專利名稱:鋅蒸氣的冷凝的制作方法
本發(fā)明介紹一種使含鋅蒸氣氣體和冷卻金屬相接觸來冷凝鋅蒸汽的方法和裝置。
現(xiàn)行冷凝含鋅蒸氣氣體的工業(yè)法采用熔析方法，利用液體鉛把鋅同鉛分離開。含鋅蒸氣氣體通過一個(gè)冷凝器，用葉輪裝置把鉛弄成滴狀噴射到冷凝器內(nèi)。于是冷凝出來的鋅溶入鉛滴。
在上述方法中也業(yè)已采用液體鋅作為冷卻介質(zhì)。
石墨葉輪通常在保持500℃左右的金屬熔池內(nèi)進(jìn)行操作。因高溫熔融金屬的磨蝕和腐蝕引起的葉輪磨損是一個(gè)很嚴(yán)重的問題。設(shè)計(jì)出令人滿意的葉輪也是很困難的，這種葉輪不僅產(chǎn)生充分細(xì)的金屬液滴并且使得在冷凝區(qū)均勻地分布液滴，于是對(duì)整個(gè)冷凝器室金屬蒸氣提供了有效的冷卻和冷凝。就已知裝置而言，另一個(gè)問題是在氣體離開冷凝器時(shí)夾帶金屬液滴。
現(xiàn)也業(yè)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)含有鋅蒸氣的氣體同飛濺液滴接觸時(shí)往往會(huì)得到不能令人滿意的冷卻效果即冷卻金屬的蒸氣壓增加，而鋅蒸氣沒有充分冷凝出來。
在采用葉輪的情況下，出現(xiàn)的另一個(gè)現(xiàn)象是氣相冷凝。這可使到達(dá)金屬熔池表面的液滴具有很大的表面張力，是不可穿透的。這導(dǎo)致鋅動(dòng)能的損失，可是氣體離開的溫度仍然是低的。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是獲得高效冷凝鋅蒸氣的方法，同時(shí)氣體完全不夾帶微粒或液滴。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)一種給每個(gè)單位體積的氣體提供大量金屬和保證氣體同金屬充分混合的裝置，但是在金屬熔池這種裝置內(nèi)不能含有任何危險(xiǎn)的可移動(dòng)的部件。
采用根據(jù)本發(fā)明的方法是容易達(dá)到上述兩個(gè)目的的，本發(fā)明的方法包括產(chǎn)生一種基本上粘連在一起的冷卻金屬的薄膜或幕，這種薄膜或幕基本上覆蓋住使含鋅蒸氣氣體通過的整個(gè)橫截面;使氣體通過上述薄膜或幕;使組合混合物至少有一個(gè)膨脹步驟，完成充分混合;其后使混合物加速到達(dá)冷卻金屬熔池的表面上，從而分離氣體中存在的任何金屬微粒或金屬液滴。給冷卻金屬以薄膜或幕狀，可使摻到氣體中的金屬數(shù)量比以前一些已知的方法要多，因此降低了蒸氣壓。由于氣體膨脹，而產(chǎn)生一個(gè)紊流，該紊流有效地使冷卻金屬達(dá)到霧化，因而基本上所有的氣體將與冷卻金屬接觸。另一個(gè)較大的優(yōu)點(diǎn)是，氣體同不含雜質(zhì)的純冷卻劑接觸。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例，用鉛做冷卻金屬。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施例，用鋅做冷卻金屬。
根據(jù)本發(fā)明方法的又一個(gè)實(shí)施例，氣體混合物在第一個(gè)步驟中被加速以后，在它被加速到冷卻金屬熔池的表面上以前至少再一次使氣體混合物膨脹。這進(jìn)一步提高了鋅蒸氣被冷凝的效率。
根據(jù)本發(fā)明方法的再一個(gè)實(shí)施例，氣體在碰到冷卻金屬熔池的表面以后，使氣體膨脹，這是為了基本上完全分離任何可以和氣體同時(shí)發(fā)生的液滴。
根據(jù)本發(fā)明方法的又再一個(gè)實(shí)施例，如果采用鉛作為冷卻金屬，則冷凝的鋅被冷卻和分離后，冷卻金屬鉛可以再重復(fù)使用，如果采用鋅作為冷卻金屬則可回收一部分循環(huán)流動(dòng)的鋅，為了防止在冷卻金屬的供給裝置中產(chǎn)生渣滓，把冷卻金屬的溫度提高若干度。
在冷卻金屬和新進(jìn)的含鋅蒸氣的熱氣體之間，和/或在進(jìn)入的冷卻金屬和離開裝置的冷卻金屬之間發(fā)生的熱交換可使冷卻金屬的溫度提高。
實(shí)施本發(fā)明方法的裝置包括冷凝部分、分離部分、氣體出口部分、冷卻金屬處理部分和冷卻金屬的再循環(huán)部分，其特征在于冷凝部分至少由一個(gè)包含一個(gè)膨脹區(qū)的室組成，把冷卻金屬的供給裝置和膨脹區(qū)以及在膨脹區(qū)下面的加速區(qū)連在一起。
根據(jù)本發(fā)明裝置的一個(gè)實(shí)施例，冷凝部分包括一個(gè)在第一室下面垂直設(shè)置的第二室，并且該室由一個(gè)膨脹區(qū)和一個(gè)加速區(qū)組成。
根據(jù)本發(fā)明裝置的第二個(gè)實(shí)施例，冷凝部分裝有一個(gè)與分離部分連通的出口，于是氣體混合物被引入同分離部分中的冷卻金屬熔池接觸。
根據(jù)本發(fā)明裝置的另一個(gè)實(shí)施例，氣體出口部分的直徑比分離部分中冷凝部分的出口直徑大得多。
根據(jù)本發(fā)明裝置的又一個(gè)實(shí)施例，冷凝部分的室在其底部裝有一個(gè)滴流邊。
根據(jù)本發(fā)明裝置的再又一個(gè)實(shí)施例，在冷凝部分的冷卻金屬供給裝置的周圍分布一些噴咀，以使產(chǎn)生一個(gè)基本上粘連在一起的冷卻金屬薄膜或幕，其基本上覆蓋住新進(jìn)來的含鋅蒸氣氣體將通過的整個(gè)橫截面。
附圖所示的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在如下詳細(xì)描述中，將揭示本發(fā)明一些附加優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，其附圖有圖1，示出根據(jù)本發(fā)明裝置的上述一個(gè)實(shí)施例的示意圖;
圖2，示出根據(jù)圖1裝置沿Ⅱ-Ⅱ線的剖面圖。
圖1表示一個(gè)根據(jù)本發(fā)明方法實(shí)施的上述冷凝鋅設(shè)備的示意圖，用鋅作冷卻金屬。如用鉛作冷卻金屬，那末鋅將被溶入鉛金屬內(nèi)。然而，在這兩種情況下，以同樣的方法把鋅從含鋅氣體中冷凝出。
因此，冷凝含鋅蒸氣氣體的設(shè)備包括具有冷凝部分(2)和氣體出口部分(3)的冷凝器室(1)。該設(shè)備還包括一個(gè)渣滓室(4)，冷卻器(5)和泵池(6)。
冷凝器室裝有燃燒咀(7)、(8)和(9)，這是為了保持它的溫度。渣滓室的冷卻損失用電來補(bǔ)償，如電阻線圈(10)所示。冷卻室的溫度用冷卻環(huán)(11)來控制。當(dāng)然，可以用油燃燒咀或類似的其他裝置來補(bǔ)償渣滓室的熱損失。
通過一根導(dǎo)管或槽(13)把渣滓室同冷卻室連通的設(shè)計(jì)，只是為了讓鋅能通過，而渣滓通過一個(gè)出口(14)被排出去。
一定數(shù)量的液體鋅通過出口(15)從冷卻室排出，而剩余鋅通過一個(gè)連接件(16)流到泵池用作冷卻劑。泵池的熱損失可用浸沒式電加熱器來補(bǔ)償。
如果鉛是冷卻金屬，那末渣滓去除后鉛將流過冷卻槽，而熔析后在冷卻槽端處把鋅金屬取走。
泵池中的泵(17)和(18)通過導(dǎo)管(19)和(20)把液態(tài)鋅抽到安裝在冷凝部分(2)內(nèi)的供給裝置。參照?qǐng)D(2)較詳細(xì)地描摸述這些裝置。
為了消除在管道和噴咀內(nèi)形成固體鋅的危險(xiǎn)，從泵池到供給裝置間的管道內(nèi)最好安排一個(gè)正的溫度梯度。這是可以達(dá)到的，例如把管道安裝到上述裝置上，由新進(jìn)的熱氣體和/或安排同離開的鋅發(fā)生的熱交換使上述裝置至少受到部分加熱。在所有情況下，應(yīng)將管道絕熱，以防止過多的溫度損失。
如果冷卻金屬是鉛，則熱交換可安排在新進(jìn)來的鉛和新進(jìn)來的氣體和/或在鋅分離之后離開冷凝器的鉛之間進(jìn)行，相反，在鋅沒有分離的情況下，鉛將被鋅飽和，如果不預(yù)先加熱，那末在鉛能夠溶解更多的鋅之前，飽和鉛的鋅可以引起一定的滯后。
圖2表示根據(jù)圖1設(shè)備沿圖1的Ⅱ-Ⅱ線的剖面圖。如實(shí)施例所示，冷凝部分由兩個(gè)室組成。然而，一般僅用一個(gè)室就可達(dá)到充分的效果。
室(21)和(22)的布置是一個(gè)室安裝在另一個(gè)室上面，室(21)上部分通過噴咀(23)和(24)提供冷卻鋅，以形成一種基本上粘連在一起的液體冷卻金屬薄膜或幕(25)。如箭頭(26)所表示，使引進(jìn)的氣體通過上述的液體冷卻金屬幕，然后混合物向下流到室(21)的膨脹區(qū)(21a)。由于這里強(qiáng)有力的擾動(dòng)，冷卻金屬被粉碎成極細(xì)的液滴，并使所有的氣體與冷卻金屬接觸。冷卻金屬的液滴和冷凝的鋅一起沉積在向下收縮的加速區(qū)(21b)室壁上，并且滴進(jìn)下面冷卻金屬的熔池(28)內(nèi)，如果有滴流邊，就取道滴流邊(27)。
氣體在室(21)的加速區(qū)(21b)內(nèi)壓縮后，它將在室(22)的膨脹區(qū)(22a)內(nèi)再次膨脹。于是達(dá)到進(jìn)一步的混合，并且氣體在此停留的時(shí)間較長。在大多數(shù)的情況下，為了達(dá)到氣體中鋅蒸氣的完全冷凝，這個(gè)步驟并非必需。
經(jīng)過上述冷凝步驟后，氣體通過冷凝器室往下流，并且傾斜地對(duì)著鋅熔池(28)的表面。因此氣體中的液滴基本上被完金分離掉。氣體繼續(xù)向上通過出口部分(3)，該出口部分的形狀為重直的通筒(29)，它的直徑比冷凝器室的出口(30)大得多。所以氣體中的任何殘余的液滴可分離掉，并且氣體通過出口(31)離開設(shè)備時(shí)，既沒有鋅蒸氣，也不夾帶金屬液滴。
在冷凝器室中安裝一個(gè)擋板(32)，從而使鋅液從擋板底下流進(jìn)渣滓室(4)。采用適當(dāng)?shù)难b置如螺旋送料器而附圖所示采用爐耙(33)間歇地或連續(xù)地把大部分渣滓從冷凝器室中去掉。
權(quán)利要求
1.一種使氣體和冷卻金屬相接觸來冷凝鋅蒸氣的方法包括這些步驟產(chǎn)生一種基本上粘連在一起的冷卻金屬的薄膜，該金屬薄膜基本上覆蓋住使含鋅蒸氣氣體通過的整個(gè)橫截面；使氣體通過上述薄膜；使組合混合物至少在一個(gè)步驟中膨脹，完成充分的混合；其后使混合物加速到達(dá)冷卻金屬熔池的表面上，從而分離氣體中存在的任何金屬微?；蛞旱?。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種方法，其特征在于使用的冷卻金屬是鉛。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種方法，其特征在于所使用的冷卻金屬是鋅。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1-3所述的一種方法，其特征在于氣體混合物加速以后，在其被加速到冷卻金屬熔池表面上以前，要使氣體混合物至少再一次膨脹，這是為了進(jìn)一步提高冷凝鋅蒸氣的效率。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1-4所述的一種方法，其特征在于在氣體碰到冷卻金屬熔池面之后，使氣體膨脹，這是為了基本上完全分離去任何微粒和/或氣體夾帶的液滴。
6.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的一種方法，其特征在于冷卻金屬在冷卻和冷凝鋅的分離以后，冷卻金屬可再循環(huán)使用，并且為了防止在冷卻金屬的供給裝置中產(chǎn)生渣滓，把冷卻金屬的溫度略微提高幾度。
7.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的一種方法，其特征在于冷卻金屬冷卻和回收部分循環(huán)流動(dòng)的鋅以后，冷卻金屬可再循環(huán)使用，并且為了防止在冷卻金屬的供給裝置中產(chǎn)生渣滓，把冷卻金屬的溫度略微提高幾度。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法實(shí)施的裝置包括冷凝部分、分離部分、氣體出口部分、冷卻金屬的處理部分和冷卻金屬的再循環(huán)部分，其特征在于冷凝部分(2)至少由一個(gè)室(21)組成，該室含有一個(gè)膨脹區(qū)(21a);安裝在膨脹區(qū)上面的用來產(chǎn)生冷卻金屬薄膜的供給裝置(23)和(24)以及一個(gè)在膨脹區(qū)(21a)下面的加速區(qū)(21b)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的一種裝置，其進(jìn)一步的特征在于冷凝部分(2)包括一個(gè)第二室(22)，該室垂直安裝在第一室的下面，并且它由一個(gè)膨脹區(qū)(22a)和一加速區(qū)(22b)組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8-9所述的一種裝置，其進(jìn)一步的特征在于冷凝部分(2)裝有一個(gè)與分離部分(1)連通的出口(30)，該出口把氣體混合物引入同分離部分中的冷卻金屬熔池接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求
8-10所述的一種裝置，其進(jìn)一步的特征在于氣體出口部分(3)的直徑比冷凝部分的出口(30)直徑大得多。
12.根據(jù)權(quán)利要求
8-11所述的一種裝置，其進(jìn)一步的特征在于冷凝部分(2)的室(21)或室(21)、(22)裝有一個(gè)低部的滴流邊(27)。
13.根據(jù)權(quán)利要求
8-12所述的一種裝置，其進(jìn)一步的特征在于在冷凝部分(2)的冷卻金屬供給裝置的周圍分布一些噴咀，以便產(chǎn)生一個(gè)基本上粘連在一起的冷卻金屬薄膜或幕，其基本上覆蓋住新進(jìn)來的含鋅蒸氣氣體將通過的整個(gè)橫截面。
專利摘要
本發(fā)明介紹一種從氣體中冷凝出鋅蒸氣的方法和裝置。產(chǎn)生一種基本上粘連在一起的冷卻金屬幕(25)，含鋅蒸氣的氣體向著粘連在一起的冷卻金屬幕運(yùn)動(dòng)。組合混合物先在膨脹區(qū)(21a)內(nèi)膨脹，然后在壓縮區(qū)(21b)得到加速，因此保證引入的所有氣體同冷卻金屬接觸。于是以氣體經(jīng)過冷卻金屬熔池(28)表面的方法把氣體中的微粒和液滴分離掉。
文檔編號(hào)C22B19/00GK86103797SQ86103797
公開日1986年12月24日 申請(qǐng)日期1986年6月10日
發(fā)明者斯文·桑頓, 博杰·約翰森 申請(qǐng)人:Skf鋼鐵工程有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan