DE2308188C2

DE2308188C2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Zementieren von Metallen aus Lösungen

Info

Publication number: DE2308188C2
Application number: DE2308188A
Authority: DE
Inventors: Pierluigi Gassino Torinese Martini; Giovanni Scacciati; Amos Torino Vaschetti
Original assignee: SAMIM SOC AZIONARIA MINERO MET; Samim SpA Roma
Current assignee: NUOVA SAMIM SpA MAILAND/MILANO IT
Priority date: 1972-02-23
Filing date: 1973-02-20
Publication date: 1985-08-22
Also published as: CA995438A; DE2308188A1; US3806103A; ES411899A1; AU469919B2; BE795787A; AU5247273A; IT947816B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Zementieren von Metallen aus Lösungen unter Verwendung von Zementiermetallkörnern und zum Entfernen des du Körner bedeckenden zementierten Elementes zur Erneuerung und A?"ivierung der Oberfläche der Zementiermetallkörner mit einem konischen Reaktionsgefäß, indem ein Flicäbet' aus einer Metallsalzlösung, den Zementiermetallteilchen und den beschichteten Zementieririeialiieiieheri vorliegt.

Ein mit einer derartigen Vorrichtung durchzuführendes Zementierungsverfahren besteht im wesentlichen in der selektiven Abscheidung einiger Metalle aus einer verschiedene Metalle enthaltenen Lösung auf einer festen Oberfläche. Diese Metalle werden dabei aus der Lösung selbst entfernt, welche sich reinigt Der Grundgedanke des Verfahrens besteht im Materialaustausch zwischen der Lösung und der Oberfläche. Zur Erleichterung dieses Austausches ist es daher notwendig, die Ab-Scheidungsoberfläche auf einem maximalen Wert zu halten. Dazu wird ein körniges Material verwendet, auf welchem das zementierbare Metall bzw. die zementierbaren Metalle in kristalliner Form abgeschieden wird bzw. werden. Die Abscheidung erfolgt bevorzugt für die Metalle, welche infolge ihrer größeren Affinität sich aus der Lösung abtrennen und an die feste Oberfläche anlagern. Das ursprüngliche Korn wächst dabei durch die Bildung von Kristallen von allgemein dentritischem Charakter an. Die Vergrößerung des Korns erfolgt dabei auf Kosten der Mutterlauge, in welcher der Gehalt an zementierbarem Element abnimmt. Die äußere Schicht besteht dann aus dem abgeschiedenen Material, während der innere Kern aus dem ursprünglichen Korn anderer Zusammensetzung besteht.

J Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist durch die US-'PS 33 33 953 bekannt. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung, daß die beschichteten Zementiermetallteilchen zur Erneuerung aus der Vorrichtung entnommen werden müssen.

Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Zementieren von Metallen aus Lösungen unter Verwendung von Zementiermetallkörner, enthaltend ein konisches Reaktionsgefäß, in dem ein Fließbett aus Lösungsmittel, Zementiermetallkörnern und beschichteten Zementiermetallkörnern vorliegt, bereitzustellen, bei dem auf einfache Weise eine Erneuerung und Aktivierung der Oberfläche der Zementiermetallkörner erzielt wird.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Eine weitere Ausbildung der Vorrichtung nach Anspruch 1 ist im Anspruch 2 angegeben.

Durch die in dem Reaktorgefäß vorgesehene Rührvorrichtung werden die beschichteten Zementiermetall-•eilchen abgeschält Die Rührvorrichtung besteht aus einem Rotor mit kleinen Flügeln, die eine Neigung gegenüber der Rotorachse aufweisen, mit deren Hilfe eine Bewegung von schraubenartigem Charakter erzeugt wird. Die Rührvorrichtung ist in einem Hohlzylinder angeordnet dessen obere Grundfläche abgesehen von dem Durchgang der Motorwelle geschlossen ist während die untere Grundfläche fehlt Da der Innendurchmesser des Zylinders nur um etwa 1 bis 5 mm größer ist als der Außendurchmesser des Rotors, können sich die Metallteilchen nicht zwischen dem Rotor und der Zylinderwand anordnen.

Durch die Schubwirkung der Lösung, v/elche von unten zugespeist wird und in dem konischen Reaktionsgefäß aufsteigt bewegt sich das Fließbett aus den Zementiermetallkörnern innerhalb des Reaktionsgefäßes. Da der Querschnitt des Reaktionsgefäßes von unten nach oben hin zunimmt nimmt die Geschwindigkeit der aufsteigenden Körner entsprechend ab. Der Rotor dreht sich schnell innerhalb des Zylinders und die in den Zylinder eintretenden Körner des Fließbettes werden infolge der Drehbewegung des Rotors durch die Zentrifugalwirkung gegen die innenwand des Zylinders geworfen, wobei die dentritische Schicht die auf den Körnern abgelagert ist und die zerbrechlicher und weniger anhaftend ist sich infolge der Stoßwirkun^ ^egen die Wandung von den Körnern abtrennt und in Form von feinen Teilchen anfällt Infolge der Wirkung der Drehbewegung lagern sich diese feinen Teilchen aneinander und liegen dann insbesondere im Falle von hämmerbaren Metallen in einer höheren Schüttdichte vor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in Seitenansicht eine Vorrichtung und

F i g. 2 einen Längsschnitt der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung mit einer Rührvorrichtung.

In einem konischen Reaktionsgefäß a findet der Austausch zwischen dem Metall in Lösung, weiche von unten durch ein hydrostatisch dichtes Rückschlagventil c eingeführt wird und dem in den Körnern enthaltenen Zementiermetall statt In einem oberen Trichter b tritt ein Abfall der Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung der Flüssigkeit ein, was das Dekantieren des möglicherweise des aus dem konischen Reaktionsgefäß a herausgeschleppten Zementes gestattet

Der Zylinder eder Rührvorrichtung aus einem gegen die fließenden Flüssigkeiten beständigen Material, im allgemeinen aus rostfreiem Stahl, innerhalb dessen ein Rotor mit kleinen Flügeln /drehbar angeordnet ist, soll von gegenüber den Abmessungen des Reaktionsgefäßes a verminderter Größe sein, um nicht die Füeßbettbildung (Fluidisation) des Zementes im Reaktionsgefäß a zu stören.

Während der Drehung des Rotors mit den kleinen Flügeln / wird diejenige kräftige Stoß- und Reibungs-

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wirkung auf die Zementteilchen, weiche die Entfernung der Dendrite des zementierten Metalles von den Körnern hervorruft und wie bereits erwähnt im Falle von hämmerbaren beziehungsweise geschmeidigen Metallen zu ihrer Pelletisierung führt, erzeugt

So werden Teilchen mit einem hohen Gehalt an zementiertem Metall, weiche sich vorzugsweise am Boden des Reaktionsgefäßes a abscheiden und von dort durch kontinuierliches oder absatzweises Abziehen durch ein Rückschlagventil //entfernt werden können, erhalten.

Die Reaktionsfähigkeit des verbleibenden Zementiermetalles ist ziemlich hoch und sein Verbrauch ist in der Tat auf kaum größere Mengen als die stöchiometrische Menge vermindert.

Weiterhin wird die Erfindung an Hand der folgenden nicht als Beschränkung aufzufassenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

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Es wurde eine durch schwefelsaures Auslaugen eines technischen Zinkoxydes durch die gängigen Verfahren des Standes der Technik erhaltene neutrale Zivksulfat-Iösung mit einem Gehalt an 140 g/l Zn, 0,55 g/I Cd und 0,090 g/l Cu in eine in den F i g. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung, deren konischer Teil ein Volumen von 73 dm³ und einen Winkel von 12° hatte, während ihr oberer Trichter ein Volumen von 154 dm³ aufwies, fließen gelassen. Die Durchflußgeschwindigkeit dieses Reaktionsbehälters war 1 600 I/Stunde, während die Temperatur 50⁰C betrug.

Unter Betriebsbedingungen enthielt das Reaktionsgefäß im konischen Teil etwa 100 kg körniges Material, bestehend zum größten Teil aus zementiertem Cadmium und nur teilweise umgesetzten Zinkteilchen. Das Material wurde durch die von unten einfließende Lösung in den Fließbettzustand gebracht beziehungsweise fluidisiert und ein Teil desselben, welcher kontinuierlich erneuert wurde, kam mit den Flügeln der Rührvorrichtung (die Zahl der Flügel betrug 4) in Berührung und wurde gegen "ie Innenwand des Zylinders, welcher sich in etwa '/3 der Höhe von der Spitze des Konus befand und einen Durchmesser von etwa Vj des Durchmessers des Konus in dieser Höhe hatte, geworfen.

Mit Hilfe einer in der Höhe des Zylinders angebrachten automatischen Zuführvorrichtung wurden 750 g/ Stunde Zinlchörner zum Material zugejeben. Durch das betreffende Rückschlagventil wurde absatzweise ein Zement mit einem Gehalt an 60% Cd, 9% Cu und 15% Zn abgezogen. Nach dem Zementieren waren das Cadmium in Lösung auf 0,0015 3/I und das Kupfer in Lösung auf 0,0002 g/I vermindert.

Diese Lösung enthielt auch als suspendierten Feststoff einen kleinen Teil des Metallzementes; etwa 2% des zementierten Cadmiums floß mit der Lösung aus. Die Lösung wurde onne Zuhilfenahme eines Filtrierens in ein dem vorhergehenden Reaktionsgefäß ähnliches Reaktionsgefäß für eine zweite Behandlung eingeführt, während bei Verwendung von herkömmlichen Vorrichtungen es notwendig war, ein Filtrieren zwischen der ersten und zweiten Behandlung durchzuführen.

Im zweiten Reaktiorisgefäß enthielt das körnige Material in Suspension, mehr als 90% Zink, so daß kein an Cadmium reicher schwerer Zement erhalten wurde und · die Vorrichtung vor allem zum Aktivieren des Zinks wirkte.

Die aus der zweiten Vorrichtung kommende Lösung enthielt 140 g/l Zn, 0,0002 g,'.\ Cd und 0,0001 g/l Cu.

Das mehr als 90% Zink enthaltende feste. Material wurde vom Boden des Reaktionsgefäßes absatzweise abgeführt und in den Kopf des ersten Reaktionsgefäßes gepumpt, um einen Teil des für die Zementierung verwendeten Zinkpulvers zu ersetzen, wodurch eine weitere Einsparung an diesem Reaktionsteilnehmer gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen erzielt wurde.

Beispiel 2

Es wurde eine beispielsweise durch Abscheiden der von einer Anlage zum Chlorieren von unreinen Pyritaschen kommenden flüchtigen Chloride mit Wasser erhaltene neutrale Kupferchloridlösung mit einem Gehalt an 26,5 g/I Cu, 63,8 g/l Zn, 335 g/l Ca, 0,42 g/l Fe (insgesamt) , 163,8 g/l Cl und 0,48 g/I SO₄ in eine Vorrichtung mit denselben Kenndaten wie die im Beispiel 1 verwendete eingeführt. Die Durchflußgeschwindigkeit war 2000 l/Stunde, während die Temperatur 60° C betrug.

Unter Betriebsbedingungen enthielt das Reaktionsgefäß im konischen Teil etwa 100 kg körniges Material, hauptsächlich bestehend aus zementi« fern Kupfer und nur teilweise umgesetzten Zementiermaterialteilchen aus Gußeisen mit einem Gehalt an 90% Fe.

Das Material wurde durch die von unten einfließende Lösung in den Fließbettzustand gebracht und ein Teil desselben, welcher kontinuierlich erneuert wurde, kam mit den Flügeln der mechanischen Rührvorrichtung in Berührung und wurde gegen die Innenwand des Zylinders geworfen.

Mit Hilfe einer automatischen Zuführvorrichtung wurden 54 kg/Stunde Körner des Zementiermaterials, welches aus 90% metallischem Fe bestand, zugesetzt.

Die Körner des Zementiermaterials wurden in die untere Zone des Reaktionskonus eingeführt. Auf Grund der Wirkung der mechanischen Rührvorrichtung wurde das zementierte Kupfer von der Oberfläche der Körner abgestreift Der so als weiches und feines Pulver erhaltene Kupferzement wurde durch die Lösung fortschreitend weggeschleppt, und zwar zunächst aus der Reaktionszone in die darüber befindliche Dekantierzone und dann 'On dieser letzteren aus der Vorrichtung heraus.

Die aus dem Reaktionsgefäß ausgetretene Lösung enthielt 0,05 g/l Cu; so betrug die Gewinnung dieses Elementes 99,8%. Der durch die aus der Vorrichtung ausfließende Lösung hinausgeschleppte !Cupferzement wurde mittels bekannter Dekantier- und/oder Filtrierverfahrensweisen gewonnen.

Der gewonnene Zement wurde dann mit Wasser gewaschen, um den größten Teil der löslichen Chloride zu entfernen und daraufhin brikettiert beziehungsweise gepreßt

So wurden Briketts beziehungsweise Preßlinge, die leicht getrocknet werden konnten und eine beträchtliche mechanische Stoßfestigkeit zeigten, erhalten. Die Briketts enthielten 803% Cu und 0,5% Cl. bezogen cuf den Trockenzustand.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Zementieren von Metallen aus Lösungen unter Verwendung von Zementiermetalikömern und zum Entfernen des die Körner bedeckenden zementierten Elementes zur Erneuerung und Aktivierung der Oberfläche der Zementiermetallkörner mit einem konischen Reaktionsgefäß, in dem ein Fließbett aus der Metailsalzlösung, den Zementiermeiallteilchen und den beschichteten Zementiermetallteilchen vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktorgefäß (a) eine Rührvorrichtung angeordnet ist, die aus e^;nem Rotor mit kleinen Flügeln (f), die eine Neigung gegenüber der Rotorachse aufweisen, besteht, wobei der Rotor innerhalb eines offenen koaxialen Zylinders (e) angeordnet ist und der Abstand zwischen dem kleinen Flügel ([) und der Zylinderinnenwandung 1 bis5 mm beträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der kleinen Flügel (f) gegen die Rotorachse 2 bis 20° beträgt