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"PROCEDE DE PURIFICATION DU ZINC METALLIQUE"
Cette invention a trait à la purification du zinc métallique ou de la vapeur de zinc contaminé par un métal dont le point d'ébullition est inférieur à celui dn zind et elle a pour objet un procédé perfectionné pour purifier ce zinc métallique ou vapeur de zinc. Elle vise particulièrement un procédé perfectionné pour produire du zinc relativement pur en partant dtun zinc contaminé par un métal tel que le cadmium dont le point d'ébullition est inférieur à,celui du
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zinc et, plus particulièrement, un procédé perfectionné ' de distillation du zinc métallique contenant du cadmium dans le but de diminuer ou d'éliminer sensiblement la quan- tité de cadmium que contient ce zinc.
Le zinc métallique ordinaire du commerce est ha- bituellement contaminé par des proportions de cadmium varia- bles et faibles, par exemple de l'ordre de 0,25 %. La pré- sence de cadmium même en aussi faibles proportions est extrêmement désavantageuse lorsque le zinc est destiné à cer- tains usages tels que, par exemple, la préparation d'allia- ges à base de zinc pour le moulage en coquille. Dans un grand nombre de cas, un zinc approprié en vue de son appli- cation à la préparation des alliages de ce genre ne doit pas contenir plus de 0,005 % de cadmium. La purification d'un zinc contenant 0,25 % de cadmium en vue de l'obtention d'un zinc ne contenant que 0,005 % de cadmium implique la nécessi- té d'éliminer 98 % de la teneur en cadmium.
Même si le zinc ne contient pas plus de 0,05 % de cadmium, il faut éliminer 90 % du cadmium pour ramener la teneur en cadmium à 0,005 %.
Jusqu'à ce jour, on avait déjà proposé d'éliminer le cadmium du zinc métallique en tirant parti du fait que la pression de vapeur du cadmium (dont le point d'ébullition est environ 7670 C) est plus grande que celle du zinc (dont le pointd'ébullition est environ 9050 C. ). Ces propositions envisageaient généralement la simple distillation du zinc métallique contaminé par du cadmium ou la condensation partielle de la vapeur de zinc contaminée par du cadmium.
Lorsqu'on distille un zinc contenant du cadmium, la vapeur engendrée contient un plus grand pourcentage de cadmium que le métal fondu, de sorte que, à mesure que la distilla- tion progresse, le pourcentage de cadmium que contient le métal fondu diminue. Ce procédé présente toutefois l'inconvé- nient grave qu'il oblige à distiller une grande fraction du
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zinc et à la recueillir sous forme d'un métal dont la teneur en cadmium est plus, élevée que celle du zinc original, si le cadmium doit être éliminé à un degré assez élevé du zinc qui le contient à titre d'impureté.
Dans les modes opératoires proposés jusqu'à ce jour, du procédé de conden- sation partielle, on retire une fraction relativement exempte de cadmium d'une vapeur de zinc contaminée par du cadmium en condensant une partie seulement de la vapeur dans un con- denseur. La fraction qui se sépare la première en se con- densant de la vapeur de zinc contaminée par du cadmium con- tient moins de cadmium que ladite vapeur, de sorte que cette fraction condensée est relativement plus pure que le zinc original. Ce mode opératoire présente le même inconvénient que celui de la distillation simple, étant donné que la fraction purifiée recueillie est beaucoup plus petite que le zinc initialement traité ; et il présente cet autre in- convénient que la purification est limitée à la teneur en cadmium du métal fondu qui se sépare initialement de la vapeur en se condensant.
La présente invention tire parti du principe de la distillation fractionnée réalisée dans une colonne de rectification pour éliminer le cadmium du zinc. La demande- resse a découvert que les alliages de zinc-cadmium ntont pas de point d'ébullition maximum ni de point d'ébullition minimum, au moins entre les limites des concentrations du zinc métallique ordinaire du commerce. En d'autres termes, dans cette échelle de concentrations, la vapeur qui se dé- gage de l'alliage de zinc-cadmium fondu contient un plus grand pourcentage de cadmium que le -métal fondu, et le métal fondu qui se sépare de la vapeur en se condensant contient un plus grand pourcentage de zinc que la vapeur.
Ce fait rend possible de réaliser une séparation sensiblement complète du zinc et du cadmium par l'application du principe
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d'une colonne de rectification, même lorsque la quantité de cadmium qui était initialement présente dans le zinc mé- tallique n'atteint guère que 0,25 % ou est même inférieure à cette faible fraction.
La caractéristique du présent procédé réside dans le fait qu'on fait mouvoir en contre-courant de la vapeur et du métal fondu liquide de telle manière que la vapeur traverse une chute de température (c'est-à-dire se meut à travers un milieu de température décroissante) en contact avec le métal fondu se mouvant dans le sens opposé, et par conséquent à travers une élévation de température (c'est- à-dire un milieu de température croissante). L'invention est donc caractérisée par le fait que le métal fondu et la vapeur sont conduits en contre-courant dans des conditions thermiquesspontanément établies et telles que la vapeur se meut vers la partie la plus froide de l'appareil et que le métal fondu se meut vers la partie la plus chaude de l'appa- reil.
Ce mouvement de la vapeur et du métal fondu en contact et en contre-courant a pour effet qu'une grande proportion du cadmium (ou d'autres métaux contaminants de point d'é- bullition inférieur à celui du zinc) se sépare, que la pro- portion de zinc qui accompagne ce cadmium est considérable- ment diminuée et qu'on obtient du zinc fondu dont la teneur en cadmium est grandement diminuée et en quantité équivalente à une grande proportion du zinc métallique initial traité.
De préférence, on fait en sorte que le zinc métalli- que fondu descende graduellement sous l'action de la pesanteur à travers un milieu dont la température croit graduellement, son mouvement étant entravé et retardé par des chicanes ou organes analogues,' ayant de préférence une forme telle qu'ils retiennent de petites* flaques ou pellicules de métal fondu possédant diverses températures. La vapeur métallique monte
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ou se meut en sens inverse du métal fondu, son mouvement étant entravé par les chicanes couvertes de métal et par le métal fondu descendant, de telle sorte que cette vapeur entr en contact intime avec le métal fondu.
Une condensation répétée ou à plusieurs échelons de la vapeur ascendan,te et une re-volatilisation du métal fondu ont lieu à diverses températures aux divers points du milieu, ces diverses températures étant établies par les ohicanes, plaques ou organes analogues transversaux.
La différence de température envisagée par l'in- vention peut avantageusement être réalisée dans une colonne de fractionnement ou de rectification dans laquelle la dif- férence requise est établie spontanément et maintenue par le contaot entre le métal fondu et la vapeur, dont les com- positions en ce qui concerne le zinc et le métal contaminant varient progressivement. Théoriquement, il faudrait que la perte de chaleur de la surface externe de la colonne soit nulle. Dans la pratique, on réalise la condition de travail la plus favorable en réduisant à une valeur aussi faible que cela est pratiquement possible la dissipation ou perte' de chaleur de la surface externe de la colonne, par exemple en calorifugeant parfaitement la colonne sur toute sa lon- gueur.
Comme les points d'ébullition du métal fondu et les points de condensation de la vapeur en contact deviennent automatiquement de plus en plus faibles à mesure qu'on se rapproche de la partie supérieure de la colonne, on obtient ainsi la différence de température convenable en tous les points de la colonne entière. Lorsque la purification du zinc métallique doit être poussée plus loin que le degré obtenu par la première condensation fractionnée de la vapeur mé- tallique pénétrant dans la colonne il est nécessaire d'appli- quer de la chaleur d'une façon appropriée à la partie infé- rieure de la colonne.
Dans une colonne de rectification quton fait tra- /
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vailler de la manière précédemment décrite, le mélange fondu desoendant de zinc et de cadmium (ou élément analogue) de composition progressivement variable s'évapore à mesure qu'il descend et est remplacé par une quantité équivalente de métal fondu résultant de la condensation de la vapeur ascendante. La chaleur de condensation libérée par le métal qui se condense a pour effet de ré-évaporer du métal aux niveaux de température auxquels la condensation s'effectue, et ce métal ré-évaporé contient plus de cadmium que le métal fondu dont il provient. L'effet net de ce mode d'action est d'utiliser la chaleur de condensation de la vapeur de zinc pour évaporer le cadmium du mélange condensé de zinc et de cadmium.
De cette façon, la vapeur de métal ascendante s'en- richit progressivement en cadmium pendant que la teneur en cadmium du métal fondu descendant diminue progressivement.
L'invention peut être réalisée de diverses façons et à l'aide de divers types d'appareils.
On a représenté dans les dessins annexés certains appareils permettant de la réaliser industriellement mais il va de soi que ces appareils ne constituent que certaines des applications pratiques que l'invention est susceptible de recevoir et qu'ils ne doivent pas être considérés comme limi- tan t l'invention en aucune façon.
Fig. 1 est une coupe verticale d'un appareil ser- vant à raffiner du zinc fondu contaminé par du cadmium ou par une impureté analogue, cet appareil étant'établi suivant l'invention.
Fig. 2 est une coupe suivant 2-2 (fig. 1).
Fig. 3 est une coupe verticale d'un appareil ser- vant à raffiner du'zinc métallique par un procédé continu.
Fig. 4 est une coupe verticale d'un appareil
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permettant de raffiner de la 'vapeur de zinc.
Fig. 5 et 6 sont des vues de détail des plaques ou chicanes transversales de l'appareil de fige 4.
Fig. 7 est une coupe verticale d'un appareil per- mettant de réaliser la présente invention en combinaison avec le procédé d'élimination du plomb faisant l'objet du brevet français de la même demanderesse, N 735.978 du 26 Avril 1932.
Fig. 8 représente un déflegmateur destiné aux appa
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reils des fig* 1, St 4 et 7.
Dans la fig. 1 est représentée une cornue 10 ser- vant à volatiliser le zinc métallique, cette cornue étant montée dans un four de chauffage approprié', du type usuel (non représenté). Le zinc métallique fondu qui a été conta- miné par du cadmium (ou un autre métal dont le point d'ébulli- tion est inférieur à celui du zinc) est introduit dans la cornue par un conduit 12 communiquant avec un puits de char- gement (non représenté) ainsi qu'avec un trou de coulée (non représenté) par lequel le zinc fondu purifié peut être retiré de la cornue après que sa teneur en cadmium a été réduite au degré désiré. Un conduit ou tuyau à vapeur 13 fait communiquer la cornue 10 avec la partie inférieure de la colonne de rec- tification 14.
La colonne de rectification 14 est constituée par un tube de carbure de silioium, ou d'une autre matière réfraotaire appropriée, de section transversale rectangulaire et muni de chicanes horizontales espacées et superposées 15.
Les chicanes 15 sont munies de nervures transversales 16 sur leur surface supérieure et présentent des ouvertures contra- riées 17.
Le zinc volatilisé (à purifier) pénètre par la par- tie inférieure de la colonne de rectification, s'élève à travers les ouvertures contrariées 17 prévues aux extrémités des chicanes et monte ainsi en zig-zag à l'intérieur de la
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colonne* Le métal fondu résultant de la oondensation de la vapeur est en partie retenu sous forme de flaques peu profondes à la surface supérieure des chicanes 15 par les nervures 16, le trop-plein descendant en zig-zag à travers la colonne.
La vapeur résiduelle, contenant le distillat riche en cadmium, s'échappe par un orifice d'échappement 18 et se rend à un collecteur convenable tel qu'un condenseur servant à recueillir le cadmium métallique ou un alliage de zinc riche en cadmium, à une rallonge servant à recueillir des cadmies ou poussières de zinc riches en cadmium ou à un appareil servant à brûler la vapeur pour la. convertir en oxyde de cadmium ou en un mélange d'oxyde de cadmium et d'oxyde de zinc.
La colonne de rectification 14 est entourée par une enveloppe calorifuge appropriée 19 maintenue en place par une armature d'acier 20, Les déchets d'oxyde de zinc constituent un calorifuge approprié. Dans la mise en pratique du. présent procédé, la vapeur de cadmium chassée à l'écart du zinc contaminé par du cadmium que contient la cornue 10 s'enrichit progressivement en subissant une distillation frac- tionnée à mesure qu'elle monte dans la-colonne de rectifica- tion 14. Il est préférable, dans une opération de ce genre, d'empêcher aussi efficaoement que possible la dissipation de chaleur de la colonne,sauf au sommet de cette dernière.
Dans ce cas, le sommet de la colonne se comporte à la façon d'un déflegmateur qui condense la vapeur métallique montant dans la colonne et la ramène aux chicanes de la colonne de façon à produire l'élimination du cadmium ou*elle contient par le principe de la distillation fractionnée. Le produit riche en cadmium peut être retiré d'une colonne de ce genre à l'état de vapeur.par un conduit d'échappement de vapeur prévu, à la. partie supérieure. Dans ce cas, on fait travailler le déflegmateur de façon qu'il ne condense pas toute la va. peur métallique.
Le'produit riche en cadmium peut être évaaué
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sous forme d'un alliage de zinc fondu riche en cadmium, ce qui s'obtient en condensas Incomplètement la vapeur à. la partie supérieure de la colonne et en recueillant par un trou découlée une fraction appropriée du produit condensé.
Lorsque le cadmium a été éliminé, on recueille le zinc métallique raffiné que contient la cornue par la oommuni- , cation 12 aboutissant au trou de coulée et l'on recharge alors la cornue de zinc contaminé par du cadmium.
L'appareil de fig. 3 se prête au raffinage continu de zinc fondu par le procédé suivant l'invention. Le zinc fondu dont on se propose dtéliminer le cadmium (ou une impu reté analogue) est introduit dans la partie inférieure de la colonne/rectification 14 par un tube 21 communiquant avec un puits de chargement approprié ou un dispositifd'alimenta- tion équivalent (non représenté). Le métal fondu peut être introduit continuellement ou par petites quantités à des in- tervalles fréquents. La colonne de rectification est munie d'un prolongement inférieur 14' de construction analogue mais entouré par une chambre de combustion ou laboratoire de chauffage 22 muni d'un brûleur à gaz combustible 23 et d'un carneau 24 pour l'échappement des gaz de oombustion.
Le prolongement inférieur 14' communique à son extrémité infé- rieure, par un conduit 25, aveo une fosse à métal fondu 26 munie d'un trou de coulée 27 et chauffée extérieurement par. une chambre de combustion 28 munie d'un brûleur 29 et d'une cheminée 30 pour l'échappement des gaz de combustion.
La colonne de rectification 14 est surmontée par un déflegmateur de forme conique 31 fait de carbure de sili- cium ou d'une autre matière bonne conductrice de la chaleur et inerte à l'égard des vapeurs de zinc et de cadmium. La partie supérieure du cône 31 est reliée par un tuyau 32 à un dispositif collecteur de cadmium approprié (non représenté)
Le zinc fondu à raffiner arrive par le tube 21 et pénètre dans l'appareil en un point compris entre la colonne
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de rectification calorifugée supérieure 14 et le prolonge- ment inférieur chauffé extérieurement 14'. Les foyers des chambres de combustion 22 et 28 sont réglés de façon à rectifier d'une manière continue le mélange de zinc et de cadmium pénétrant dans l'appareil par le tuyau d'alimentation 21.
Une vapeur de zina riche en cadmium s'échappe par le tuyau d'échappement 32, tandis que le zinc raffiné (c'est-à- dire le zinc dont la teneur en cadmium est considérablement diminuée) est recueilli hors de la fosse 26 par un trou de coulée 27.
Dans la fige 4, la colonne de rectification com- prend un tube cylindrique 33, en argile ou autre réfractaire
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de conducHMLité thermique modérée, muni d'une garniture calorifuge 34 et garni intérieurement de chicanes espacées et superposées 3,6, en forme de soucoupes. Ces chicanes (fig.
5 et 6) ont la forme d'un cerde dont un segment a été dé- coupe et présentent une surface supérieure évidée ou incur- vée de façon à retenir des flaques peu profondes de métal fondu* Trois tiges 36 descendent de la face inférieure de chaque chicane; et servent à supporter et espacer oonvena.... blement les plaques superposées. Les chicanes sont disposées avec leurs segments déooupés dans des positions contrariées, de façon à constituer un chemin tortueux ou en zig-zag pour les courants de sens inverses de vapeur et de métal fondu.
La colonne rectificatrice 33 est surmontée par un cône 3,7 en carbure. de silicium ou matière équivalente.
Ce cône 37 est muni d'un conduit d'échappement 38 communi- quant aveo un dispositif approprié (non représenté) servant à recueillir la vapeur riche en cadmium qui s'échappe du
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sannet de la ooonnee'reot1fication.
La vapeur de zinc à purifier', pénètre dans la. colonne de rectification 34 en un, point situé à quelque distance au-
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dessus de son extrémité inférieure par un conduit 39 qui communique avec une cornue (non représentée) dans laquelle s'effectue la volatilisation du zinc contaminé par du cad- mium (ou un élément analogue). La vapeur de zinc commencé à se condenser au point où elle pénètre dans la colonne et établit en ce point une température correspondant à son propre point de condensation et au point d'ébullition du métal qui s'en sépare en se condensant. Ce métal condensé contient moins de cadmium que la vapeur dont il provient.
Il tend à ce point à couler par-dessus la plaque SE) située dansla partie de la colonne de rectification qui se trouve au-dessous du conduit 39. Cette partie inférieure de la colonne de rectification est chauffée par une fosse à métal fondu 40 chauffée extérieurement et convenablement oons- truite et disposée pour recueillir le métal fondu descendant de la colonne de rectification. La fosse 40 est entourée par un foyer 41 comprenant une chambre de combustion 42 chauffée par un brûleur à combustible 43 et une cheminée 44 par laquelle sont évacués les gaz d'échappement. La fosse 40 est munie d'un trou de coulée 45 par lequel le zinc pu- rifié est recueilli.
On fait travailler l'appareil de fig. 4 de façon que le cône 37 (en carbure de silicium ou autre réfractaire convenable de bonne conductibilité thermique) se comporte à la façon d'un déflegrnateur, c'est-à-dire condense toute la vapeur à l'exception d'une fraction riche en cadmium et ramène le produit de condensation à la colonne de reotifi cation pour en éliminer une nouvelle quantité de cadmium.
Si on le désire; on peut réaliser le procédé sui- vant l'invention conjointement avec le procédé pour éliminer du zinc les métaux qui le contaminent (tels que le plomb) dont les points dtébullition sont supérieurs à celui du zinc comme décrit dans la demande de brevet français ? 735.978
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précitée, Un appareil permettant de réaliser conjointement ces deux procédés est représenté dans la fig. 7 et comprend une cornue 10 munie d'un conduit 12 communiquant avec un puits de chargement et un trou de coulée comme dans l'appa- reil de fig. 1. la cornue 10 de fig. 7 est remplie du zinc à raffiner contenant à la fois du cadmium et du plomb ou des métaux équivalents.
Dans l'appareil de fig.7 le métal fondu retiré de la cornue 10 par le trou de coulée n'est pas du zinc purifié mais un résidu composé dtun peu de zinc résiduel et les autres métaux dont les points d'é- bullition sont supérieurs à celui du zinc et dont le zinc original était contaminé, comme il ressortira de la descrip- tion qui suit.
La cornue 10 de fig. 7 communique par un tuyau 13 avec la partie inférieure d'une colonne de reflux ou de rec- tification 33' dont le rôle est d'éliminer le plomb et d'autres métaux dont les points d'ébullition sont supérieure à celui du zinc, selon le procédé faisant l'objet de la demande de brevet susmentionnée. La colonne de reflux 33' est surmontée d'une colonne de rectification 33, les deux colonnes étant avantageusement de construction similaire et contenant des chicanes 35 superposées à un certain écarte- ment les unes des autres et recevant la forme de soucoupes, du même type et de la même construction générale que celles représentées dans les fig. 4, 5 et 6. La colonne de reflux 33' est munie d'un revêtement calorifuge approprié 46 main- tenu en place par une armature d'acier 47.
Le zinc volatilisé dans la cornue 10 s'élève à l'intérieur de la colonne de reflux 33' en contact avec un courant descendant, de métal fondu contenant un pourcentage de plomb plus grand que la vapeur métallique. Au moment où elle quitte la partie supérieure de la colonne de reflux 33', la vapeur métallique a été débarrassée de tous les
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éléments contaminants (tels que le plomb) dont les points d'ébullition sont supérieurs à celui du zinc, La principale impureté restante de la vapeur métallique est généralement le cadmium. Cette vapeur est admise à la partie inférieure de la colonne de rectification 33 par une tuyère 48 supportée par une plaque annulaire transversale 49 qui sépare la co- lonne de reflux 33' de la colonne de rectification 33.
On fait travailler la colonne de rectification 33 de l'appareil de fige 7 pour éliminer le cadmium (ou élément analogue) de la même manière que celle précédemment décrite.
Le zinc fondu, qui a été débarrassé du cadmium et qui descend dans la colonne 33, est recueilli par une cuvette annulaire constituée à la partie inférieure de la colonne par la pla- que 49 et la tuyère 48, et ce métal se déverse continuelle-. ment de ladite cuvette par une ouverture 50 pour pénétrer dans une poche 51 dont on le recueille par un trou de coulée ou dont on le puise) à des intervalles appropriés,
Il sera désirable dans beaucoup de cas de chauf- fer la partie inférieure de la colonne de rectification 33 par un appareil externe.
A cet effet, on peut avantageuse- ment allonger la colonne et chauffer extérieurement sa partie inférieure, par exemple à l'aide d'une chambre de combustion entourant cette partie de la colonne,
Si l'on désire condenser toute la vapeur métalli- que dans le déflegmateur et éliminer le cadmium de l'appa- reil sous forme d'un alliage fondu riche en cadmium-au lieu de l'éliminer sous forme d'une vapeur riche 'en cadmium, on peut substituer aux cônes et conduits d'échappement de vapeur 37-38' de fig. 7, 37-38 de fige 4, 31-32 de fig. 3' et au conduit dtéchappement de vapeur 18 de fig.1 un déflegmateur fermé tel que celui représenté dans la fig. 8, Le déflegmateur fermé de fig.
8 comprend un cylindre 52 fait d'une matière réfractaire convenable fermé à sa partie /
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supérieure et muni près de son extrémité inférieure d'une plaque annulaire transversale 53. Une tuyère 54 coïncide avec l'ouverture circulaire de la plaque 53 et s'étend vers le haut pour constituer une cuvette 55 recueillant le métal fondu. La vapeur métallique qui provient de la colonne de rectification et monte dans le déflegmateur fermé se con- dense et est recueillie par la cuvette 55. Le trop-plein de métal fondu de la cuvette 55 revient à la colonne de rectification où il est rectifié. On retire le métal fondu riche en cadmium de l'appareil en en extrayant, à l'aide d'un trou de coulée 56, des quantités appropriées s'accu- mulant dans la cuvette 55.
Les résultats suivants ont été obtenus dans la. mise en pratique de l'invention à l'aide d'un appareil du type représenté dans la fige 4 dans lequel la fosse et la partie inférieure (90 centimètres) de la colonne de rectifi- cation étaient chauffées extérieurement. La colonne 33 possédait un diamètre interne de 20 centimètres et contenait cinquante-sept chicanes en forme de soucoupes 35. Le conduit d'admission de vapeur 39 était situé à 1,5 mètre environ de l'extrémité inférieure de la colonne.
Renseignements relatifs à l'élimination du cadmium dans le cas où la partie inférieure de la colonne était chauffée extérieuremént.
1. Une température de 910 C était maintenue autour de la fosse par la chambre de combustion
Teneur en cadmium du métal introduit 0,47 %
Métal recueilli à la partie inférieure de la colonne, par jour 730 kg
Métal recueilli à la partie supérieure de la colonne, par jour 9 kg
Perte en famées estimée à la partie supérieure de la colonne, par jour 9 kg
Pourcentage de zine purifié recueilli 97,6 %
Teneur en cadmium du zinc purifié 0,0135% pourcentage de cadmium éliminé 97,
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2.
Une température de 950 C était maintenue autour de la fosse par la chambre de combustion Teneur en cadmium du métal introduit 0,46% Métal recueilli à la partie inférieure de la colonne, par jour 708 kg Métal recueilli à la partie supérieure de la colonne, par jour 16,4 kg Perte en fumées estimée à la partie supérieure de la colonne, par jour 13,6 kg Pourcentage de zinc purifié recueilli 95,9% Teneur en cadmium du zinc purifié 0,0041 % Teneur en cadmium du métal dégouttant de la partie supérieure de la colonne 7,8 % Teneur en cadmium des fumées s'échappantde la partie supérieure de la colonne 12,2 % Pourcentage de cadmium éliminé 99,1 % 3.
Une température de 975 C était maintenue autour de la fosse par la chambre de combustion Teneur en cadmium du métal introduit 0,47 % Métal recueilli à la partie inférieure de la colonne, par jour 730 kg Métal recueilli à la partie supérieure de la colonne, par jour 9 kg Perte en fumées estimée à la partie supérieure de la colonne, par jour 9 kg Pourcentage de zinc purifié recueilli 97,6 % Teneur en cadmium du zinc purifié 0,0013 % Pourcentage de cadmium éliminé 99,638 %
On ne peut pas obtenir une élimination aussi élevée en cadmium sans chauffer extérieurement la colonne ou sans avoir recours à une mesure équivalente.
En effet. dans ce cas, la teneur minimum en cadmium qui peut être obtenue est la concentration en cadmium du métal fondu qui est en équilibre avec la vapeur pénétrant dans l'appareil, de sorte que, en ce qui concerne la pureté du produit de zinc obtenu, ce mode de réalisation du présent procédé n'est pas supé- rieur aux procédés appliqués jusqu'à ce jour dans lesquels du zinc de teneur en cadmium diminuée était obtenu par une opération unique de condensation partielle.
Toutefois, par la mise en pratique de l'invention, on obtient des ronde- ments -(c'est-à-dire des pourcentages de produit purifié par rapport au métal impur traité) de beaucoup supérieurs à ceux obtenus dans tous les procédés antérieurs de condensation
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partielle puisque la vapeur de zinc est soumise à des con- densations et revolatilisations, répétées ou à plusieurs éche- lons jusqu'à ce que le cadmium ait été concentré sous forme d'une vapeur riche en cadmium à la partie supérieure de la colonne et que la majeure partie du zinc ait été ramenée à l'extrémité inférieure de la colonne avec une teneur en cadmium inférieure à selle que possédait la vapeur de zinc pénétrant dans la partie inférieure de la colonne.
Dans ce mode de réalisation de l'invention, on réalise une économie en se dispensant de fournir de la chaleur dérivée d'une source extérieure à la base de la colonne. Ce mode opératoire est particulièrement applicable au raffinage complémentaire d'un zinc qui ne contient initialement qu'une très faible teneur en cadmium et est aussi avantageux lorsqu'on désire éliminer par un procédé économique une partie de la teneur en cadmium d'un zinc et obtenir un pourcentage élevé de zinc purifié pour une faible dépense, Dans ce cas (comme dans le cas où une chaleur extérieure est fournie à la base de la colonne), on peut faire travailler la colonne de façon qu'elle décharge de la vapeur de zinc relativement pure à son extrémité supérieure et du zinc purifié à son extrémité inférieure,
le zinc purifié contenant sensiblement tout le zinc du métal traité initialement.
On donnera ci-après des exemples d'élimination du cadmium que contient un zinc par ce mode opératoire du présent procédé.
Renseignements relatifs à l'élimination du cadmium lorsque l'extrémité inférieure de la colonne n'est pas chauffée (fonctionnement continu) a. Teneur en cadmium du zinc introduit 0,22% Quantité de métal'-'purifié recueillie de la colonne, par jour- 782 kg Perte estimée de métal et de fumée stéchappant par la partie, supérieure de la colonne,par jour 18 kg Pourcentage de zinc purifié recueilli 97,7 % Teneur en cadmium du zinc purifié 0,033% Pourcentage de cadmium éliminé 85 %
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B.
Teneur en cadmium du zinc introduit 0,45% Quantité de métal purifié recueillie de la co- lonne, par jour 800 kg Perte estimée de métal et;,de fumée s'échappant par la partie supérieure.. de la colonne, par jour 18 kg Pourcentage de zinc purifié recueilli 97,8 % Teneur en cadmium du zinc purifié 0,09 % Pourcentage de cadmium éliminé 79 %
En travaillant dtune façon continue sans chauffer à la base de la colonne, on peut pousser le degré de puri- fication obtenu au delà de la pureté du métal fondu en, équi- libre avec la vapeur qui se dégage du zinc initialement intro- duit en ayant recours à une mesure équivalente à l'applica- tion précédemment indiquée dtune chaleur extérieure.
Par exem- ple, on peut laisser revenir dans la cornue de volatilisation) où elle se revolatilise, une partie du métal qui s'accumule à la base de la colonne de rectification. Comme la revolati lisation de ce métal purifié dilue le cadmium que contient la vapeur métallique pénétrant dans l'extrémité inférieure de la colonne de rectification., la pureté du métal en équi libre avec cette vapeur augmente,, En opérant de cette manière on peut extraire du métal purifié de la base de la colonne ou de la cornue et l'on introduit une quantité appropriée de zinc impur dans la cornue.
Un mode opératoire de ,ce genre peut être réalisé à l'aide d'un appareil relativement simple mais implique un accroissement sensible de la consommation de chaleur en raison de la ré-évaporation du métal ramené à la cornue; la quantité de métal qui doit être ré-évaporée dans ce mode opératoire pour obtenir le degré désiré de pureté est plus grande que lorsque la ré-évaporation a lieu dans une fosse séparée communiquant avec la base de la colon- ne de rectification parce que le métal ré-évaporé dans la cornue est contaminé par le zinc impur introduit dans la cornue*
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Ainsi qu'il ressort des exemples précédents, l'invention permet d'éliminer le cadmium d'un zinc à un degré beaucoup plus grand que par les procédés mis en pra- tique jusqu'à ce jour et (ou)
d'obtenir un rendement plus élevé en zinc purifié. Ainsi qu'il ressort de la description qui précède, le degré de purification obtenu dans ce procédé dépend du nombre de ré-évaporations produites sur les chi- canes de la colonne de rectification et du degré de reflux.
Diverses modification peuvent bien entendu être apportées aux modes opératoires décrits sans diminuer les avantages ni s'écarter de l'esprit de l'invention.
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"PROCESS FOR PURIFYING METAL ZINC"
This invention relates to the purification of metallic zinc or zinc vapor contaminated with a metal having a boiling point lower than that of zind, and it relates to an improved process for purifying this metallic zinc or zinc vapor. It is particularly aimed at an improved process for producing relatively pure zinc starting from a zinc contaminated with a metal such as cadmium, the boiling point of which is lower than that of
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zinc and, more particularly, an improved process for the distillation of metallic zinc containing cadmium for the purpose of reducing or substantially eliminating the amount of cadmium which this zinc contains.
Ordinary commercial zinc metal is usually contaminated with varying and small amounts of cadmium, for example of the order of 0.25%. The presence of cadmium even in such small proportions is extremely disadvantageous when the zinc is intended for certain uses such as, for example, the preparation of zinc alloys for shell casting. In many cases a suitable zinc for its application in the preparation of such alloys should not contain more than 0.005% cadmium. The purification of a zinc containing 0.25% of cadmium in order to obtain a zinc containing only 0.005% of cadmium implies the need to remove 98% of the cadmium content.
Even though the zinc does not contain more than 0.05% cadmium, 90% of the cadmium must be removed to reduce the cadmium content to 0.005%.
Until now, it had already been proposed to remove cadmium from metallic zinc by taking advantage of the fact that the vapor pressure of cadmium (whose boiling point is around 7670 C) is greater than that of zinc ( whose boiling point is approximately 9050 C.). These proposals generally envisioned the simple distillation of metallic zinc contaminated with cadmium or the partial condensation of zinc vapor contaminated with cadmium.
When a zinc containing cadmium is distilled, the vapor generated contains a greater percentage of cadmium than the molten metal, so that as the distillation progresses the percentage of cadmium in the molten metal decreases. This process, however, has the serious drawback that it makes it necessary to distill a large fraction of the
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zinc and to collect it in the form of a metal whose cadmium content is higher than that of the original zinc, if the cadmium is to be removed to a sufficiently high degree from the zinc which contains it as an impurity.
In the procedures proposed to date of the partial condensation process, a relatively cadmium-free fraction is removed from a zinc vapor contaminated with cadmium by condensing only a part of the vapor in a condenser. . The fraction which first separates on condensing zinc vapor contaminated with cadmium contains less cadmium than said vapor, so this condensed fraction is relatively purer than the original zinc. This procedure has the same drawback as that of simple distillation, given that the purified fraction collected is much smaller than the zinc initially treated; and it has this further disadvantage that the purification is limited to the cadmium content of the molten metal which initially separates from the vapor on condensing.
The present invention takes advantage of the principle of fractional distillation carried out in a rectification column to remove cadmium from zinc. The applicant has discovered that zinc-cadmium alloys do not have a maximum boiling point or a minimum boiling point, at least within the concentration limits of ordinary commercial zinc metal. In other words, in this scale of concentrations, the vapor which evolves from the molten zinc-cadmium alloy contains a greater percentage of cadmium than the molten metal, and the molten metal which separates from the molten metal. vapor on condensing contains a greater percentage of zinc than vapor.
This fact makes it possible to achieve a substantially complete separation of zinc and cadmium by applying the principle
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a rectification column, even when the quantity of cadmium which was initially present in the metallic zinc hardly reaches 0.25% or is even lower than this small fraction.
The feature of the present process is that vapor and liquid molten metal are countercurrently moved in such a way that the vapor passes through a temperature drop (i.e., moves through a medium of decreasing temperature) in contact with the molten metal moving in the opposite direction, and consequently through a rise in temperature (i.e. a medium of increasing temperature). The invention is therefore characterized by the fact that the molten metal and the vapor are conducted in countercurrent under spontaneously established thermal conditions and such that the vapor moves towards the coldest part of the apparatus and that the molten metal is moves towards the hottest part of the appliance.
This movement of steam and molten metal in contact and countercurrent causes a large proportion of the cadmium (or other contaminating metals with a lower boiling point than zinc) to separate, that the proportion of zinc which accompanies this cadmium is considerably reduced and molten zinc is obtained, the cadmium content of which is greatly reduced and in an amount equivalent to a large proportion of the initial metallic zinc treated.
Preferably, the molten metallic zinc is caused to descend gradually under the action of gravity through a medium the temperature of which increases gradually, its movement being hindered and retarded by baffles or the like, preferably having such that they retain small * pools or films of molten metal having varying temperatures. Metallic vapor rises
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or moves in the opposite direction to the molten metal, its movement being impeded by the metal-covered baffles and the descending molten metal, so that this vapor comes into intimate contact with the molten metal.
Repeated or multi-stage condensation of the ascending vapor and re-volatilization of the molten metal takes place at various temperatures at various points in the medium, these various temperatures being set by the transverse tubes, plates or the like.
The temperature difference envisaged by the invention can advantageously be achieved in a fractionation or rectification column in which the required difference is established spontaneously and maintained by the contact between the molten metal and the steam, the components of which are Positions regarding zinc and contaminating metal gradually vary. Theoretically, the heat loss from the external surface of the column should be zero. In practice, the most favorable working condition is achieved by reducing to a value as low as practically possible the dissipation or loss of heat from the external surface of the column, for example by perfectly insulating the column over its entire length. length.
Since the boiling points of the molten metal and the condensation points of the vapor in contact automatically become lower and lower as one gets closer to the top of the column, the correct temperature difference is thus obtained in all points of the entire column. When the purification of metallic zinc is to be carried further than the degree obtained by the first fractional condensation of the metallic vapor entering the column, it is necessary to apply heat in an appropriate manner to the lower part. - top of the column.
In a rectification column that is done by- /
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value in the manner previously described, the resulting molten mixture of zinc and cadmium (or similar element) of progressively variable composition evaporates as it descends and is replaced by an equivalent quantity of molten metal resulting from the condensation of the ascending vapor. The heat of condensation released by the condensing metal has the effect of re-evaporating the metal at the temperature levels at which condensation takes place, and this re-evaporated metal contains more cadmium than the molten metal it came from. The net effect of this mode of action is to use the heat of condensation of the zinc vapor to evaporate the cadmium from the condensed mixture of zinc and cadmium.
In this way, the rising metal vapor gradually enriches in cadmium while the cadmium content of the falling molten metal gradually decreases.
The invention can be achieved in various ways and using various types of apparatus.
Some devices have been shown in the accompanying drawings which make it possible to carry it out industrially, but it goes without saying that these devices only constitute some of the practical applications which the invention is capable of receiving and that they should not be considered as limiting. t the invention in any way.
Fig. 1 is a vertical section through an apparatus for refining molten zinc contaminated with cadmium or a similar impurity, this apparatus being established according to the invention.
Fig. 2 is a section on 2-2 (fig. 1).
Fig. 3 is a vertical section of an apparatus for refining metallic zinc by a continuous process.
Fig. 4 is a vertical section of a device
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for refining zinc vapor.
Fig. 5 and 6 are detail views of the transverse plates or baffles of the freezing apparatus 4.
Fig. 7 is a vertical section of an apparatus making it possible to carry out the present invention in combination with the lead elimination process which is the subject of the French patent of the same applicant, N 735.978 of April 26, 1932.
Fig. 8 represents a dephlegmator intended for appa
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reils of fig * 1, St 4 and 7.
In fig. 1 is shown a retort 10 for volatilizing metallic zinc, this retort being mounted in a suitable heating furnace of the usual type (not shown). The molten metallic zinc which has been contaminated with cadmium (or another metal whose boiling point is lower than that of zinc) is introduced into the retort through a conduit 12 communicating with a charging well. (not shown) as well as with a taphole (not shown) through which the purified molten zinc can be removed from the retort after its cadmium content has been reduced to the desired degree. A steam duct or pipe 13 communicates the retort 10 with the lower part of the rectification column 14.
The rectification column 14 is formed by a tube of silicon carbide, or other suitable refractory material, of rectangular cross section and provided with horizontal baffles spaced and superimposed 15.
The baffles 15 are provided with transverse ribs 16 on their upper surface and have opposing openings 17.
The volatilized zinc (to be purified) enters through the lower part of the rectification column, rises through the thwarted openings 17 provided at the ends of the baffles and thus rises in a zig-zag way inside the column.
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column * The molten metal resulting from the oondensation of the vapor is partly retained as shallow puddles on the upper surface of the baffles 15 by the ribs 16, the overflow descending zigzagging through the column.
The residual vapor, containing the cadmium-rich distillate, escapes through an exhaust port 18 and goes to a suitable collector such as a condenser for collecting metallic cadmium or a zinc alloy rich in cadmium, at a extension used to collect cadmies or zinc dust rich in cadmium or a device used to burn steam for. converting to cadmium oxide or a mixture of cadmium oxide and zinc oxide.
The rectification column 14 is surrounded by a suitable heat insulating jacket 19 held in place by a steel frame 20. Zinc oxide waste is a suitable heat insulator. In the practice of. In the present process, the cadmium vapor driven away from the cadmium contaminated zinc contained in retort 10 becomes progressively enriched by undergoing fractional distillation as it rises in rectification column 14. It is preferable in such an operation to prevent heat dissipation from the column as effectively as possible except at the top of the column.
In this case, the top of the column behaves like a dephlegmator which condenses the metal vapor rising in the column and returns it to the baffles of the column so as to produce the elimination of the cadmium or * it contains by the principle of fractional distillation. The cadmium-rich product can be removed from such a column in the vapor state by a vapor exhaust duct provided, at la. the top part. In this case, we make the dephlegmator work so that it does not condense all the way. metallic fear.
The cadmium-rich product can be evaluated
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in the form of a molten zinc alloy rich in cadmium, which is obtained in condensate Incomplete steam to. the upper part of the column and collecting a suitable fraction of the condensed product through a hole.
When the cadmium has been removed, the refined metallic zinc contained in the retort is collected by communication 12 to the taphole and the retort is then recharged with zinc contaminated with cadmium.
The apparatus of fig. 3 lends itself to the continuous refining of molten zinc by the process according to the invention. The molten zinc from which it is proposed to remove the cadmium (or a similar impurity) is introduced into the lower part of the column / rectification 14 by a tube 21 communicating with a suitable loading well or an equivalent feed device (not represented). The molten metal can be introduced continuously or in small quantities at frequent intervals. The rectification column is provided with a lower extension 14 'of similar construction but surrounded by a combustion chamber or heating laboratory 22 provided with a combustible gas burner 23 and a flue 24 for the exhaust of the gases from combustion.
The lower extension 14 'communicates at its lower end, via a duct 25, with a molten metal pit 26 provided with a taphole 27 and heated externally by. a combustion chamber 28 provided with a burner 29 and a chimney 30 for the exhaust of the combustion gases.
The rectification column 14 is surmounted by a conically shaped dephlegmator 31 made of silicon carbide or some other material which is a good conductor of heat and inert to zinc and cadmium vapors. The upper part of the cone 31 is connected by a pipe 32 to a suitable cadmium collecting device (not shown)
The molten zinc to be refined arrives through tube 21 and enters the apparatus at a point between the column
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heat-insulated top rectifier 14 and the externally heated bottom extension 14 '. The hearths of the combustion chambers 22 and 28 are adjusted so as to continuously rectify the mixture of zinc and cadmium entering the appliance through the supply pipe 21.
A cadmium-rich zina vapor escapes through the exhaust pipe 32, while the refined zinc (that is to say the zinc whose cadmium content is considerably reduced) is collected out of the pit 26 by a taphole 27.
In fig 4, the rectification column comprises a cylindrical tube 33, made of clay or other refractory.
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of moderate thermal conducHMity, provided with a heat-insulating lining 34 and lined internally with spaced and superimposed baffles 3,6, in the shape of saucers. These baffles (fig.
5 and 6) are in the shape of a cerde with one segment cut out and have a recessed or curved upper surface to retain shallow pools of molten metal * Three rods 36 descend from the underside of each chicane; and are used to support and space oonvena .... ably the superimposed plates. The baffles are arranged with their segments cut out in opposed positions, so as to constitute a tortuous or zig-zag path for the reverse streams of steam and molten metal.
The rectifying column 33 is surmounted by a 3.7 carbide cone. of silicon or equivalent material.
This cone 37 is provided with an exhaust duct 38 communicating with a suitable device (not shown) serving to collect the vapor rich in cadmium which escapes from the vapor.
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notification of the ooonnee'reot1fication.
The zinc vapor to be purified ', enters the. rectification column 34 in a point located some distance beyond
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above its lower end by a conduit 39 which communicates with a retort (not shown) in which the volatilization of zinc contaminated with cadmium (or a similar element) takes place. The zinc vapor begins to condense at the point where it enters the column and at that point establishes a temperature corresponding to its own condensation point and to the boiling point of the metal which separates from it as it condenses. This condensed metal contains less cadmium than the vapor from which it comes.
At this point it tends to flow over the plate SE) located in the part of the rectification column which is located below the conduit 39. This lower part of the rectification column is heated by a heated molten metal pit 40. externally and suitably constructed and arranged to collect the molten metal descending from the rectification column. The pit 40 is surrounded by a hearth 41 comprising a combustion chamber 42 heated by a fuel burner 43 and a chimney 44 through which the exhaust gases are discharged. Pit 40 is provided with a taphole 45 through which the purified zinc is collected.
The apparatus of FIG. 4 so that the cone 37 (made of silicon carbide or other suitable refractory of good thermal conductivity) behaves like a deflegrnator, that is to say condenses all the vapor with the exception of a fraction rich in cadmium and returns the condensation product to the reotification column to remove a new quantity of cadmium.
If desired; the process according to the invention can be carried out in conjunction with the process for removing from zinc the metals which contaminate it (such as lead) whose boiling points are higher than that of zinc as described in the French patent application? 735,978
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Aforementioned, an apparatus making it possible to carry out these two methods jointly is shown in FIG. 7 and comprises a retort 10 provided with a conduit 12 communicating with a loading well and a tap hole as in the apparatus of FIG. 1. the retort 10 of fig. 7 is filled with zinc to be refined containing both cadmium and lead or equivalent metals.
In the apparatus of fig. 7 the molten metal withdrawn from retort 10 through the taphole is not purified zinc but a residue composed of a little residual zinc and the other metals whose boiling points are higher than that of zinc and the original zinc of which was contaminated, as will be apparent from the following description.
The retort 10 of fig. 7 communicates by a pipe 13 with the lower part of a reflux or rectification column 33 'whose role is to remove lead and other metals whose boiling points are higher than that of zinc, according to the process forming the subject of the above-mentioned patent application. The reflux column 33 'is surmounted by a rectification column 33, the two columns being advantageously of similar construction and containing baffles 35 superimposed at a certain spacing from each other and taking the form of saucers of the same type. and of the same general construction as those shown in FIGS. 4, 5 and 6. The reflux column 33 'is provided with a suitable heat insulating liner 46 held in place by a steel frame 47.
Zinc volatilized in retort 10 rises inside reflux column 33 'in contact with a downward stream of molten metal containing a greater percentage of lead than the metal vapor. By the time it leaves the top of the reflux column 33 ', the metal vapor has been freed of all
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contaminating elements (such as lead) whose boiling points are higher than that of zinc. The main impurity remaining in metal vapor is usually cadmium. This vapor is admitted to the lower part of the rectification column 33 by a nozzle 48 supported by a transverse annular plate 49 which separates the reflux column 33 'from the rectification column 33.
The rectification column 33 of the freezing apparatus 7 is operated to remove cadmium (or the like) in the same manner as that previously described.
The molten zinc, which has been freed from cadmium and which descends in column 33, is collected by an annular bowl formed at the lower part of the column by plate 49 and nozzle 48, and this metal continuously pours out. . ment of said cuvette through an opening 50 to enter a pocket 51 from which it is collected by a tap hole or from which it is drawn) at appropriate intervals,
It will be desirable in many cases to heat the lower portion of the rectification column 33 by an external device.
To this end, the column can advantageously be lengthened and its lower part externally heated, for example by means of a combustion chamber surrounding this part of the column,
If it is desired to condense all the metal vapor in the dephlegmator and remove the cadmium from the apparatus as a molten alloy rich in cadmium - instead of removing it as a rich vapor ' in cadmium, it is possible to replace the cones and steam exhaust ducts 37-38 'of fig. 7, 37-38 of fig 4, 31-32 of fig. 3 'and to the steam exhaust duct 18 of fig.1 a closed dephlegmator such as that shown in fig. 8, The closed dephlegmator of fig.
8 comprises a cylinder 52 made of a suitable refractory material closed at its part /
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upper and provided near its lower end with a transverse annular plate 53. A nozzle 54 coincides with the circular opening of the plate 53 and extends upwards to constitute a bowl 55 collecting the molten metal. The metallic vapor which originates from the rectification column and rises in the closed dephlegmator consolidates and is collected by the cuvette 55. The molten metal overflow from the cuvette 55 returns to the rectification column where it is rectified. The cadmium-rich molten metal is removed from the apparatus by extracting therefrom, using a tap hole 56, appropriate amounts accumulating in the cuvette 55.
The following results were obtained in the. practice of the invention with the aid of an apparatus of the type shown in Fig. 4 in which the pit and the lower part (90 centimeters) of the rectification column were heated externally. Column 33 had an internal diameter of 20 centimeters and contained fifty-seven saucer-shaped baffles 35. The steam inlet duct 39 was located approximately 1.5 meters from the lower end of the column.
Information relating to the disposal of cadmium in the event that the lower part of the column was heated externally.
1. A temperature of 910 C was maintained around the pit by the combustion chamber.
Cadmium content of the metal introduced 0.47%
Metal collected at the bottom of the column, per day 730 kg
Metal collected at the top of the column, per day 9 kg
Loss in famées estimated at the top of the column, per day 9 kg
Percentage of purified zine collected 97.6%
Cadmium content of purified zinc 0.0135% percentage of cadmium eliminated 97,
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2.
A temperature of 950 C was maintained around the pit by the combustion chamber Cadmium content of the metal introduced 0.46% Metal collected at the lower part of the column, per day 708 kg Metal collected at the upper part of the column, per day 16.4 kg Estimated fume loss at the top of the column, per day 13.6 kg Percentage of purified zinc collected 95.9% Cadmium content of purified zinc 0.0041% Cadmium content of dripping metal from the upper part of the column 7.8% Cadmium content of the fumes escaping the upper part of the column 12.2% Percentage of cadmium removed 99.1% 3.
A temperature of 975 C was maintained around the pit by the combustion chamber Cadmium content of the metal introduced 0.47% Metal collected at the lower part of the column, per day 730 kg Metal collected at the upper part of the column, per day 9 kg Estimated smoke loss at the top of the column, per day 9 kg Percentage of purified zinc collected 97.6% Cadmium content of purified zinc 0.0013% Percentage of cadmium removed 99.638%
Such a high cadmium removal cannot be obtained without externally heating the column or without resorting to an equivalent measure.
Indeed. in this case, the minimum cadmium content that can be obtained is the cadmium concentration of the molten metal which is in equilibrium with the vapor entering the apparatus, so that, with regard to the purity of the obtained zinc product, this embodiment of the present process is not superior to the processes applied heretofore in which zinc of reduced cadmium content was obtained by a single operation of partial condensation.
However, by the practice of the invention, roundings (i.e. percentages of purified product relative to the impure metal treated) are obtained much higher than those obtained in all prior processes. condensation
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partial since the zinc vapor is subjected to condensation and revolatilisations, repeated or in several stages until the cadmium has been concentrated in the form of a vapor rich in cadmium at the top of the column and that most of the zinc had been returned to the lower end of the column with a lower cadmium content than the saddle possessed by the zinc vapor entering the lower part of the column.
In this embodiment of the invention, savings are made by dispensing with supplying heat derived from an external source at the base of the column. This procedure is particularly applicable to the further refining of a zinc which initially contains only a very low cadmium content and is also advantageous when it is desired to remove by an economical process part of the cadmium content of a zinc and to obtain a high percentage of purified zinc for a low expenditure, In this case (as in the case where external heat is supplied to the base of the column), the column can be made to work so that it discharges vapor from relatively pure zinc at its upper end and purified zinc at its lower end,
the purified zinc containing substantially all of the zinc of the metal initially treated.
Examples of the removal of cadmium contained in zinc by this procedure of the present process are given below.
Information on disposal of cadmium when the lower end of the column is not heated (continuous operation) a. Cadmium content of zinc introduced 0.22% Amount of purified metal collected from the column, per day - 782 kg Estimated loss of metal and smoke escaping from the upper part of the column, per day 18 kg Percentage of purified zinc collected 97.7% Cadmium content of purified zinc 0.033% Percentage of cadmium removed 85%
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B.
Cadmium content of the zinc introduced 0.45% Quantity of purified metal collected from the column, per day 800 kg Estimated loss of metal and;, smoke escaping from the upper part .. of the column, per day 18 kg Percentage of purified zinc collected 97.8% Cadmium content of purified zinc 0.09% Percentage of cadmium removed 79%
By working continuously without heating at the base of the column, the degree of purification obtained can be increased beyond the purity of the molten metal in equilibrium with the vapor which emerges from the zinc initially introduced in. using a measure equivalent to the previously indicated application of external heat.
For example, part of the metal which accumulates at the base of the rectification column can be allowed to return to the volatilization retort) where it revolatilizes. As the revolati lization of this purified metal dilutes the cadmium contained in the metal vapor entering the lower end of the rectification column., The purity of the metal in equi free with this vapor increases. By operating in this way it is possible to extract metal purified from the base of the column or retort and an appropriate amount of impure zinc is introduced into the retort.
A procedure of this kind can be carried out with the aid of a relatively simple apparatus but involves a substantial increase in heat consumption due to the re-evaporation of the metal returned to the retort; the amount of metal which must be re-evaporated in this procedure to obtain the desired degree of purity is greater than when the re-evaporation takes place in a separate pit communicating with the base of the rectification column because the metal re-evaporated in the retort is contaminated by the impure zinc introduced into the retort *
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As emerges from the preceding examples, the invention makes it possible to remove cadmium from a zinc to a much greater degree than by the methods practiced to date and (or)
to obtain a higher yield of purified zinc. As can be seen from the foregoing description, the degree of purification obtained in this process depends on the number of re-evaporations produced on the chisels of the rectification column and on the degree of reflux.
Various modifications can of course be made to the procedures described without diminishing the advantages or departing from the spirit of the invention.