DE2418170B1

DE2418170B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Raffinieren von Rohcadmium

Info

Publication number: DE2418170B1
Application number: DE2418170A
Authority: DE
Inventors: Karl Ehlers; Hans-Wilhelm Dr.-Ing. Wieking
Original assignee: Preussag AG Metall
Current assignee: Preussag AG Metall
Priority date: 1974-04-13
Filing date: 1974-04-13
Publication date: 1975-02-20
Also published as: SE401374B; NL182328C; BE820375A; NL182328B; ES430654A1; JPS50133923A; DE2418170C2; AU7544574A; FI60036B; NL7413532A; NO743438L; NO136799B; FI279174A; IT1019296B; FI60036C; ES430655A1; NO136799C; JPS548535B2; CA1022344A; GB1441736A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Raffinieren von Röhcadmium, bei dem flüssiges Röhcadmium in eine Vakuum- bzw. Unterdruckkammer gelangt, dort verdampft und nach Kondensierung als Feincadmium austritt.

Beispielsweise als Nebenprodukt bei der Zinkgewinnung anfallendes Röhcadmium enthält verschiedene Verunreinigungen, vorwiegend Blei und Thallium und in kleineren Anteilen Kupfer und Zink. Mit verschiedenen Raffinationsverfahren gelingt es, die Gehalte des Rohcadmiums an Blei und Thallium, die teilweise erheblich über 1% liegen, auf weniger als 0,1% zu verringern, wobei gleichzeitig eine weitere Verringerung der übrigen Verunreinigungen erfolgt.

Als Raffinationsverfahren bei der Cadmiumherstellung sind erstens eine elektrolytische Raffination mit löslichen/unlöslichen Anoden, zweitens eine Destillation des Rohcadmiums im Faber-Du-Faure-Ofen und drittens eine Raffination von zinkreichem Röhcadmium aus den Raffinationsanlagen von Muffelhütten in Krokowskisäulen bekannt. Während beim ersten Verfahren das Thallium und auch ein großer Teil des Zinks in Stufen einer Laugenreinigung entfernt werden müssen, muß bei dem zweiten, sehr einfachen Destillationsverfahren das Destillat nachträglich einer Ammonchloridraffination unterworfen werden, um den hohen Anteil des nach der Destillation immer noch vorhandenen Thalliums zu reduzieren. Bei diesem Verfahren gehen jedoch 5 bis 7% des Cadmiums als Cadmiumchlorid in die Schlacke über, aus der das Cadmium durch Laugen, Zementation, Brikettierung, Einschmelzen, Destillation und Raffination wiedergewonnen wird. Bei dem dritten Verfahren mittels Raffination in Krokowskisäulen wird das Prinzip der fraktionierten Kondensation angewandt und fällt sehr

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reines Cadmium an, doch müssen Restmengen von eine Zuleitung für das Röhcadmium und in dessen Zink nachträglich aus dem Destillationscadmium anderem Schenkel eine Ableitung für das Feincadentfernt werden. mium münden, während sich an den Verdampfer ein

Erst in neuerer Zeit wurde die Raffination von Rückflußkühler anschließt, der über ein Zwischen-Rohcadmium mittels einer Vakuumdestillation vorge- 5 glied in den anderen und einen Kondensator bildenschlagen. Da der Schmelzpunkt des Cadmiums bei den Schenkel übergeht, und sich am ersten Schenkel 321° C liegt und bereits zwischen 400 und 550° C ein gegenüber der Zuleitung rückflußsicherer Abgang Dampfdrücke des Cadmiums zwischen 3 bis 50 Torr für den Destillationsrückstand befindet,
auftreten, ist eine Vakuumdestillation bei relativ gün- Eine derartige Vorrichtung ist vergleichsweise einstigen Temperatur- und Unterdruckwerten durchführ- io fach und ermöglicht eine wirkungsvolle Gewinnung bar. Eine nach diesem Prinzip arbeitende Vorrichtung von Feincadmium mit größerer Reinheit und größeist in der australischen Patentschrift 404 032 beschrie- rem Durchsatz. Das im Verdampfer anfallende Rohben, mit der bei Temperaturen von 450 bis 460° C cadmium gelangt in den Rückflußkühler, in dem ein und einem Druck von 0,03 Torr ein Destillationscad- Teil des verdampften Cadmiums kondensiert und mium hergestellt wird, das einen Anteil von 0,004% 15 unter Rektifikation der aufsteigenden Cadmium-Blei, 0,002% Zink und unter 0,001% Thallium ent- dämpfe in den Verdampfer zurückfließt. Dadurch erhält. Bei dieser Vorrichtung wird das beim Zink- gibt sich eine größere Reinheit des in den Kondensaschmelzen als Nebenprodukt anfallende Röhcadmium tor gelangenden Destillats, so daß auch bei größeren in eine Vakuumkammer eingespeist, die es über eine Durchsätzen entsprechend der eingestellten Temperazur Horizontalen geneigte Rinne unter Schwerkraft 20 tür ein Feincadmium großer Reinheit entsteht, das ein- oder mehrfach durchläuft, um als undestillierter über die Ableitung in eine Vorlage abfließt.
Rest an anderer Stelle wieder auszutreten. Ein Teil Im Unterschied zu dem bekannten Verfahren wird des Rohcadmiums verdampft während des Aufent- kein flüssiger Rohcadmiumstrom durch die gesamte halts in der Vakuumkammer und kondensiert an Vakuumkammer geleitet, und es hat sich herausderen Wandungen; das Destillat tritt über einen De- 25 gestellt, daß das erfindungsgemäße Verdampfen mit stillatausgang aus. Zur Erhöhung der Destillations- anschließender Rückflußkühlung zu einem wesentlich wirkung wird ferner vorgeschlagen, das Röhcadmium günstigeren Resultat führt. Auch fällt bei der erfinin der Vakuumkammer bzw. in der Rinne über Un- dungsgemäßen Vorrichtung kein aus der Vakuumebenheiten fließen zu lassen, um auf Grand der Un- kammer austretendes undestilliertes Cadmium an, ruhe und Verwirbelung größere Verdampfungsober- 30 das nach dem bekannten Verfahren gegebenenfalls in flächen zu schaffen. Unabhängig hiervon wird jedoch mehreren Kreisläufen wieder durch die Vakuumkambei der bekannten Vorrichtung stets nur ein Teil des mer geschickt werden müßte. In einem einzigen Areingespeisten Rohcadmiums wirksam zu Feincad- beitsgang fallen einerseits sehr reines Feincadmium mium verarbeitet, wobei stets ein Restanteil an und andererseits ein konzentrierter Destillationsrückundestilliertem Cadmium entsteht. Hierdurch ergibt 35 stand, insbesondere eineBlei-Thallium-Legierang, an, sich ein stark begrenzter Durchsatz hinsichtlich des die getrennt in eine Vorlage für das Destillat und in Cadmiumdestillats, so daß mit der bekannten Vor- ein Sammelgefäß für den Destillationsrückstand flierichtung nur bis zu etwa 1100 kg Cadmium pro Tag ßen. Bei entsprechender Zuführung des Rohcadmiums erzeugt werden können. Eine Erhöhung des Durch- und Abnahme des Feincadmiums sowie des Destilsatzes ist nicht möglich, da sich beispielsweise bereits 4° lationsrückstandes kann die erfindungsgemäße Vorbei 1300 kg pro Tag ein unerwünschter Anstieg des richtung vollkontinuierlicli gefahren werden, was zu Bleianteils auf 0,01% einstellt. Die bekannte Vor- einer erheblichen Personalkosteneinsparung gegenüber richtung hat somit für praktische Anwendungszwecke, bisherigen Rohcadmiumraffinationen führt.
bei denen es auf große Durchsätze, eine Verringerung Bei einer bevorzugten Ausführung sind die Zuleider Cadmiumverluste und eine kostengünstige Bedie- 45 tung, die Ableitung und der Abgang in flüssige Bäder nung, Apparatur und Verfahrensweise ankommt, des Rohcadmiums, des Feincadmiums bzw. des keine Bedeutung erlaagt. Destillationsrückstandes eingetaucht und weisen über

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Badspiegel liegende Höhen auf, die mindestens

eine nach der Vakuumdestillation arbeitende Vorridi- der der jeweiligen Badtemperatur entsprechenden

tung der genannten Art zu schaffen, die unter Ver- 50 barometrischen Höhe des zugeordneten Bades ent-

meidung der geschilderten und weiterer Nachteile bei sprechen; dabei liegt die Mündung der Zuleitung

einfachem, kostengünstigem Aufbau eine wirkungs- über der Mündung des Abgangs. Hierbei bestehen

volle Gewinnung von Cadmium großer Reinheit auch die Verschlüsse in an sich bekannter Weise aus den

mit einer größeren Tagesleistung ermöglicht. Ferner iß einem Eiaschmelztopf für Röhcadmium, im Sam-

soll die Vorrichtung eines kostensparenden Einsatz 55 melgefäß für den Destillationsrückstand und in der

hinsichtlich des Personals-, Reparatur- und Energie- Vorlage für Feincadmiam befindlichen Sumpfes.

aufwandes ermöglichen. Nach Einstellen der Temperaturen in den verschie-

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfah- denen Vorrichtungsteilen und nach Einschalten einer ren, bei dem das Röhcadmium kontinuierlich ver- Vakuumpumpe werden das Röhcadmium, der Destildampft, die höher siedenden Verunreinigungen mit 60 lationsrückstand und das Feincadmium auf die baroeinem Teil des Cadmiums kondensiert, das Kondea- metrischen Höhen in der Zuleitung, der Ableitung sat im Gegenstrom zum Rohcadmiumdampf abge- und am Abgang eingesaugt. Nach Erreichen der führt und die von Verunreinigungen praktisch freie barometrischen Höhen setzt das Verdampfen des Hauptmenge des Cadmiumdampfes kondensiert wird. Cadmiums ein, das über den Einschmelztopf laufend Dies wird bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 65 ergänzt wird. Diese aus den jeweiligen Bädern bein der Weise erreicht, daß die Vakuumkammer aus stehenden Verschlüsse bzw. die über die verschiedeeinem umgedrehten U-fönnigen Rohr besteht, in nen barometrischen Säulen mit den Bädern in Verdessen einem Schenkel im Bereich eines Verdampfers bindung stehenden Vorrichtungsteile ermöglichen in

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einfacher und zweckmäßiger Weise die Durchführung steuerung aufweist, um die Gesamtleistung der Voreines vollkontinuierlichen Raffinationsbetriebes. Da richtung und damit deren Cadmiumdurchsatz einstelferner zwischen den Mündungen der Zuleitung und len zu können. Insbesondere bei einer größeren Temdes Abgangs ein Niveauunterschied besteht, ist jeder- peraturänderung im Verdampfer ist es jedoch zweckzeit ein Einspeisen des Rohcadmiums möglich, ohne 5 mäßig, wenn auch einzelne oder alle anderen Tempedaß ein Rücktritt des Destillationsrückstandes aus raturen in der Vorrichtung in gewissen Grenzen mitdem Sammelgefäß über den Verdampfer möglich verändert werden, damit die Vorrichtung stets bei ist. optimalen Betriebsverhältnissen arbeitet.

Bei einer praktischen Ausführung münden die Zu- Außerdem hat es sich als günstig erwiesen, wenn

leitung, die Ableitung und der Abgang in die freien io die Temperaturen im Einschmelztopf des Rohcad-Enden der beiden Schenkel und ist ein Vakuum- miums und im Sammelgefäß des Destillationsrückanschluß über ein mit Kondensationsflächen ver- Standes geringfügig unter der Temperatur im Versehenes Vakuumrohr durch den zweiten Schenkel bis dämpfer liegen. Auf diese Weise wird verhindert, daß zu einem nahe oberhalb der tiefsten Stelle im Kon- beim Einspeisen von Rohcadmium aus dem Eindensator liegenden Punkt geführt. Abgesehen von 15 schmelztopf bzw. beim Rücktritt des Destillationsanderen Anschlußmöglichkeiten hat sich dies als rückstandes aus dem Sammelgefäß in den Verdampbesonders günstig erwiesen, wobei die gesamte Länge fer ein übermäßiger Temperaturschock auftritt,
des U-förmigen Rohres zur Vakuumdestillation wir- Damit eine wirkungsvolle Teilkondensation und

kungsvoll ausgenutzt wird. Im ersten Schenkel des eine Rektifikation im ersten Schenkel des U-förmigen U-Rohres findet die Verdampfung, eine Teilkonden- 20 Rohres auftreten, sollte die Temperatur im Rückflußsation sowie die Rückflußkühlung und die Rektifika- kühler etwas unter derjenigen des Verdampfers lietion statt, während die eigentliche Kondensation und gen. Während ein zu geringer Temperaturunterschied das Abfließen des Destillats auf den zweiten Schenkel zwischen dem Verdampfer und dem Rückflußkühler konzentriert ist, der zur Erhöhung der Kondensations- nur zu einer unzureichenden Rektifikation führt, erwirkung von dem Vakuumrohr durchsetzt ist. Zwar as gibt sich bei einem zu großen Temperaturunterschied könnte der Vakuumanschluß auch in anderer Weise eine übermäßig erhöhte Teilkondensation bereits im und an anderer Stelle vorgesehen sein, doch führt Einlaufschenkel, so daß der Gesamtdurchsatz der dieseMehrfachausnutzung hinsichtlich einer Vakuum- Vorrichtung in unerwünschter Weise verringert wird, zuführung und einer Kondensationsflächenvergröße- Bei einer praktischen Ausführung hat es sich als

rung zu einem günstigen Gesamtverhalten der Vor- 30 sehr zweckmäßig erwiesen, bei einer Verdampferrichtung. Da das Vakuumrohr von oben bis in den leistung von etwa 72 g/cm²/h Temperaturen von etwa Bereich über der tiefsten Stelle im Kondensator ge- 485° C im Verdampfer, von etwa 455° C im Einführt ist, wird ein Verstopfen durch Cadmiumabschei- schmelztopf sowie im Sammelgefäß, von etwa 420° C düngen vermieden. an der Spitze des Rückflußkühlers und von etwa

Ferner kann das Vakuumrohr im Kondensator 35 420° C in der Vorlage einzustellen. Hieraus ergibt unter Freilassung eines ausreichenden Ringraumes sich zur Vermeidung des Temperaturschocks am Eineinen möglichst großen Durchmesser aufweisen. Hier- gang des Verdampfers ein Temperaturunterschied durch ergibt sich eine weitere Vergrößerung der Kon- von etwa 30° C, während der Temperaturunterschied densationsfläche, so daß gegebenenfalls ohne Zusatz- zwischen dem Verdampfer und dem Rückflußkühler maßnahmen eine Erhöhung des Durchsatzes mög- 40 in bezug auf desesn höchste Stelle 65° C beträgt. Bei lieh ist. anderen sich durch Änderung der Temperatur im

Ferner kann das Steigrohr zwischen den Schenkeln Verdampfer einstellenden Durchsätzen sollten zumingegenüber der Horizontalen geneigt verlaufen. Da ^{dest die} Temperaturen im Einschmelztopf und im bereits im Rückflußkühler eine Teilkondensation Sammelgefäß im Hinblick auf einen Temperaturstattfindet, die sich auf das Steigrohr erstreckt, wird 45 schock und im Rückflußkühler im Hinblick auf eine durch dessen Schrägstellung ein ungehindertes Ablau- zweckmäßige Teilkondensation in diesem Bereich fen des Kondensats in den Kondensator erreicht. mitverändert werden.

Auch hierdurch wird die Gesamtfunktion der Vor- Da bei einer wirkungsvollen Vakuumdestillation

richtung im Hinblick auf ein vergrößertes Cadmium- von Cadmium relativ niedrige Temperaturen eingeausbringen günstig beeinflußt. 50 halten werden können, ergibt sich unter Berücksichti-

Bei einer weiteren Ausgestaltung weisen der Ver- gung der Siedekurven von Cadmium, Blei, Thallium dämpfer und der Rückflußkühler einen Heizmantel und Kupfer in Abhängigkeit vom Luftdruck und der auf, während ein Mantel des Kondensators unbeein- Verträglichkeit dieser Stoffe mit Eisen die Möglichflußt geheizt oder gekühlt wird. Während die Tempe- keit, das U-förmige Rohr und/oder die Zuleitung, den raturen im Verdampfer und im Rückflußkühler je 55 Abgang sowie die Ableitung aus Eisen bzw. Stahl nach Durchsatz in bestimmten Bereichen gehalten herzustellen. Die gesamte Vorrichtung kann dadurch werden müssen, hängt die Temperatur im Kondensa- ohne teure Werkstoffe sehr kostengünstig hergestellt tor von der Menge des kondensierenden Cadmiums werden.

ab, da die zum Verdampfen erforderliche Wärme bei Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in

der Kondensation wieder frei wird. Im Betrieb stellt 60 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des sich im Kondensator ein Temperaturgleichgewicht näheren erläutert.

ein, das von der Kondensationswärme des Destillats Das erfindungsgemäße umgekehrte U-Rohr weist

und von dem Wärmeverlust durch die Wandungen eine Vakuumkammer 20 auf. Die beiden nach unten abhängt. Je nach den, Betriebserfordernissen kann im weisenden Schenkel sind stirnseitig mit verschiedenen Kondensator auch eine zusätzliche externe Erwär- 65 Anschlüssen versehen. In den linken Schenkel münmung oder Kühlung vorgesehen sein, um das Kon- det eine Zuleitung 12, die in einen Einschmelztopf 10 densationsverhalten zu beeinflussen. Ferner ist es sehr für flüssiges Rohcadmium eingetaucht ist. In diesen zweckmäßig, wenn der Verdampfer eine Temperatur- Schenkel mündet ferner ein Abgang 16, der in ein

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Sammelgefäß 14 für den Destillationsrückstand bzw. müssen die freien, über den Badspiegeln angeord-

die Blei-Thallium-Legierung eingetaucht ist. Die neten Höhen der Zuleitung 12, des Abgangs 16 und

Mündungen 24 und 26 der Zuleitung 12 und des der Ableitung 44 mindestens der barometrischen

Abgangs 16 weisen einen Niveauunterschied auf, da Höhe des jeweiligen Bades entsprechen,
die Zuleitung 12 weiter in das Innere der Vakuum- 5 Es hat sich herausgestellt, daß die Querschnitte

kammer 20 hineinragt. Der Einschmelztopf 10 und der Zuleitung 12 und der Ableitung 44 keinen oder

das Sammelgefäß 14 sind von einer gemeinsamen nur einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Arbeits-

Heizvorrichtung 18 umgeben, mit der die beiden weise der Vorrichtung besitzen. Demgegenüber darf

Bäder auf gleicher Temperatur gehalten werden. Un- jedoch der Querschnitt des Abgangs 16 für den

abhängig davon ist selbstverständlich auch ein ge- ίο Destillationsrückstand bzw. die Blei-Thallium-Legie-

trenntes Beheizen des Rohcadmiums im Einschmelz- rung im Verhältnis zum Querschnitt des Verdampfers

topf und des Destillationsrückstandes im Sammel- 22 ein bestimmtes Maß nicht unterschreiten, da der

gefäß möglich. Abgang 16 als Puffer dient und das Einspeisen des

Die Zuleitung 12 und der Abgang 16 münden in Rohcadmiums in den Verdampfer verkraften können einen Verdampfer 22 der einen Heizmantel 28 auf- 15 muß. Der Abgang soll verhindern, daß das Rohweist, mit dem die Temperatur je nach dem er- cadmium in das Sammelgefäß 14 für die Blei-Thalwünschten Cadmiumdurchsatz eingestellt wird. An lium-Legierung gelangt. Beim Einspeisen des Rohden Verdampfer 22 schließt sich ein ebenfalls im cadmiums über den Einschmelztopf 10 in den VerBereich des Einlaufschenkels liegender Rückfluß- dämpfer 22, die diskontinuierlich einmal stündlich kühler 30 an, der von einem Heizmantel 32 umgeben 20 erfolgen kann, findet zwischen dem Verdampfer 22 ist. Mit diesem wird die Temperatur im Rückfluß- und dem Sammelgefäß 14 ein Druckausgleich statt, kühler 30 derart eingestellt, daß sie etwas unter der Dabei wird ein Teil des Rohcadmiums bis zum ErTemperatur des Verdampfers 22 liegt, um eine Teil- reichen des barometrisch bedingten Niveauunterkondensation des vorher verdampften Cadmiums zu schiedes zwischen den Metalloberflächen im Vererzielen. Das dabei anfallende Kondensat fließt im 25 dämpfer 22 und im Sammelgefäß 14 im Abgang 16 Gegenstrom zum Cadmiumdampf zurück in den Ver- gespeichert, wobei ein entsprechender Teil des Destildampfer, wobei gleichzeitig eine den Gesamtvorgang lationsrückstandes in das Sammelgefäß 14 gedrückt sehr günstig beeinflussende Rektifikation auftritt. wird. Während des kontinuierlichen Verdampfens des

Der Einlauf schenkel geht vom Rückflußkühler 30 Cadmiums wird das Rohcadmium, das im Abgang 16 in ein Steigrohr 34 über, das die beiden Schenkel 30 wie in einem Depot liegt, entsprechend dem durch des U-Rohres miteinander verbindet und in Richtung das Verdampfen entstehenden Volumenschwund in zum rechten Schenkel gegenüber der Horizontalen den Verdampfer zurückgeführt. Dies bedingt gleichgeneigt ist. Hierdurch wird das im Bereich des Steig- zeitig ein Rückfließen des Rückstandes aus dem rohrs 34 auftretende Kondensat behinderungsfrei in Sammelgefäß 14 in den Abgang 16. Demzufolge einen Kondensator 36 abgeleitet, der aus dem rechten 35 sollte der Querschnitt des Abgangs 16 nicht zu gering Schenkel des U-Rohres bzw. der Vakuumkammer 20 gewählt werden,
besteht. ■ Im Betrieb werden gegebenenfalls durch Zünden

Der Kondensator 36 weist einen äußeren Winkel von Brennern die Temperaturen im Verdampfer 22, 38 auf, der gegebenenfalls geheizt oder gekühlt wird. im Rückflußkühler 30 und im Kondensator 36 ein-Von einem oberen Vakuumanschluß 40, der zu einer 40 gestellt, während sich die einzelnen Bäder im Einnicht dargestellten Vakuumpumpe führt, erstreckt schmelztopf 10, im Sammelgefäß 14 und in der Vorsieh ein Vakuumrohr 42 im Bereich des Konden- lage 46 auf geeigneten Temperaturen befinden. Diese sators 36 durch die Vakuumkammer 20, das etwas sollten im Hinblick auf die Vermeidung eines Tempeoberhalb der tiefsten Stelle des Kondensators 36 raturschocks im Verdampfer 22 so gewählt werden, endet. Das Vakuumrohr 42 dient einerseits zur Unter- 45 daß die Temperatur des Rohcadmiums und des Dedruckerzeugung in der Vakuumkammer 20 und an- stillationsrückstandes nur etwas unter derjenigen des dererseits zur Vergrößerung der Kondensations- Verdampfers 22 liegt. In den Rückflußkühler 30 flächen. Um eine möglichst günstige Kondensator- kann zur Erhöhung der Leistung eine Schnecke 56 wirkung zu erzielen, kann der Durchmesser des eingebaut sein, die den geradlinigen Auftrieb des Vakuumrohres 42 relativ groß gewählt werden, wenn 50 Cadmiumdampfes abbremst und durch eine aufgenur ein ausreichender Ringraum SO zwischen dem zwungene Rotation den Cadmiumdampf in einen Vakuumrohr 42 und der äußeren Begrenzung der besseren Kontakt mit der kalten Wand des Rückfluß-Vakuumkammer 20 zur Verfugung steht. kühlers bringt. Auf diese Weise werden die Ab-

In die freie Stirnseite des rechten Schenkels bzw. Scheidungsbedingungen wesentlich verbessert,

in den Kondensator 36 mündet eine Ableitung 44 für 55 Nach Einstellen eines ausreichenden Unterdrucks

das Feincadmium, das in einer Vorlage 46 gesammelt in der Vakuumkammer 20 verdampft das Cadmium

wird, die ebenfalls mit einer Heizung 48 versehen ist, im Verdampfer 22 und gelangt in den Rückfluß-

um das Feincadmium auf der gewünschten Betriebs- kühler 30, wo ein Teil des verdampften Cadmiums

temperatur zu halten. kondensiert und im Gegenstrom zu den Cadmium-

Ferner befinden sich an den Stirnseiten der Sehen- 60 dämpfen in den Verdampfer 22 zurückfließt. Hierbei kel gegenüberliegenden Seiten Abschlüsse 52, 54, die findet eine Rektifikation der aufsteigenden Cadmiumeinen Zugang zum Innern der Vakuumkammer 20 dämpfe statt. Diese gelangen dann über das Steigrohr ermöglichen und eine optische Sichtanzeige zulassen. 34 in den Kondensator 36 im anderen Schenkel des In diesem Fall sind die Abschlüsse 52, 54 mit durch- U-Rohres, wo sie einer stärkeren Kondensation aussichtigen, temperaturstabilen Deckeln versehen. 65 gesetzt werden. Das dabei anfallende Kondensat bzw.

Damit die Badsümpfe im Einschmelztopf 10, im Destillat stellt sehr reines Feincadmium dar, das über

Sammelgefäß 14 und in der Vorlage 46 als barome- die Ableitung 44 in die Vorlage 46 geleitet wird,

trische Verschlüsse der Vorrichtung dienen können, Die erfindungsgemäße Vakuumdestillationsvorrich-

tung ermöglicht eine sehr wirkungsvolle Cadmiumherstellung mit großen Durchsätzen und hohem Reinheitsgrad des Feincadmiums, wie sich aus den beiden folgenden Beispielen ergibt.

Beispiel 1

In einem ersten Versuchsstadium wurden mit einer Vorrichtung nach der Erfindung mehr als 40 000 kg Cadmium mit einem Durchsatz von etwa 750 kg pro Trag und einem Reinheitsgrad von 99,998% Cd raffiniert. Dabei wurden folgende Temperaturen in der Vorrichtung eingestellt bzw. erreicht: Im Einschmelztopf 10 für das Rohcadmium und in der Vorlage 46 für das Feincadmium 420° C; im Verdampfer 22 500° C; im Rückflußkühler 30 500° C und im Kondensator 36 380° C.

Beispiel 2

Mit einer Vorrichtung wurden mehr als 2001 Feincadmium mit einem Durchsatz von etwa 2200 kg hergestellt, was einer Verdampferleistung von 72 g/cm²/h entspricht. Dabei wurden folgende Temperaturen eingehalten: Im Einschmelztopf 10 und im Sammel-

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gefäß 14 455° C; im Verdampfer 22 485° C; im Rückflußkühler 30 an dessen höchster Stelle 420° C; und im Kondensator 36 stellte sich eine Temperatur von 420° C ein, während die Temperatur in der Vorlage 46 auf 420° C gehalten wurde.

Eingesetzt wurde ein Rohcadmium folgender Zusammensetzung:

1,5 bis 2,6 »/ο Blei,
0,015 bis 0,8% Kupfer,
0,003 bis 0,01% Zink,

0,4 bis 1,8% Thallium.

Bei der Vakuumdestillation ergab sich ein Feincadmium mit einer Zusammensetzung von jeweils weniger als 0,001 % Blei, 0,0002% Kupfer, 0,0001 % Zink und 0,001 % Thallium.

Aus Beispiel 2 ergibt sich, daß der Reinheitsgrad des Feincadmiums bereits im Versuchsstadium der Vorrichtung bei erhöhten Durchsätzen wesentlich günstiger als bei der bekannten Vorrichtung liegt. Die Versuche lassen ferner erkennen, daß eine weitere Erhöhung des Durchsatzes möglich ist, ohne daß sich eine Verschlechterung des Reinheitsgrades ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Raffinieren von Rohcadmium, bei dem flüssiges Röhcadmium in eine Vakuum- bzw. Unterdruckkammer gelangt, dort verdampft und nach Kondensierung als Feincadmium austritt, dadurch gekennzeichnet, daß das Röhcadmium kontinuierlich verdampft, die höher siedenden Verunreinigungen mit einem Teil des Cadmiums kondensiert, das Kondensat im Gegenstrom zum Rohcadmiumdampf abgeführt und die Hauptmenge des Cadmiumdampfes kondensiert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkammer (20) aus einem umgekehrten U-Rohr besteht, in dessen Einlaufschenkel im Bereich eines Verdampfers (22) eine Zuleitung (12) für das Röhcadmium und in dessen Ablaufschenkel eine Ableitung (44) für das Feincadmium münden, und daß sich am ersten Schenkel an den Verdampfer (22) ein Rückflußkühler (30) anschließt, der über ein Steigrohr (34) in den einen Kondensator (36) bildenden Ablauf schenkel übergeht, und sich am Einlaufschenkel ein gegenüber der Zuleitung (12) rückflußsicherer Abgang (16) für den Destillationsrückstand befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (12), die Ableitung (44) und der Abgang (16) in flüssige Bäder des Rohcadmiums, des Feincadmiums und des Destillationsrückstandes eintauchen und über den Badspiegeln liegende Höhen aufweisen, die mindestens der der jeweiligen Badtemperatur entsprechenden barometrischen Höhe des zugeordneten Bades entsprechen, und daß die Mündung (24) der Zuleitung (12) über der Mündung (26) des Abgangs (16) liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (12), die Ableitung (44) und der Abgang (16) in die freien Enden der beiden Schenkel einmünden, und daß ein Vakuumanschluß (40) über ein mit Kondensationsflächen versehenes Vakuumrohr (42) durch den zweiten Schenkel bis zu einem nahe oberhalb der tiefsten Stelle im Kondensator (36) liegenden Punkt geführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuumrohr (20) im Kondensator (36) unter Freilassung eines Ringraumes (5©) einen möglichst großen Durchmesser aufweist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr (34) zwischen den Schenkeln gegenüber der Horizontalen geneigt ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (22) und der Rückflußkühler (30) einen Heizmantel (28,32) aufweisen, während ein Mantel (38) des Kondensators (36) eine unabhängige Heizung oder Kühlung besitzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (22) eine Tem- 6g peratursteuerung besitzt.

9. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen im Einschmelztopf (10) des Rohcadmiums und im Sammelgefäß (14) des Destillationsrückstandes geringfügig unter der Temperatur im Verdampfer (22) eingestellt werden.

10. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im Rückflußkühler (30) etwas unter derjenigen des Verdampfers (22) eingestellt wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1,9 und 10 und zum Betrieb der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Verdampferleistung von etwa 72g/cm²/h Temperaturen von etwa 485° C im Verdampfer (22), von etwa 455° C im Einschmelztopf (10) sowie im Sammelgefäß (14), von etwa 420° C an der Spitze des Rückflußkühlers (30) und von etwa 420° C in der Vorlage (46) eingestellt werden.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das U-Rohr (22, 30, 34, 36) und/oder die Zuleitung (12), der Abgang (16) sowie die Ableitung (44) aus Eisen oder Stahl bestehen.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Rückflußkühler (30) eine Schnecke (56) angeordnet ist.