PL46983B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 46983 OZ® WOP KI 40 a Opublikowano: 10. VII. 1963 MKP C 22 h UKD Wspóltwórcy wynalazku: prof. dr inz. Aleksander Krupkowski, dr inz. Henryk Fik, mgr inz. Karol Rzyman, inz. Zbigniew Ochmanski Wlasciciel patentu: Zaklady Cynkowe „Silesia" Przedsiebiorstwo Panstwowe, Katowice (Polska) Sposób rektyfikowania kadmu metoda pelnej równowagi i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób rektyfikacji kadimu metoda pelnej równowagi i urzadzenie sluzace do wykonywania 'tego siposoibu.Stosowany dotychczas isposófb prodfukiejti kadmu metoda rektyfikacji jest oiparty na teorii isitnumleni równoleglych, w której pairy wytworzone w dowol¬ nej pólce odparndka sa w równowadze z roztworem danej pólki, natomiast nie ma równowagi miedzy calkowiiita iloscia par przez dana pólke przechodza¬ ca a roztworem tej pólki.Sa pewne oczywiste korzysci tej metody, ale sa równliez i wady, kitowe nalezy wyeliminowac.W procesie opanty/m na teorii strumieni równc- ieglych cisnienie w kolumnie jesfo bliskie atmosfe¬ rycznemu. Kolumny sa bardzo male, a zaitem moz¬ na je wykonac z pólek ceramicznych ulozonych' w zwykly isiposób jedna na druigiej. W praktyce ko¬ lumna jest wykonana z pólek karborundowych cha- rakteryzujaeych sie stosunkowo duzym przewodni¬ ctwem oepflnyim. Druga zaleta tych urzadzen jeslt odtpciiinoisc kolumny ceramicznej na korodujacy wplyw Zn. Wada tego systemu jest koniecznosc kilkakrotnego przepuszczania metalu przez ko¬ lumne, z czym wiaze sie spadek uzysku Cd, sto¬ sunkowo niska wydajnosc termiczna procesu.Wprawdzie uzysk Cd jest juz w obecnym proce¬ sie znacznie wyzszy anizeli to ma miejsce w in¬ nych metodach produkcji kadmu, jednakze ze wzgledu na wysoka cene kadmu nalezy dazyc do dalszego podwyzszenia wskaznika uzysku, co mo- 2 zliwe jest w wypadku oparcia procesu rektyfikacji kaicfmu na teorii równowagi.Wady te usuwa sposób wedlug wynalazku. Prcn dukty kadmowe otrzymane z rektyfikacji cynku 5 przerabia sie jeden raz w typowej kolumnie kar- borundowej i w niej koncentruje sie Cd do mini¬ mum 90%, a wiec otrzymany stop Cd-Zn zawiera maksimum 10% Zn. Ten stop nadaje sie do drugiej kolumny, której zasada pracy oparta jest na teorii io pelnej równowagi.Na rysunku przykladowo fig. 1 przedstawia sche¬ matycznie pólki kolumny pracujacej wedlug wyna¬ lazku, fig. 2 — kolumne z komora ogniowa, a fig. 3 — kolumne rektyfikacyjna z kotlem — odparnikiem. 15 Dowolna pólka „n" kolumny rektyfikacyjnej sklada sie z kolpaka 1, gardzieli 2 i przelewu 3.Kolumna rektyfikacyjna 4 sklada sie z szeregu identycznych pólek. Stop kadmowy ladowany jest do kotla-oclparnika 5 albo bezposrednio skrzynka 20 nadawcza 6 do pólki kolumny 4. Pozostalosc z ko¬ tla odparnika 5 usuwa sie za pomoca przewodu 7 lub bezposrednio z kolumny rura wyplywowa 7a umieszczona nad kotlem, a pary kadmu kondensu- ja w kondensatorze 8. Kolumna rektyfikacyjna 4 25 moze byc podgrzewana za pomoca komory grzew¬ czej 9.Pary kadmu i cynku wydobywajace sie z po¬ wierzchni kapieli odparnika (pólki) „n +1" zdazaja ku górze do gardzieli 2 nastepnej pólki i przeci- 30 skaja sie przez roztwór metalu pod kolpakiem, w3 wynJfeu czego pary przechodzace przez Txaftwi6r od¬ daja ciepla parowania do roztworu, przy czym same kondensuja, a pod wplywem ciepla konden¬ sacji wytwarzaja sie mowe pary metalu, przy czym nowoutworzone pary sa w równowadze z roztwo¬ rem z którego powstaly. Pary wydobywajace sie z pólki „n'< zdazaja do pólki „n-1", przy czym na drodze miedzy dwiema pólkami istnieja mniejsze strasy cieplne do otoczenia, na skiuitek czego czesc ich kondensuje przed osiagnieciem nastepnej pólki, tafe iz (kropelki kondensatu odpadaja na powrót do roztworu pólka. Kropelki te sa w równowadze z parami, z których powstaly, lecz nie z roztworem, do którego wpadaja. A zatem do pólki „n" wcho¬ dza z pólki „n-1" pary, wlasne skropliny powstale z czesci par pólki „n" i roztwór splywajacy prze¬ lewem 3 z pólki„n -4C*, przy czym wszystkie sklad¬ niki te nie sa w równowadze z roztworem pólki „n". Z polki „n" natomiast wydobywaja sie pary zdazajace do pólki „n-l° i roztwór przelewajacy sie przez przelew 3 do pólki „n+l" i sa one w równowadze z roztworem pólki „n". Dzieki temu kolumna pracujaca na zasadzie pelnej równowagi pracuje znacznie skuteczniej anizeli kolumna pra- c jaca w mysl teorii strumieni równoleglych. lsteta-wynalazku bedzie latwiej zrozumiala w odniesieniu do nastepujacych przykladów: Przyklad I. Metal wprowadza sie do kotla-od- pamijka 5, ogrzewa- sie dowolna metoda az do wrze¬ nia metalu. Wydobywajace sie pary metalu prze¬ chodza do góry do kaluimny 4 pracujacej! na zasa¬ dzie pelnej równowagi. Czysty metal gromadzi sie w kondensatorze 8. Po pewnym czasie trzeba pro¬ ces przerwac i metal z kotla 5 wypuscic za po¬ moca przewodu 7, gdyz koncentracja zanieczyszczen w kotle wzrosla do tego stopnia, ze jakosc czystego metalu pogarsza sie. Jest to proces periodyczny.Przyklad II. Swiezy wsad doprowadza sie bie¬ zaco do kotla 5, a z kotla 5 wyprowadza sie pew¬ na czesc metalu biezaco za pomoca przewodu 7.Metal w kotle 5 doprowadza sie do wrzenia, przy czym kolumna 4 pracuje podobnie jak w przykla¬ dzie I, a czysty metal gromadzi sie w kondensato¬ rze 8. Jest to zatem proces ciagly.Przyklad III. Zamiast w kotle 5 metal podgrze¬ wa sie za pomoca komory grzewczej 9 w dolnej czesci kolumny 4, pracujacej na zasadzie pelnej równowagi. Metal podawany jest skrzynka nadaw¬ cza S do pólki nad komora grzewcza. Górna czesc kolumny nie jest podgrzewana, a stopien izolacji uzalezniony jest od potrzeb technologicznych.Przyklad IV. Metal wprowadza sie do kotla 5 a produkty deflegmacji nie wracaja do kotla, skad sie jedopiero wyprowadza, tylko usuwanie ich na¬ stepuje przed kotfem rura wyplywowa 7a. A zatem ilosc swiezego wsadu równa jest ilosci metalu skraplajacego sie w kondensatorze 8 plus produkty deflegmacji wprowadzane z dolnej czesci kolumny 4 przed kotlem. 4 Przyklad V. Swiezy wsad wprowadza sie bez- pgfoedmo skrzynka nadawcza do kotla 5, natomiast wyprowadzenie metalu za¬ nieczyszczonego nastepuje przewodem 7 z kotla 5, s Nalezy zaznaczyc, ze w przypadku gdy materia¬ lem wyjsciowym jest przetopiona gabka kadmowa o koncentracji ponizej 10% Zn, mozna zrezygnowac ze wstepnej rektyfikacji w kolumfue karborundo- wej, a wiec w tym przypadku mozna proces rek¬ tyfikacji przeprowadzic bezposrednio w kolumnie opartej na teorii pelnej równowagi.Kolumna dla przeprowadzenia procesu rektyfi¬ kacji moze byc wykonana z metalu, elementów ce¬ ramicznych lub grafitu, lecz jej -konstrukcja musi gwarantowac szczelnosc pod cisnieniem. W przy¬ padku, gdy kolumna wykonana jest z elementów ceramicznych lub grafitu, dobra szczelnosc mozna uzyskac przez laczenie poszczególnych pólek za pomoca gwintu z tym, ze powierzchnie srubowe musza byc przed ich polaczeniem smarowane od¬ powiednia zaprawa. Stosowanie metalowej kolum¬ ny np. zestali wzglednie zeliwamozliwe jest dzie¬ ki temu, ze przy koncentracji 90% Cd nie ma miej¬ sca na korozje kolumny, Próby- przeprowadzone z zeliwem chromowym potwierdzily powyzsze przypuszczenia. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób rektyfikacji kadmu metoda pelnej rów¬ nowagi, znamienny tym, ze roztwór metalu do¬ prowadza sie do wrzenia w kotle-odparniku umieszczonym pod kolumna rektyfikacyjna lub w jej dolnej czesci spelniajacej role od- parnika, przy czym pary metalu wytworzone w nizszych pólkach kolumny musza sie prze¬ ciskac przez warstwe plynnego metalu w pól¬ ce wyzszej, natomiast nadmiar roztworu sply¬ wa do roztworu pólki nizej lezacej..

2. Sposób rektyfikacji kadmu wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze proces refctyfikacji prowadzi sie metoda okresowa lub ciagla, przy czym dr kolumny (4) wzglednie kotla (5) doprowadza sie metal, który poddaje sie procesom rektyfikacji, natomiast z kolumny uchodza czyste pary kad¬ mu do kondensatora (8), gdzie sie skraplaja, a metal ze skoncentrowanymi zanieczyszcze¬ niami odprowadza sie z kotla (5) albo z dolnej czesci klumny (4) na zewnatrz.

3. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1 i 2, skladajace sie z odparnika, kolum¬ ny rektyfikacyjnej i kondensatora, znamienine tym, ze pólki kolumny rektyfikacyjnej (4) sa wyposazone w kolpaki (1), gardziele (2) i prze¬ lewy (3), przy czym kolpaki (1) zanurzone sa dolna krawedzia w metalu, a dolna czesc prze¬ lewu (3 w roztworze nizszej pólki. 15 20 25 30 35 40 45 5046 983 F1Q. 1 &D es J-te Pl6 <2 ni» 4 717. RSW „Brasa", Kielce. Nakl. 250 egz. PL