SE450775B - Sett och anordning for att utvinna zink ur en gas innehallande zinkanga - Google Patents

Description

U'| 450 775 kondensor av betydligt mer komplicerat slag användas, beroende på dels att zinkens kondensationsvärme utgör endast en bråkdel av det värme som skall kylas bort och dels att gasen innehåller CO, C02, N2 och zinkånga.

Gasen måste därför snabbkylas för att den icke önsk- värda reoxidationen till Zn0 genom reaktion mellan gas- formig zink och koldioxid skall uppträda. Kontaktytan mellan kylmedium och gas måste därför vara mycket stor.

Man använder därför en s k splash-kondensor i vilken stora mängder bly cirkulerar. Härvid vispas bly upp medelst stora vispar, gasen bringas att passera genom det uppvispade blyet, och zinken löser sig härvid i blyet.

För varje ton utvunnet zink cirkulerar cirka 400 ton bly.

Ingen av de båda ovan beskrivna processerna lämpar sig särskilt väl för utvinning av zink ur en gas, som gene- rerats genom direktreduktion av ett material, som inne- håller zink i en schaktugn, Denna process kan användas för en rad olika råmaterial såsom slig, vilken inne- håller ända upp till 50% ZnO och 10% PbO eller stoft från andra processer, som ibland innehåller endast några få procent ZnO. Enligt en grov approximation erhålles 1% Zn i gasen för varje procent Zn i utgångsmaterialet. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en process som lämpar sig för kondensering av zinkånga inom ett brett koncentrationsintervall och som medger ett enkelt avlägsnande av dross, och en an- ordning för genomförande av sättet.

Detta åstadkommes vid det inledningsvis beskrivna sättet medelst föreliggande uppfinning, som huvudsakligen känne- tecknas av att den zinkânga innehållande gasen bringas i kontakt med finfördelat bly i två steg, varvid gasen xfi l0 450 775 får strömma medströms med det tillförda blyet i det första steget och motströms blyet i det andra steget.

Enligt en utföringsform av uppfinningen uppsamlas blyet från de båda kylstegen gemensamt.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen recirku- leras det kylda blyet på sådant sätt att det uppvisar en positiv temperaturgradient i recirkulationsledningen, sett i matningsriktningen, företrädesvis genom att re- cirkulationsledningen ledes genom gasinloppsledningen och/ eller gasutloppsledningen till kyltornet respektive kyl- tornen.

Anordningen för genomförandet av sättet enligt upp- finningen kännetecknas av att den innefattar två sepa- rata kyltorn (21, 22) med tillförselanordningar för_ flytande finfördelat bly i respektive övre delar, varvid gasinloppet (23) i det första kyltornet, sett i gasens matningsriktning, är anordnat i tornets övre del och ut- loppet (24) i dess nedre del under det att gasinloppet (24) för gas från det första tornet (21) är anordnat i det andra tornets (22) nedre del och utloppet (25) för gas är anordnat i det andra tornets (22) övre del, vari- genom gasen kommer att transporteras medströms i det första och motströms i det andra kyltornet.

Recirkulationsledningen för blyet är företrädesvis anordnad delvis i inlopps- och/eller utloppsledningen för gasen i respektive kyltorn eller kammare. Härigenom åstadkommes en positiv temperaturgradient i recirkula- tionsledningen för blyet och även om temperaturhöjningen på blyet i ledningen endast uppgår till l0oC, säker- ställes härigenom att dross icke utfälles, när blyet sprutas in i kyltornen. När munstycken användes skulle 450 775 annars en igensättning vara oundviklig.

Finfördelningen av blyet kan ske medelst ett flertal med recirkulationsledningen förbundna munstycken. Alter- ' nativt användes en stänkyta mot vilken blyet faller, pumpas eller sprutas, och där genom avpassning av mängd ioch fallhöjd mycket finfördelade droppar av smält bly kan erhållas. Vidare kan en roterande anordning, t ex en roterande skiva, som slungar ut blydroppar användas.

Ytterligare kännetecken och fördelar hos uppfinningen kommer att framgå av efterföljande detaljerade be- skrivning i anslutning till bifogade ritningar, på vilka I fig 1 visar en schematisk vy av en anläggning för genomförande av sättet enligt uppfinningen med ett kyltorn, I fig 2 visar en annan utföringsform av anläggningen med två separata kyltorn, och fig 3 visar en tredje utföringsform av anläggningen med ett kyltorn omfattande två separata kammare men med gemensam blyuppsamling.

På figur l visas sålunda schematiskt en utförings- form av en anläggning för genomförande av konden- seringsprocessen enligt uppfinningen. I ett torn l med inlopp 2 och utlopp 3 för gas som innehåller 450 775 zinkånga är anordnat ett tillförselorgan 4 för fin- fördelat flytande bly. I figuren visas munstycken eller dysor 5, men även andra anordningar är tänk- bara. Tillförselledningen 6, genom vilken bly till- föres munstyckena, är företrädesvis så anordnad att den löper genom en del av utloppet 3 samt också sträcker sig ett stycke ned i tornet 1.

Kyltornet 1 är genom en ledning 7 förbunden med en separeringskammare 8. I denna kammare är anordnad en kylslinga 9 samt utloppsledningar 10, ll och 12. Led- ningen 12 utmynnar i ytterligare en kammare 13, också den utrustad med en kylslinga 14. Denna kammare 13 är företrädesvis placerad på en nivå, som ligger under nivån för kammaren 8.

En ledning 15 förbinder kammaren 12 med den i avgas- utloppet anordnade tillförselledningen 6. En pump 16 är anordnad i ledningen 15. En raka 17 eller liknande är också anordnad i kammaren 8, för avdragning av dross och liknande, som utskiljes på badytan i kammaren.

Anordningen fungerar enligt följande. Gas, som inne- håller zinkånga, inkommer genom inloppet 2 i tornet 1 och 45uj77s strömmar uppåt genom tornet mot utloppet 3. Flytande bly sprayas i finfördelad form genom dysorna 5 och strömmar i motström mot den uppstigande gasen,som därvid kyles.

För maximalt energiutnyttjande är den inkommande gasen företrädesvis mättad med avseende på zinkånga. Zinken kondenserar och/eller löses i blydropparna. Blyet samlas sedan upp i botten på tornet 1. Mängden cirkulerande bly avpassas så att den i gasen innehållna zinkångan fångas upp så fullständigt som möjligt och så att* zinken får så stor löslighet som möjligt i blyet.

Den kylda och från zinkånga mer eller mindre fullstän- digt befriade gasen lämnar tornet genom utloppet 3 under det att det zinkinnehållande blyet avtappas genom led- ningen 7 till kammaren 8.

I kammaren 8 kyles blyet medelst kylsingan 9. Härvid re- duceras lösligheten för zink, som segras ut och bildar ett ovanpå blyet liggande skikt, som kan tappas av genom ett utlopp 10. Dross, d v s fasta föroreningar av diverse olika slag, samlas ovanpå zinkskiktet och kan lämpligen rakas eller skrapas av och avlägsnas genom ett utlopp 11.

Temperaturen i kammaren 8, d v s den temperatur till vil- ken blyet skall kylas, måste avpassas så att zinken inte övergår i fast fas. Det med avseende på zink fattiga blyet går därefter vidare till kammaren 13 genom led- ningen 12. Företrädesvis är kamrarna inbördes placera- de så att blyet kan strömma över genom självtryck. I denna andra kammare kyles blyet ytterligare medelst kyl- slingan 13, återigen för maximalt energiutbyte. Se vidare efterföljande utföringsexempel.

Från kammaren 13 pumpas blyet medelst en pump 16 genom returledningen 15 till tillförselledningen 6. _ och ett andra 450 7'í75 Anledningen till att tilloppsledningen 6 är anordnad delvis inne i gasutloppsledningen3, är att blyet häri- genom förvärmes något innan det når dysorna 5. Genom åstadkommandet av denna positiva temperaturgradient elimineras risken för igensättning av dysorna genom drossbildning.

Denna förvärmning kan göras mer eller mindre kraftig, t ex kan olika arrangemang av tillförselledningen tänkas, exempelvis kan den löpa i slingor, och eventuellt kan också en yttre värmelsinga anordnas för extern uppvärm- ning av blyet i kombination med föregående eller enbart.

I fig. 2 visas en andra utföringsform av en anläggning för genomförande av sättet enligt uppfinningen.Ettförsta kyltorn 21, 22 är förbundna med varandra.

Gasen inkommer genom ett gasinlopp 23 i det första kyl- tornet 21 i dess topp. Precis som i anläggningen enligt fig. 1 införes finfördelat bly genom dysor 5 anordnade i kyltornets topp. Tillförselledningen 6 för bly går ett stycke genom gasutloppet 23 och själva dysorna 5 sitter ett stycke ned i kyltornet. Härigenom säkerställes att munstyckenainte sätts igen genom drossbildning.

Gasen strömmar genom en förbindelseledning 24 från det första till det andra kyltornet invid deras resp. nedre delar, och strömmar sedan i motström mot det finfördelade blyet som inkommer genom ledningen 6a och munstycke 5a i det andra kyltornets topp. Tillförselledningen 6a går ett stycke genom gasutloppet 25 i tornets 22 topp, av samma skäl som angetts ovan.

Blyet med sitt zinkinnehåll avtappas från tornens resp. botten genom ledningen 7, 7a och ledes tillsammans till separationskammaren 8, varefter behandlingen är densamma 450 775 som beskrivits i anslutning till fig. 1.

I fig. 3 visas en tredje utföringsform av anläggningen uppvisande ett kyltorn 31. I tornet är anordnad en skil- jevägg 32. Denna tätar mot tornets topp och kanter, men sträcker sig inte ned till botten. Skiljeväggen 32 av- gränsar tvâ kammare 33, 34. Gasen inkommer genom ett in- lopp 35 i den första kammarens topp. Genom inloppet 35 inkommer tillförselledningen 6 för bly precis som i de tidigare utföringsformerna. Gasen strömmar i medström med blyet nedåt genom den första kammaren 33, under skiljeväggens 32 nedre kant och uppåt genom den andra kammare 34, i motström mot det från tilloppsledningen 6a kommande finfördelade blyet. Gasen lämnar tvåkammar- kyltornet 31 genom utloppet 36, genom vilket tillförsel- ledningen 6a för bly delvis passerar. I övrigt fungerar anläggningen precis som de enligt fig. 2 och 3.

En av de stora fördelarnanedtvåtorns- och tvåkammar- arrangemangen enligt fig. 2 och 3 är att kyltornet inte behöver göras så högt. Inlösningen av zink i blyet er- fordrar viss kontakttid, även om processen är relativt snabb genom att blyet är mycket finfördelat.

Nedan redogöres för några utförda försök, för att ytter- ligare belysa uppfinningen. ' Försöken utfördes med avgas från en PLASMAZINáäLanläggning, som användes för att upparbeta dels ett stoft innehållan- de 10 % Zn och dels ett stoft innehållande 20 % Zn.

Avgasens temperatur, när den lämnar PLASMAZIN¿šLanlägg- ningen uppgår till ca 1200°C. Vid försöken infördes denna gas direkt och med olika grader av kylning. 450 775 För att optimera utnyttjandet av blyet kyles detta till ca 350OC förêrecirkuleringen och tillåts uppnå en tem- peratur på 550°C, vid vilken temperatur det avtappas från kyltornet. I separationskammaren kyls blyet till ca 45000, varvid zinken avskiljes i form av ett på blyet liggande, flytande skikt. Vid kylningen från 450°C till 350°C i det efterföljande kylsteget sker en viss ytter- ligare utfällning av dross och även zink. Detta recirku- leras företrädesvis till PLASMAZIN -processen.

Avgasen från stoftet med 10 % Zn innehåller 72 % CO, 23 % H2, 1 % N2, 4 % Zn(g) och 0,2 % Pb(g) och avgasen från stoftet med 20 % Zn innehåller 67 % CO, 21 % H2, 1 % N 10 % Zn och 1 % Pb 2' (<3) (9) ' Av tabellen nedan framgår kylbehovet för avgaserna med olika halt Zn(g)3och olika ingångstemperaturer uttryckt i ton bly/1000 m n avgas. Gasens utgångstemperatur från anläggningen är 550°C i alla fallen.

Ingângstemperatur Kylbehov ton Pb/1000 m3n för avgas % Zn(g) i avgas 10% Zn(g) i avgas 1200 30,3 - ' 40,1 950 21,0 29,6 750 13,7 23,3 Mängden cirkulerande bly kan således reduceras avsevärt, om temperaturen på ingående gas kan sänkas. 450 775 Arrangemanget av tillförselledningen för blyet göres lämpligen så att blyets temperatur ökas från 350°C till 360°C före inträdet i dysorna, när sådana användes.

Härigenom elimineras risken för drossbildning_och igen- sättning av dysorna. m,

Claims (12)

10 15 20 25 450 775 ll P a t e n t k r a v

1. Sätt att utvinna zink ur en gas, som innehåller zink- ånga, genom att den zinkånga innehållande gasen bringas i intim kontakt med finfördelat bly i flytande form, vil- ket införes i toppen av ett kyltorn, varvid i uppsamlat bly innehållet zink avskiljes i form av ren flytande me- tallisk zink i en separationskammare genom utsegring och det från zink befriade blyet recirkuleras efter en ytter- ligare kylning,. k ä n n e t e c k n a t av att den zink- ångainnehållande gasen bringas i kontakt med finfördelat bly i tvâ steg, varvid gasen får strömma medströms med det tillförda blyet i det första steget och motströms blyet i det andra steget. _

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att blyet uppsamlas gemensamt från de båda stegen.

3. Sätt enligt krav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a t av att gasen kyles till en utgångstemperatur av ca soo - 55o°c.

4. Sätt enligt krav 1 - 3, k ä n n e t e c k n a t av att blyet efter avtappning ur kyltornet respektive kyl- tornen i ett första steg kyles till ca 450°C för utseg~ ring av zinken.

5. Sätt enligt krav 1 - 4, k ä n n e t e c k n a t av att blyet i ett andra steg kyles till ca 35000.

6. Sätt enligt krav 1 - 5, k ä n n e t e c k n a t av att det till 35000 kylda blyet recirkuleras till kyltor- net respektive kyltornen på sådant sätt att blyet förvär- mes något av den inkommande och/eller den utgående gas- strömmen, företrädesvis till ca 360OC. 10 15 20 25 30 450 775 12

7. Sätt enligt krav 1 - 6, k ä n n e t e c k n a t av att blyet kyles medelst kylvattenslingor.

8. Anordning för utvinning av zink ur en gas, genom att den zinkånga innehållande gasen bringas i intim kontakt med finfördelat bly i flytande form, vilket införes i toppen av ett kyltorn, varvid i uppsamlat bly innehållet zink avskiljes i form av ren flytande metallisk zink i en separationskammare genom utsegring och det från zink befriade blyet recirkuleras efter en ytterligare kylning för genomförande av sättet enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att den innefattar två separata kyl- torn (21, 22) med tillförselanordningar för flytande fin- fördelat bly i respektive övre delar, varvid gasinloppet (23) i det första kyltornet, sett i gasens matningsrikt- ning, är anordnat i tornets övre del och utloppet (24) i dess nedre del under det att gasinloppet (24) för gas från det första tornet (21) är anordnat i det andra tor- nets (22) nedre del och utloppet (25) för gas är anordnat i det andra tornets (22) övre del, varigenom gasen kommer att transporteras medströms i det första och motströms i det andra kyltornet.

9. Anordning enligt krav s, k ä n n e t e c k - n a d av att recirkulationsledningen (15) för blyet delvis är anordnad i inlopps- respektive utloppsledningen (6: 23, 25; 35, 36) för gasströmmen för åstadkommande av en positiv temperaturgradient för blyet i recirkula- tionsledningen (15) och därigenom undvikande av dross- bildning i eventuella munstycken (5, 5a) vid finfördel- ningen av blyet.

10. Anordning enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k - n a d av att anordningen (4, 4a) för finfördelningen av blyet utgöres av ett antal med recirkulationsledningen förbundna dysor eller munstycken (5, 5a). y45o 775 13

11. Anordning enligt krav 8 - 10, k ä n n e t e c k - n a d av att anordningen för finfördelning av blyet innefattar en stänkyta mot vilken blyet pumpas eller sprutas så att det slungas ut i form av små partiklar.

12. Anordning enligt krav 8 - 11, k ä n n e t e c k - n a d av att anordningen (4, 4a) för finfördelning av blyet utföres av en roterande skiva, som slungar ut det flytande blyet i form av små droppar.