskiroplone pary cynku sa stosunko¬ wo bogatsze w zawartosc kadmu, mdz cynk skroplony. W celu zapewnienia korzystnego wzbogacania cynku w kadm, miske 20 umiesz¬ cza sie w takim polozeniu w stosunku do dol¬ nego konca pierscienia 19, aby istniala mala szczelina pomiedzy dolna czescia pierscienia 19, a cieklym cynkiem na misce 20; dazy sie do utrzymywania mozliwie jak najdluzej równo¬ wagi rozdzielania kadmu miedzy ciecza i para¬ mi. Pary cynku wchodzace od dolu do skrapla¬ cza zawieraja duzo kadmu w stosunku do skrop- plonego cynku.

W celu uzyskania dalszego wzbogacania cyn¬ ku w kadm w ostatniej czesci skroplonych pa*1 cynku, dolna czesc rury 12 skraplacza metakr wego nie jest izolowana od wewnatrz, wskutek czego dalsze skraplanie par cynku nastepuje przy przeplywie zwrotnym; pary cynku opusz¬ czajace te czesc skraplacza zostaja ponadto wzbogacone w kadm. Górna czesc rury 12 posia¬ da od wewnatrz wykladzine izolacyjna 14.

Pary cynku wzbogacone w kadm przeprowa¬ dza sie przez przestrzen objeta chlodzona wo¬ da pokrywe 25 (fig. 1 i 2), w której nastepuje ich skraplanie w postaci stalego osadu 24. Pokrywa 15 daje sie latwo zdejmowac w celu zebrania skrzepnietego cynku wzbogaconego w kadm; ta ilosc cynku moze stanowic okolo 1% calkowi¬ tej ilosci zebranego cynku i zawiera okolo 90% kadmu. Tak np., gdy calkowita zawartosc kad¬ mu w cynku wynosi 0,1% w stosunku do calej ilosci cynku, to 99% cynku gromadzi sie w zbiorniku 22 i moze zawierac 0,01% kadmu, podczas gdy 1% cynku zebranego w zimnej pokrywie 15 moze zawierac 9% kadmu.

Odmiana sposobu wedlug wynalazku polega nia tym, ze koncowy osad cynku wzbogacanego w kadm zbiera sie w chlodnicy 29 typu bagne¬ towego, przedstawionego na fig. 3, w którym woda doplywa do chlodnicy przewodem 30 i plynie przestrzenia przescianowa 31 dokola przewodu 30. Ostatnia czesc par cynku skrapla sie w postaci stalej warstwy 32 na zewnatrz chlodnicy 29.

Moze byc zastosowanych wiele innych odmian wynalazku, nie przekraczajacych jego zakresu. - 3 -- 'Zasfrz^zenra patentowe" 1. Sposób usuwania kadmu zawartego w cyn¬ ku, zTiamdenny tym, ze piairy cyniku zawiera¬ jace równiez pary kadmu chlodzi slie w prózni, przy czym uzyskuje sie czesciowe skraplanie tych par, a pozostale pary nie- skroplone wzbogaca sie w kadm, natomiast skroplony cynk zawierajacy kadm poddaje sie czesciowemu ponownemu wyparowywa¬ niu, wskutek czego kadm zostaje wyparo¬ wany, a nieskroplone pary cynku wzboga¬ cane w kadm skrapla sie oddzielnie. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pary cynku najpierw skrapla sde na ochlo¬ dzonym skrzepnietym cynku, z którego cie¬ kly cynk spadajacy kroplama zbiera sie w siUrefie ogrzewanej, nastepnie czesc par wzbogaconych w kadm wyparowuje sie po¬ nownie w tej strefie i ponownie skrapla w postaci stalego stopu kadmowo-cynkowego w celu dalszego zwiekszenia zawartosci kadmu w nieskroplonych parach, uzyska¬ nych wskutek ponownego wyparowywania, przy czym pary cynku otrzymuje sie przez wypait>wywande roztopionego ogrzanego olo¬ wiu, zawierajacego cynk. 3. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zawiera zbior¬ nik prózniowy posiadajacy zewnetrzna czesc pierscieniowa, ponad która przeplywa olów zawierajacy cynik o temperaturze przewyz¬ szajacej temperature topnienia cynku, we¬ wnetrzna czesc pierscieniowa, srodki chlo¬ dnicze do skraplania cynku w wewnetrznej czesci pierscieniowej oraz miske zmontowa¬ na w zbiorniku i zanurzona w olowiu za¬ wierajacym cynk, splywajacym na dól po¬ nad wystepem rury perscieniowej, przy czym w misce gromadzi sie ciekly cynk spadajacy kroplami z warstwy pierscieniowej skrze¬ pnietego stalego cynku. - «¦ ' Metali ur gic al Processes Limited The Najtional Smelting Company Limited Metallurgical Development Company Zastepca: mgr inz. Adolf Towpik rzecznik patentowyDo opisu patentowego Nr 4400? Ark. 1Do opisu patentowego Nr 44007 Ark. 2 2235. RSW „Prasa" kielce