Opublikowano: 15.IV.1966 51269 KI. 40 a, 19/32 MKP C 22 b i9|l)2/ UKD 669.54 7&7lTiOTEKA| Twórca wynalazku: inz. Zbigniew Ochmanski Wlasciciel patentu: Zaklady Cynkowe „Silesia" Przedsiebiorstwo Pan¬ stwowe, Katowice-Welnowiec (Polska) Sposób rafinacji cynku i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób rafinacji cynku i innych stopów cynkowych w karborun- dowych kolumnach rektyfikacyjnych metoda re- destylacji sposobem ciaglym, w którym proces deflegmacji w olowiowej kolumnie rektyfikacyj¬ nej prowadzi sie poprzez ciagle schladzanie de¬ flegmatora na calej jego wysokosci strumieniem przeplywajacego powietrza, które jest pobierane z otoczenia. Wynalazek dotyczy takze urzadzenia sluzacego do realizacji deflegmacji zanieczyszczo¬ nych par cynku poprzez schladzanie deflegmatora . na calej jego wysokosci strumieniem powietrza.Dotychczas cynk hutniczy otrzymany przez re¬ dukcje tlenkowych zwiazków cynku na drodze ogniowej przewaznie w piecach destylacyjnych o muflach lezacych oraz cynk otrzymany w obro¬ towych piecach z kondensatorowych zgarów cyn¬ kowych oraz innych zgarów cynkowych lub po¬ piolów cynkowych i metalicznego pylu cynkowego rafinuje sie w kolumnach rektyfikacyjnych w celu otrzymania cynku co najmniej o czystosci 99,99°/o wagowych Zn. Piec do rafinacji metoda redesty- lacji sposobem ciaglym sklada sie z trzech kolumn rektyfikacyjnych. Kadmowa kolumna rektyfikacyj¬ na usytuowana jest w srodku dwu olowiowych kolumn rektyfikacyjnych zainstalowanych na jed¬ nej linii prostej. po obu stronach kadmowej ko¬ lumny rektyfikacyjnej.Cynk wsadowy stapia sie w temperaturze do 600°C w piecach do stapiania usytuowanych na górnym 10 20 25 30 poziomie roboczym przy olowiowej kolumnie re¬ ktyfikacyjnej i nastepnie przez skrzynke posred¬ nia plynny metal kieruje sie do olowiowej kolumny rektyfikacyjnej. W olowiowej kolumnie rektyfika¬ cyjnej w odparniku zlozonym ze skrzynek kar- borundowych w ksztalcie litery „W" usytuowa¬ nych w komorze ogniowej nastepuje odparowanie cynku i kadmu od innych metali o wyzszej tem¬ peraturze wrzenia od cynku.Pary cynku i kadmu zanieczyszczone niewielka iloscia olowiu kieruje sie do deflegmatora. Kar- borundowe skrzynki deflegmatora posiadaja ksztalt prostokatny o dnie niemal plaskim. W skrzynce takiej nie gromadza sie duze ilosci zanieczyszczo¬ nego metalu. Plynny metal splywa przez otwór skrzynki karborundowej w dól do nizej usytu¬ owanej skrzynki, gdzie zatrzymuje sie na krótko nie podlegajac zbytniemu odparowaniu. Karbo- rundowe skrzynki w olowiowej kolumnie rekty¬ fikacyjnej przylegaja do siebie z tym, ze sa obró¬ cone w stosunku do siebie o kat 180°, wskutek czego frakcje zarówno parowa jak i plynna musza przechodzic przez kolumne rektyfikacyjna torem zygzakowatym. W deflegmatorze w temperaturze obnizonej nastepuje kondensacja par metali sta¬ nowiacych zanieczyszczenie par cynku i kadmu.Metale zanieczyszczajace cynk i kadm posiadaja wysoki punkt wrzenia, jak na przyklad olów, i zwy¬ kle sa osrodkiem kondensacji takze dla par cynku.Z tego powodu im wyzej znajduje sie korborun- 5126951269 3 dowa skrzynka deflegmatora tym mniej olowiu powinny zawierac pary cynku i kadmu, a za tym w wiekszym stopniu powinny byc uwolnione w ogóle od zanieczyszczen. Dotychczas deflegmacje par cynku i kadmu dokonuje sie w deflegmatorze stanowiacym górna czesc olowiowej kolumny re¬ ktyfikacyjnej. ^ Deflegmatory te sa od g$ry oblozone wymurówka z cegly ., izolacyjnej. Wymurówka jest zwykle usztywniona konstrukcja stalowa. Odleglosc mie¬ dzy zewnetrznymi sciankami karborundowych skrzynek deflegmatora a wymurówka wynosi okolo 20 mm. Pomiedzy karborundowymi skrzynkami deflegmatora s. wymurówka w czasie eksploatacji kolumny rektyfikacyjnej nie przeplywa medium .gazowe. Dolna czesc deflegmatora od jego podsta¬ wy do wysokosci okolo 600 mm to jest do wy- mfurówki izolacyjnej górnej czesci deflegmatora w; czasie eksploatacji: kolumny rektyfikacyjnej jest praktycznie pozbawiona izolacji, poniewaz prowi¬ zoryczne budowane przed uruchomieniem pieca scianki izolacyjne po kilku lub kilkunastu dniach normalnej pracy pieca sa usuwane.W obu olowiowych kolumnach rektyfikacyjnych w trzykolujmnowym piecu rektyfikacyjnym w wy¬ niku procesu destylacji cynku i kadmu w odpar- niku oraz deflegniacji w deflegmatorze par cynku i kadmu, okolo 75 % wagowych cynku wsadowego wraz z cala zawartoscia kadmu w postaci par prze¬ plywa do karborundowych kondensatorów, skad po skondensowaniu w postaci plynnego cynku splywa do kadmowej kolumny rektyfikacyjnej.W kadmowej kolumnie rektyfikacyjnej nastepuje (redestylacja) sposobem ciaglym rozdzial cyniku i kadmu, przy czym cynk splywa w dól kolumny do zbiornika cynku czystego a glównie pary kadmu i czesc par cynku wedruja w góre kolumny, gdzie cynk skrapla sie na pólkach deflegmatora, a pary kadmu oraz nieznaczna czesc par cynku przecho¬ dzi przez korytko ceramiczne do ceramicznego kondensatora polaczonego z kondensatorem — od~ pylnikiem i amortyzatorem cisnien. Pozostale 25 % wagowych cynku wsadowego* który nie od¬ parowal na pólkach kolumny olowiowej albo zo¬ stal skropiony w deflegmatorze wraz z zanieczy¬ szczeniem o wyzszej temperaturze wrzenia od cynku (Pb, Fe, Ou, Sn, Tl i inne), splywa do kotliny kaz¬ dej olowiowej kolumny rektyfikacyjnej a nastepnie do pieca rafinacyjnego usytuowanego obok olo¬ wiowej kolumny rektyfikacyjnej. Cynk ten za¬ wiera wszystkie i niemal w pelnej ilosci metale wyzej wrzace od cynku, zawarte w cynku wsa¬ dowym. W piecu rafinacyjnym cynk pozbawiony kadmu poddaje sie rafinacji metoda segregacji.W procesie tym otrzymuje sie cynk rafinowany pozbawiony kadmu, olów cynkowy i cynk twardy oraz zgary cynkowe.Wada dotychczas znanego i stosowanego sposobu rafinacji cynku w karborundowych kolumnach rektyfikacyjnych metoda ciaglej redestylacji jest to, ze odslonieta dolna czesc deflegmatora nie za¬ pewnia odpowiedniej koagulacji mgiel zawiera¬ jacych w swoim skladzie olów, a górna czesc de¬ flegmatora oslonieta wymurówka z cegly izola¬ cyjnej nie powoduje w sposób efektywny skrap- 10 15 20 25 30 40 45 50 55 65 lania mgiel zawierajacych olów z uwagi na to, ze temperatura panujaca w tej strefie deflegmator# jest wysoka, a szybkosc przeplywajacych par wieksza niz szybkosc skraplania mgiel olowiowych.Powazna niedogodnoscia jest takze to, ze stale odslonieta dolna czesc deflegmatora oraz izolowana wymurówka górna czesc deflegmatora nie umozli¬ wia regulacji temperatury par cynku i kadmu przeplywajacych przez deflegmator. Poza tym z tego powodu, ze czesc olowiowej kolumny rekty¬ fikacyjnej pozostaje w komorze ogniowej, gdzie jest intensywnie ogrzewana, czesc kolumny wy¬ stajaca ponad komore ogniowa jest natomiast chlodzona otaczajacym powietrzem a pozostala czesc kolumny byla oblozona wymurówka z cegly izolacyjnej powstaja naprezenia termiczne i w dal¬ szej kolejnosci pekniecia scianek poszczególnych karborundowych skrzynek deflegmatora.Wyciekajacy cynk z peknietych skrzynek kar¬ borundowych deflegmatora czesciowo ulega spa¬ leniu, a pozostala jego ilosc splywa w dól do ksztal¬ tki okapowej dzieki skrzynce karborundowej za¬ opatrzonej w daszki i usytuowanej nieco powyzej podstawy deflegmatora, która stanowi najwyzej polozona karborundowa skrzynka odparnika. Jak wykazaly praktyczne obserwacje ilosc splywaja¬ cego w ciagu 24 godzin cynku z deflegmatorów, dwóch olowiowych kolumn rektyfikacyjnych pieca trzykoluimnowego po jednorocznej jego eksplo¬ atacji wynosi do 1 tony. Sa równiez przypadki, ze splywajacy z deflegmatorów cynk przedostaje sie do komór ogniowych, gdzie ulega spaleniu. W wy¬ niku tego niezaleznie od strat metalu powstaja zaklócenia w pracy pieca. Ponadto dotychczasowa obudowa górnej czesci deflegmatora w postaci wy- murówki z cegly izolacyjnej nie daje mozliwosci uszczelniania powstalych, pekniec w sciankach karborundowych skrzynek deflegmator.ów.Celem wynalazku jest usuniecie lub co najmniej zmniejszenie niedogodnosci powstalych w czasie deflegmacji par cynku i kadmu w procesie rafi¬ nacji cynku metoda ciaglej redestylacji w karbo¬ rundowych kolumnach rektyfikacyjnych oraz opracowanie takiej konstrukcji deflegmatora olo¬ wiowej kolumny rektyfikacyjnej, która umozli¬ wialaby uszczelnienie pekniec jego skrzynek kar¬ borundowych w okresie eksploatacji pieca rekty¬ fikacyjnego.Zadanie wytyczone w celu usuniecia lub co naj¬ mniej zmniejszenia podanych niedogodnosci zos¬ talo rozwiazane zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, ze deflegmator olowiowej kolumny rekty¬ fikacyjnej, stanowiacej czesc skladowa pieca do rektyfikacji cynku schladza sie na calej wysokosci strumieniem przeplywajacego powietrza z dolu do góry miedzy karborundowymi skrzynkami defle¬ gmatora a odsunietymi od karborundowych skrzy¬ nek -scianami izolacyjnymi deflegmatora. Sposób wedlug wynalazku poprzez zastosowanie otworów w dolnej czesci scianek izolacyjnych deflegmatora oraz zainstalowanie przesuwnych elementów cera¬ micznych w górnej czesci deflegmatora umozliwia regulacje stopnia schladzania deflegmatora, a wiec takze zwiazanego z tym procesu deflegmacji par metali w olowiowej kolumnie rektyfikacyjnej. Ten51269 6 sposób deflegmacji przyczynia sie do poprawy ja¬ kosci cynku czystego otrzymywanego w piecach rektyfikacyjnych, a w szczególnosci .do zmniejszenia zawartosci olowiu w cynku czystym.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku,, na którym fig. 1 przedstawia schemat ogólny w przekroju piono¬ wym deflegmatora olowiowej kolumny rektyfika¬ cyjnej stanowiacej czesc skladowa pieca do rek¬ tyfikacji cynku, a fig. 2 ¦—¦ przekrój poziomy de¬ flegmatora wzdluz lini A—A uwidocznionej na fig. 1.Jak uwidoczniono na rysunku, deflegmator olo¬ wiowej kolumny rektyfikacyjnej sklada sie z kar- borundowych skrzynek 1, zamknietych na calej swej wysokosci w ceramicznej obudowie odsunie¬ tej od karborundowych skrzynek 1 na odleglosc od okolo 100 do 200 milimetrów. Górna czeslc obudowy w postaci naczynia odwróconego do góry dnem, usztywniona i wsparta na konstrukcji stalowej 2, wykonana jest ze scianek izolacyjnych 3, wyposa¬ zonych przy górnym zakonczeniu deflegmatora w przesuwne elementy ceramiczne 4 oraz w otwory 5 zatkane w czasie pracy deflegmatora ceramicz¬ nymi korkami 6. Otwory 5 w sciankach izolacyj¬ nych 3 obudowy deflegmatora wykorzystuje sie do naprawy skrzynek karborundowych 1, a w szcze¬ gólnosci do uszczelniania ich pekniec w czasie eksploatacji pieca do rektyfikacji cynku. Dolna czesc obudowy deflegmatora, zlozona ze scianek izolacyjnych 7 wspartych na ksztaltce okapowej 8, zaopatrzona jest w otwory 9, które sluza do wpro¬ wadzania powietrza do strefy pomiedzy pionowymi sciankami izolacyjnymi 7 i 3 a skrzynkami karbo- rundowymi 1 przez otwarcie ceramicznych korków 10 zamykajacych otwory 9.Otwory 5 i 9 usytuowane sa równolegle dó kar¬ borundowych skrzynek 1 naprzeciw wolnej prze¬ strzeni miedzy karborundowymi skrzynkami 1 a' scianka 3. Uwidocznione na rysunku fig. 1 strzalki pokazuja kierunek przeplywajacego po¬ wietrza. Karborundowa skrzynka 1 usytuowana bezposrednio powyzej ksztaltki okapowej 8 zaopa¬ trzona jest na calym obwodzie w daszek 11 ulat¬ wiajacy splyniecie sciekajacego cynku z wyzej usytuowanych skrzynek karborundowych 1 do .wglebienia w ksztaltce okapowej 8. Na wysokosci skrzynki karborundowej 1 zaopatrzonej w daszek 11 w sciance izolacyjnej 7 jest przewaznie usytu¬ owany najnizej polozony otwór 9.Przy zmianie konstrukcji obudowy olowiowej kolumny rektyfikacyjnej zmieniaja sie warunki pracy deflegmatora do tego stopnia, ze pomimo zaizolowania dolnej czesci deflegmatora jest efe¬ ktywniejsza koagulacja mgiel cynkowo—olowio¬ wych na calej wysokosci deflegmatora przez co zmniejsza sie prawdopodobienstwo porywania mgiel cynkowo-rolowiowych, które sa glównym zanieczyszczeniem cynku. Dzieki temu, nastepuje takze zwiekszenie kropelek mgly cynkowo—olo¬ wiowej, które z tego powodu opadaja pod wlasnym ciezarem na dno skrzynek 1 olowiowej kolumny rektyfikacyjnej. W przypadku zmniejszenia odpa¬ rowania cynku i kadmu w odparniku olowiowej kolumny rektyfikacyjnej nastepuje dalsze zmniej- 10 szenie mechanicznego porywania mgiel cynkowo— olowiowych, poniewaz wtedy jest mniejsze nate¬ zenie przeplywajacych par cynku i kadmu z od- parnika do karborundowego kondensatora. Pozwala s to w efekcie osiagnac dalsze wyrazne zmniejszenie zawartosci olowiu w cynku czystym otrzymanym w piecach rektyfikacyjnych cynku.Sposób wedlug wynalazku i urzadzenie do jego stosowania eliminuje powstawanie naprezen ter¬ micznych w karborundowych kolumnach rekty¬ fikacyjnych co w konsekwencji przyczynia sie glównie do zmniejszenia pekniec karborundowych skrzynek 1 deflegmatora a tym samym zmniejsze¬ nia przecieków cynku. Jednoczesnie zaleta ta stwarza mozliwosc przedluzenia zywotnosci kolumn rektyfikacyjnych lub intensyfikacje procesu ra¬ finacji cynku, przy czym nalezy zaznaczyc, ze czesciowa likwidacja przecieków w deflegmatorze pozwala zwiekszyc produkcje cynku rafinowanego w piecu rektyfikacyjnym cynku. Poza tym oslo¬ niecie calego deflegmatora sciankami izolacyjnymi 3 i 7 pozwala na zmniejszenie strat ciepla i ewen¬ tualnie obnizenie temperatury panujacej w komo- 25 rze ogniowej olowiowej kolumny rektyfikacyjnej.Sposób rafinacji cynku wedlug wynalazku oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu mozna takze z powodzeniem stosowac do deflegmacji par cynku i kadmu na kadmowej kolumnie rektyfika- 30 cyjnej. PL