BE1030126B1

BE1030126B1 - Verbeterde werkwijze voor het recycleren van zink (Zn)

Info

Publication number: BE1030126B1
Application number: BE20216076A
Authority: BE
Inventors: Jean Gouverneyre
Original assignee: Reazn Belgium
Priority date: 2021-12-27
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2023-07-24
Also published as: BE1030126A1; EP4314364A1; CA3224046A1; WO2023126274A1

Abstract

Een werkwijze voor het recycleren van zink (Zn), waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: het verschaffen van een toevoersamenstelling; het toevoegen van de toevoersamenstelling aan een roteerbare oven; het verwarmen van de toegevoegde toevoersamenstelling voor het produceren van een eerste vloeibare gesmolten metaalfase en een eerste supernatantkras; het toevoegen van aluminium (Al) aan de eerste vloeibare gesmolten metaalfase, waarbij een tweede supernatantkras en een tweede vloeibare gesmolten metaalfase worden gevormd; het toevoegen van ten minste één flux aan de tweede vloeibare gesmolten metaalfase, gevolgd door ten minste één segregatiestap waarbij de tweede vloeibare gesmolten metaalfase wordt verwijderd uit de roteerbare oven; het vormgieten van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase, of het toevoegen van de verwijderde tweede vloeibare gesmolten metaalfase aan een gietoven; het vormgieten van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase uit de gietoven; waarbij de werkwijze verder de stappen omvat: het verwijderen van de tweede supernatantkras uit de roteerbare oven; het onderwerpen van de verwijderde tweede supernatantkras aan ten minste één verbrijzelingsstap en ten minste één sorteerstap voor het scheiden uit de tweede supernatantkras van ten minste één zinkfractie en ten minste één zinkoxidefractie; en het toepassen van de ten minste één zinkfractie voor het mede verschaffen van de toevoersamenstelling.

Description

"Verbeterde werkwijze voor het recycleren van zink (Zn)"

GEBIED VAN DE UITVINDING

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het recycleren van (Zn) uit secundaire grondstoffen, ook bekend als recycleerbare materialen, eventueel gecombineerd met primaire bronnen, dat wil zeggen speciaal hoogwaardig zink (SHG zinc), door pyrometallurgie.

Recycleerbare materialen kunnen, bijvoorbeeld, nevenproducten, afvalmaterialen en materialen aan het einde van hun levensduur zijn.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

De economische en menselijke ontwikkeling zijn altijd nauw verbonden geweest met de beheersing en productie van grondstoffen. Door de aanhoudende groei van de wereldeconomie en van de wereldbevolking neemt tegelijkertijd de vraag naar natuurlijke hulpbronnen, zoals fossiele brandstoffen, metalen en mineralen, toe. Dit brengt niet alleen de vraag naar de uitputting van natuurlijke bronnen met zich mee, maar ook de gevolgen voor het milieu en het klimaat. Circulair denken is een benadering die kan helpen te begrijpen hoe materialen, zoals zink (Zn), hun weg vinden via ontginning, productie, productlevensduur en recycling, maar circulair denken is tevens een benadering leidende tot effectieve maatregelen voor optimalisering en verandering in een algehele aanpak voor bijvoorbeeld meer bronnenefficiënte manieren om zink te produceren, te gebruiken en vervolgens te recyclen. Immers, het recycleren van zink speelt een sleutelrol bij het veiligstellen van middelen voor het onderhoud en de uitbreiding van technologieën en infrastructuur in de toekomst.

De jaarlijkse wereldproductie van zink (Zn) bedraagt meer dan 13 miljoen ton. Meer dan 50% van deze hoeveelheid wordt gebruikt voor het galvaniseren, zoals het thermisch verzinken van staal, terwijl de rest hoofdzakelijk wordt gebruikt voor de productie van messing, zinklegeringen, halffabrikaten en zinkverbindingen zoals zinkoxide en zinksulfaat.

Zink volgt een complexe levenscyclus vanaf de winning als erts, via raffinage en gebruik in de samenleving, tot de uiteindelijke inzameling en recycling van producten aan het einde van hun levensduur. Op basis van de huidige tendensen dat economische belangen enerzijds en ecologische en duurzame belangen anderzijds alsmaar meer en meer samen in hand (lijken) te gaan, wordt er meer nadruk gelegd op technologieën om zink efficiënter te gebruiken en hoogwaardig te recycleren. Metaalrecyclageprocessen, in het bijzonder metaalrecyclageprocessen van pyrometallurgische aard, zijn onder meer gericht op het recupereren van zink (Zn) uit recycleerbare materialen.

Deze zinkmetaalrecyclageprocessen, en tevens zinkmetaalproductieprocessen in het algemeen, bevatten kenmerkend ten minste één en gewoonlijk een veelheid aan pyrometallurgische processtappen waarin zink (Zn) en zinkoxiden beiden voorkomen in een vloeibare gesmolten zinkmetaalfase, en waarbij er één of meerdere supernatantslakfases ontstaan. Zulke supernatantslakfases omvatten allerlei assen, metaaloxides (zoals zinkoxide (ZnO)) en intermetallische verbindingen (zoals bijvoorbeeld Fe-Al intermetallische verbindingen), en drijven als afzonderlijke en doorgaans lichtere fases door de zwaartekracht boven op een gesmolten zinkmetaalfase. Deze één of meerdere supernatantslakfases worden gewoonlijk uit het proces verwijderd als een afzonderlijke stroom, ten einde een hoogwaardige gesmolten zinkmetaalfase te bekomen van een gewenste zuiverheid. Echter, bij verwijdering bevatten deze supernatantslakfases, als zijnde de bijproducten van de zinkmetaalproductie, nog aanzienlijke ingesloten hoeveelheden van het te recycleren gewenste zink (Zn). Om economische redenen is het wenselijk om het zink (Zn) alsnog zo efficiënt mogelijk te extraheren uit de verwijderde supernatantslakfases alvorens het residu af te voeren en elders te gebruiken in overige, vaak meer laagwaardige, toepassingen.

Bekende technieken voor het verwijderen, i.e. het recupereren, van zink (Zn) uit supernatantslakfases zijn bekend in de stand van de techniek, zoals bijvoorbeeld beschreven in CN 102423803 A en WO 2013/056348 A1.

Uit het voorgaande blijkt dat er behoefte is aan een verbeterde werkwijze voor het recycleren van zink (Zn), welke werkwijze toelaat een hogere finale opbrengst aan zink (Zn) te bewerkstelligen, gecombineerd met een hogere (energie)efficiëntie, hogere verwerkingsvolumes, geen stortafval, een hogere milieuvriendelijkneid en een lagere koolstofvoetafdruk.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

De uitvinders hebben nu verrassenderwijze gevonden dat het mogelijk is om een werkwijze voor het recycleren van zink (Zn) te bekomen die voldoet aan bovenvermelde behoeften.

Dus, er is nu voorzien een werkwijze voor het recycleren van zink (Zn), waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: a) het verschaffen van een toevoersamenstelling, waarbij de toevoersamenstelling zink (Zn) omvat en verder ijzer (Fe) omvat; b) het toevoegen van de toevoersamenstelling aan een roteerbare oven; c) het verwarmen van de toegevoegde toevoersamenstelling in de roteerbare oven onder rotatie tot een temperatuur van ten minste 420 °C voor het produceren van een eerste vloeibare gesmolten metaalfase en een eerste supernatantkras die door de zwaartekracht bovendrijft op de eerste vloeibare gesmolten metaalfase; d) het toevoegen van aluminium (Al) aan de eerste vloeibare gesmolten metaalfase in aanwezigheid van de eerste supernatantkras, waarbij het aanwezige ijzer (Fe) ten minste gedeeltelijk reageert met het toegevoegde aluminium (Al) tot vorming van ten minste één intermetallische verbinding, en waarbij een tweede supernatantkras wordt gevormd die door de zwaartekracht bovendrijft op een tweede vloeibare gesmolten metaalfase;

e) het toevoegen van ten minste één flux aan de tweede vloeibare gesmolten metaalfase in aanwezigheid van de tweede supernatantkras, gevolgd door ten minste één segregatiestap waarbij de tweede vloeibare gesmolten metaalfase ten minste gedeeltelijk wordt verwijderd uit de roteerbare oven; f) het toevoegen van de verwijderde tweede vloeibare gesmolten metaalfase in ten minste één mal voor het vormgieten van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase, of het toevoegen van de verwijderde tweede vloeibare gesmolten metaalfase aan een gietoven, waarbij de tweede vloeibare gesmolten metaalfase in de gietoven op een temperatuur van ten minste 400 °C wordt gehouden; g) het vormgieten van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase uit de gietoven in ten minste één mal; waarbij de werkwijze verder de stappen omvat: h) het verwijderen van de tweede supernatantkras uit de roteerbare oven; ij) het onderwerpen van de verwijderde tweede supernatantkras aan ten minste één verbrijzelingsstap en ten minste één sorteerstap voor het scheiden uit de tweede supernatantkras van ten minste één zinkfractie en ten minste één zinkoxidefractie; en j het aan stap a) toevoegen van de ten minste één zinkfractie bekomen in stap i) voor het mede verschaffen van de toevoersamenstelling in stap a).

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING

De term "omvattende", die in de conclusies wordt gebruikt, moet niet worden uitgelegd als zijnde beperkt tot de hierna genoemde middelen; een zulke term sluit andere elementen of stappen niet uit. De term moet worden uitgelegd als een specificatie van de aanwezigheid van de genoemde kenmerken, gehele getallen, stappen of componenten, maar sluit de aanwezigheid of toevoeging van een of meer andere kenmerken, gehele getallen, stappen of componenten, of groepen daarvan, niet uit. De reikwijdte van de uitdrukking "een methode die de stappen A en B omvat" mag dus niet worden beperkt tot de methode die alleen bestaat uit de stappen À en B. Dit betekent dat, wat de onderhavige uitvinding betreft, de enige relevante stappen van de methode A en B zijn. Dienovereenkomstig omvatten de termen "omvattende" en "met inbegrip van" de meer beperkende termen "in hoofdzaak bestaande uit" en "bestaande uit".

Binnen de omvang van de onderhavige uitvinding, betekent de term "optioneel" dat een nader beschreven gebeurtenis of omstandigheid zich al dan niet kan voordoen, en dat de beschrijving gevallen omvat waarin die gebeurtenis of omstandigheid zich voordoet en gevallen waarin dat niet het geval is.

In dit document en tenzij anders vermeld, worden hoeveelheden metalen en oxiden uitgedrukt volgens de typische praktijk in de pyrometallurgie.

De aanwezigheid van elk metaal wordt kenmerkend uitgedrukt in zijn totale aanwezigheid, ongeacht of het metaal aanwezig is in zijn elementaire vorm (oxidatietoestand = 0) of in elke chemisch gebonden vorm, doorgaans in een geoxideerde vorm (oxidatietoestand > 0). Voor die metalen die relatief gemakkelijk kunnen worden gereduceerd tot hun elementaire vormen, en die kunnen voorkomen als gesmolten metaal in de pyrometallurgische werkwijze, is het vrij gebruikelijk om hun aanwezigheid uit te drukken in termen van hun elementaire metaalvorm, zelfs wanneer de samenstelling van een slak of kras wordt gegeven, waarbij de meerderheid van dergelijke metalen eigenlijk aanwezig kan zijn in een geoxideerde en/of chemisch gebonden vorm. Het is daarom dat de samenstelling van het metaalmengsel volgens de onderhavige uitvinding het gehalte specificeert aan Fe, Zn, Pb, Cu, Sb, Bi, Ni, Cr als elementaire metalen. Minder edele metalen zijn moeilijker te reduceren onder niet-ijzerhoudende pyrometallurgische omstandigheden en komen het meeste voor in geoxideerde vorm. Deze metalen worden dan gewoonlijk uitgedrukt in termen van hun meest algemene oxidevorm. Daarom wordt in slak- of krassamenstellingen gewoonlijk het gehalte aan Si, Ca, Al, Na respectievelijk uitgedrukt als SiO2, CaO, Al2O3, Na20.

Zoals gezegd, wordt volgens stap a) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding een toevoersamenstelling verschaft, waarbij de toevoersamenstelling zink (Zn) omvat en verder ijzer (Fe) omvat.

In de context van de onderhavige uitvinding, wordt aldus begrepen dat de toevoersamenstelling, zoals hierboven beschreven, wordt verschaft op een zodanige wijze dat de genoemde toevoersamenstelling zink (Zn) omvat en verder ijzer (Fe) omvat. Het zink (Zn) kan omvat zijn in de toevoersamenstelling in de vorm van een zinkmetaallegering. Het ijzer (Fe) kan omvat zijn in de toevoersamenstelling in de vorm van een ijzermetaallegering.

Binnen de omvang van de onderhavige uitvinding kan een zulke toevoersamenstelling, zoals hierboven beschreven, worden verschaft, als zijnde worden samengesteld, uit één of meerdere secundaire grondstoffen, ook bekend als recycleerbare materialen, eventueel gecombineerd met één of meerdere primaire bronnen, dat wil zeggen speciaal hoogwaardig zink (SHG zinc) met bijvoorbeeld een zinkgehalte van 99,995 %, volgens een vooropgestelde receptuur met betrekking tot de aanwezigheid van zink (Zn) gecombineerd met een of meerdere niet-zink metaalcomponenten, zoals ijzer (Fe), en aluminium (Al), en diens respectievelijke hoeveelheden zoals omvat in de vooropgestelde toevoersamenstelling. Deze secundaire grondstoffen, ook bekend als recycleerbare materialen, kunnen afkomstig zijn van een brede waaier aan bronnen en dus een brede waaier aan verbindingen omvatten.

Verder is het bekend dat secundaire grondstoffen een (beduidend) lagere koolstofvoetafdruk hebben in vergelijking met primaire grondstoffen. De recuperatie van zink (Zn) uit secundaire grondstoffen is in de loop der jaren een activiteit van het allergrootste belang geworden. De recyclage van zink (Zn) na gebruik is een belangrijke bijdrager geworden in de industrie door de niet aflatende vraag naar het genoemde zink (Zn) en de afnemende beschikbaarheid van hoogkwalitatieve verse zinkmetaalertsen.

Niet beperkende voorbeelden van secundaire grondstoffen omvatten tevens supernatantslakfases omvattende zink (Zn) en zinkoxide (ZnO), welke supernatantslakfases afkomstig kunnen zijn van externe zinkbedrijven, zinklegeringsbedrijven, zinkrecyclagebedrijven en zinklegeringrecyclagebedrijven. Binnen de omvang van de onderhavige uitvinding worden zulke externe supernatantslakfases bij voorkeur eerst onderworpen aan ten minste één verbrijzelingsstap en ten minste één sorteerstap, of alternatief aan ten minste één sorteerstap in het geval van een externe supernatantslakfase die reeds bestaat uit een deeltjesmateriaal met kleine deeltjes waardoor de ten minste één verbrijzelingsstap nu overbodig kan zijn, voor het scheiden van ten minste één externe zinkfractie en ten minste één externe zinkoxidefractie uit deze externe supernatantslakfases. Het toevoegen van een te grote fractie aan zinkoxide (ZnO) aan de toevoersamenstelling voor toepassing in de werkwijze van de onderhavige uitvinding dient bij voorkeur te worden vermeden aangezien de aanwezigheid van zinkoxide (ZnO) in de toevoersamenstelling rechtstreeks aanleiding zal geven tot een verminderde (energie)efficiëntie en lagere opbrengsten voor de gehele werkwijze voor het recycleren van zink (Zn) volgens de onderhavige uitvinding.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt de ten minste één externe supernatantslakfase onderworpen aan ten minste één verbrijzelingsstap en ten minste één sorteerstap door het toevoegen van de ten minste één externe supernatantslakfase in een roterende geperforeerde trommel zoals deze beschreven in US 8,245,962 B2. In een zulke roterende geperforeerde trommel wordt de ten minste één externe supernatantslakfase eerst onderworpen aan ten minste één verbrijzelingsstap waarbij de inkomende ten minste één externe supernatantslakfase met behulp van verbrijzelingsmiddelen, in het bijzonder waarbij de verbrijzelingsmiddelen gekozen zijn uit tanden, bladen, stekels, of een combinatie daarvan, stelselmatig wordt opgebroken tot een deeltjesmateriaal van verschillende deeltjesgrootte. Het aldus gevormde genoemde deeltjesmateriaal wordt gedurende of na de ten minste één verbrijzelingsstap onderworpen aan ten minste één sorteerstap door een scheiding op basis van zeven in de aanwezigheid van een aeraulische tegenstroom in de roterende geperforeerde trommel, ie. als zijnde een densimetrische scheiding op basis van een tegenluchtstroom, voor het scheiden van ten minste één externe zinkoxidefactie en ten minste één externe zinkfractie, waarbij de genoemde externe zinkoxidefractie in het algemeen gekarakteriseerd is door een lagere densiteit dan de genoemde externe zinkfractie en waarbij de genoemde lichtere externe zinkoxidefractie aldus densimetrisch wordt gescheiden en verwijderd van de genoemde zwaardere externe zinkfractie. Bij voorkeur is de genoemde roterende geperforeerde trommel verder uitgerust met ten minste één magnetische transportband voor het ten minste gedeeltelijk verwijderen van metallisch ijzer (Fe) uit de ten minste één externe supernatantslakfase.

In een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt de ten minste één externe supernatantslakfase onderworpen aan ten minste één sorteerstap, in het bijzonder in het geval dat de ten minste één externe supernatantslakfase reeds bestaat uit een deeltjesmateriaal met kleine deeltjes, door het toevoegen van de ten minste één externe supernatantslakfase in een inrichting zoals deze beschreven in WO 2021/074528 A1. In een zulke inrichting wordt de ten minste één externe supernatantslakfase onderworpen aan ten minste één sorteerstap door een aeraulische scheiding, i.e. als zijnde een densimetrische scheiding, voor het scheiden van ten minste één externe zinkoxidefactie en ten minste één externe zinkfractie, waarbij de genoemde externe zinkoxidefractie in het algemeen gekarakteriseerd is door een lagere densiteit dan de genoemde externe zinkfractie en waarbij de genoemde lichtere externe zinkoxidefractie aldus densimetrisch wordt gescheiden en verwijderd van de genoemde zwaardere externe zinkfractie. Bij voorkeur is de genoemde inrichting verder uitgerust met ten minste één magnetische trommel voor het ten minste gedeeltelijk verwijderen van metallisch ijzer (Fe) uit deze externe supernatantslakfases.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, omvat de werkwijze, zoals hierboven beschreven, een eerste stap, i.e. een stap die plaatsvindt voor stap a) van de genoemde werkwijze, waarbij de inkomende secundaire grondstoffen worden gesorteerd op basis van hun afkomst, hun chemische samenstelling inzake de aanwezigheid van zink (Zn) gecombineerd met één of meerdere niet-zink metaalcomponenten, zoals ijzer (Fe), en aluminium (Al), en de uiteindelijke doellegering waarvoor deze secundaire grondstoffen zullen worden gebruikt. Zoals hierboven beschreven kunnen de inkomende secundaire grondstoffen, in het bijzonder wanneer de genoemde inkomende secundaire grondstoffen externe supernatantslakfases omvattende zink (Zn) en zinkoxide (ZnO) bedragen, optioneel worden onderworpen aan ten minste één verbrijzelingsstap en ten minste één sorteerstap, of alternatief aan ten minste één sorteerstap in het geval van een externe supernatantslakfase die reeds bestaat uit een deeltjesmateriaal met kleine deeltjes waardoor de ten minste één verbrijzelingsstap nu overbodig kan zijn, voor het scheiden van ten minste één externe zinkfractie en ten minste één externe zinkoxidefractie uit deze externe supernatantslakfases, en optioneel tevens ook andere metalen zoals metallisch ijzer (Fe).

In het algemeen is een vakman bekend met voorhanden zijnde analysetechnieken voor het bepalen van de chemische samenstelling van secundaire grondstoffen inzake de aanwezigheid van zink (Zn) en overige niet- zink metaalcomponenten. Niet beperkende voorbeelden van zulke analysetechnieken zijn organoleptische technieken, en optische emissie spectroscopie (OES).

Wat de hoeveelheid zink (Zn) zoals omvat in de toevoersamenstelling betreft, in verhouding tot het totale gewicht van de toevoersamenstelling, kan zink (Zn) aanwezig zijn in alle hoeveelheden in het bereik van 0.10 tot 99.99 gew.%.

Bij voorkeur is zink (Zn) aanwezig, in verhouding tot het totale gewicht van de toevoersamenstelling, in een hoeveelheid meer of gelijk dan 0.10 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 1.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 5.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 10.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 20.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 30.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 40.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 50.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 60.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 70.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 80.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 90.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 93.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 95.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 97.50 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 98.00 gew.%.

Wat de hoeveelheid ijzer (Fe) zoals omvat in de toevoersamenstelling betreft, is deze hoeveelheid ijzer (Fe) in beginsel niet gelimiteerd aangezien de vakman de hoeveelheid ijzer (Fe) zoals omvat in de toevoersamenstelling zodanig kan kiezen dat een goede werking van de werkwijze van de onderhavige uitvinding gewaarborgd wordt. In het algemeen is zer (Fe) aanwezig, in verhouding tot het totale gewicht van de toevoersamenstelling, in een hoeveelheid in het bereik van 0,001 — 7,000 gew.%, bij voorkeur in het bereik van 0,001 — 5,000 gew.%, bij voorkeur in het bereik van 0,001 — 3,000 gew.%, bij voorkeur in het bereik van 0,001 — 2,000 gew.%, bij voorkeur in het bereik van 0,001 — 1,000 gew.%.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze van de onderhavige uitvinding, bestaat de toevoersamenstelling hoofdzakelijk uit zink (Zn) in een hoeveelheid in het bereik van 93,00 — 99,99 gew.% en ijzer (Fe) in een hoeveelheid in het bereik van 0,001 — 7,000 gew.%, in verhouding tot het totale gewicht van de toevoersamenstelling.

Binnen de omvang van de onderhavige uitvinding kan de toevoersamenstelling, naast zink (Zn) en ijzer (Fe), kleinere hoeveelheden andere metalen bevatten. Niet beperkende voorbeelden van zulke andere metalen zijn aluminium (Al), silicium (Si), nikkel (Ni), lood (Pb), magnesium (Mg), mangaan (Mn), cerium (Ce), tin (Sn), koper (Cu), lanthaan (La), antimoon (Sb), arseen (As), bismut (Bi), germanium (Ge), tellurium (Te), kobalt (Co), selenium (Se), thallium (TI), gallium (Ga), zilver (Ag), goud (Au), platina (Pt), palladium (Pd), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), osmium (Os), en iridium (lr). De toevoersamenstelling kan ook elementen bevatten die niet als metaal worden beschouwd, zoals zwavel (S), koolstof (C) en zuurstof (O).

Zoals gezegd, wordt volgens stap b) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding de toevoersamenstelling, zoals hierboven beschreven, toegevoegd aan een roteerbare oven.

In de context van de onderhavige uitvinding, wordt aldus begrepen dat de toevoersamenstelling, zoals hierboven beschreven, in zijn geheel aan de roteerbare oven kan worden toegevoegd, of, alternatief, dat de verschillende componenten die de toevoersamenstelling uitmaken afzonderlijk kunnen worden toegevoegd aan de roteerbare oven tot vorming van de genoemde toevoersamenstelling in de roteerbare oven.

In het algemeen kunnen bekende roteerbare ovens zoals deze gebruikt in het pyrometallurgische domein worden toegepast en zoals deze gekend zijn voor de vakman. Niet beperkende voorbeelden van roteerbare ovens worden bijvoorbeeld beschreven in CA 1336135 C en WO 2013/056348

A1.

In de context van de onderhavige uitvinding wordt met een roteerbare oven bedoeld een oven met een kamer, zoals een cilindrische kamer, waarbij de kamer bekleed is met een geschikt vuurvast materiaal, zoals vuurvast beton, en van binnenuit wordt verwarmd. De kamer kan met zijn as over het algemeen horizontaal worden gezet, en er is een mechanisme aanwezig om de oven over een transversale as te kantelen. De roteerbare oven is voorzien van een draai- en kantelfunctie en is tevens afsluitbaar. De verwarming kan gebeuren door verbranding van brandstof of aardgas (met zuurstof) met een directe, dubbele doorgangsvlam in de oven, plasmatoortsen, of elektrische vlambogen. Bij voorkeur gebeurt de verwarming door verbranding van aardgas (met zuurstof) met een directe, dubbele doorgangsvlam in de oven. Verder is de roteerbare oven voorzien van een schoorsteen, ten minste één zuurstofbrander, een deurstopper, een oveningang, en een draaideur. De theoretische capaciteit van de roteerbare oven ligt in het algemeen in het bereik van 30 — 50 ton.

Zoals gezegd, wordt volgens stap c) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding de toegevoegde toevoersamenstelling, zoals hierboven beschreven, verwarmd in de roteerbare oven onder rotatie tot een temperatuur van ten minste 420 °C voor het produceren van een eerste vloeibare gesmolten metaalfase en een eerste supernatantkras die door de zwaartekracht bovendrijft op de eerste vloeibare gesmolten metaalfase.

Bij voorkeur wordt de toegevoegde toevoersamenstelling, zoals hierboven beschreven, verwarmd in de roteerbare oven onder rotatie tot een temperatuur van ten minste 450 °C, bij voorkeur tot een temperatuur van ten minste 500 °C, bij voorkeur tot een temperatuur van ten minste 550 °C, bij voorkeur tot een temperatuur van ten minste 600 °C.

Voorts dient duidelijk te zijn dat de bovengrens van de temperatuur voor het verwarmen in de roteerbare oven onder rotatie van de toegevoegde toevoersamenstelling, zoals hierboven beschreven, gelijk is aan of kleiner dan 900 °C, of gelijk aan of kleiner dan 880 °C, of gelijk aan of kleiner dan 860 °C, of gelijk aan of kleiner dan 850 °C.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van stap c) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding, wordt de toegevoegde toevoersamenstelling, zoals hierboven beschreven, verwarmd in de roteerbare oven onder rotatie tot een temperatuur in het bereik van 420 — 900 °C, of in het bereik van 450 — 900

°C, of in het bereik van 500 — 880 °C, of in het bereik van 550 — 860 °C, of in het bereik van 600 — 850 °C.

In de context van de onderhavige uitvinding wordt met “eerste supernatantkras” bedoeld een dikwijls lichtere pasta-achtige substantie die zich vormt als gevolg van een operationele stap, en die zich afscheidt van een dichtere eerste vloeibare gesmolten metaalfase, gewoonlijk onder invloed van de zwaartekracht, en doorgaans komt bovendrijven op de genoemde eerste vloeibare gesmolten metaalfase. De eerste supernatantkras is dan ook doorgaans mechanisch af te schrapen of te verwijderen van de onderliggende eerste vloeibare gesmolten metaalfase. De eerste supernatantkras is gewoonlijk rijk aan allerlei ongewenste componenten zoals assen, en metaaloxides (zoals zinkoxide (ZnO)), gecombineerd met een aanzienlijke nog ingesloten hoeveelheid van de eerste vloeibare gesmolten metaalfase omvattende het te recycleren zink (Zn).

In de context van de onderhavige uitvinding wordt met “een eerste vloeibare gesmolten metaalfase” bedoeld een dichtere vloeibare gesmolten zinkmetaalfase die zich vormt als gevolg van een operationele stap, en die zich afscheidt van de eerste supernatantkras, zoals hierboven beschreven, gewoonlijk onder invloed van de zwaartekracht, en waarbij deze eerste vloeibare gesmolten metaalfase voornamelijk zink (Zn) omvat en minder ongewenste componenten zoals assen, en metaaloxides (zoals zinkoxide (ZNO)), vermits deze ongewenste componenten nu ten minste gedeeltelijk omvat zitten in de eerste supernatantkras.

Binnen de omvang van de onderhavige uitvinding, kan de vakman volgens de standaardpraktijk de roteerbare oven voorzien van een geschikte rotatiesnelheid gedurende het verwarmen van de hieraan toegevoegde toevoersamenstelling, zoals hierboven beschreven, voor het produceren van de eerste vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, en de eerste supernatantkras, zoals hierboven beschreven, die door de zwaartekracht bovendrijft op de eerste vloeibare gesmolten metaalfase.

Binnen de omvang van de onderhavige uitvinding, kan de vakman de rotatierichting, de rotatiesnelheid, het ten minste gedeeltelijk kantelen, de verwarmingsintensiteit van de roteerbare oven gedurende het verwarmen van de toegevoegde toevoersamenstelling, zoals hierboven beschreven, zodanig afstellen teneinde een optimale (af)scheiding te bekomen van de eerste vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, en de eerste supernatantkras, zoals hierboven beschreven, in de genoemde roteerbare oven.

Zoals gezegd, wordt volgens stap d) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding aluminium (Al) toegevoegd aan de eerste vloeibare gesmolten metaalfase in aanwezigheid van de eerste supernatantkras, waarbij het aanwezige ijzer (Fe) ten minste gedeeltelijk reageert met het toegevoegde aluminium (Al) tot de vorming van ten minste één intermetallische verbinding, en waarbij een tweede supernatantkras wordt gevormd die door de zwaartekracht bovendrijft op een tweede vloeibare gesmolten metaalfase.

In de context van stap d) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding, wordt aldus begrepen dat het aan de eerste vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, toegevoegde aluminium (Al) kan omvat zijn in de vorm van een aluminiummetaallegering.

Om een verkoopbaar zinkproduct te vervaardigen moet het aanwezige ijzer (Fe) ten minste gedeeltelijk (volgens de gehanteerde norm voor de betreffende en gewenste te bekomen zinkmetaallegering), bij voorkeur volledig, worden verwijderd. IJzer (Fe) is een metaal dat intermetallische verbindingen kan vormen met aluminium (Al). Zodoende kan het ijzer (Fe) dat omvat is in de eerste vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, ten minste gedeeltelijk, bij voorkeur volledig, worden gereageerd met het toegevoegde aluminium (Al) tot vorming van ten minste één intermetallische verbinding, zoals bijvoorbeeld FezAls, waarbij er een tweede supernatantkras wordt gevormd die door de zwaartekracht bovendrijft op een tweede vloeibare gesmolten metaalfase, en waarbij de gevormde tweede supernatantkras ten minste één intermetallische verbinding omvat.

In de context van de onderhavige uitvinding wordt met “tweede supernatantkras” bedoeld een dikwijls lichtere pasta-achtige substantie die zich vormt als gevolg van een operationele stap, en die zich afscheidt van een dichtere tweede vloeibare gesmolten metaalfase, gewoonlijk onder invloed van de zwaartekracht, en doorgaans komt bovendrijven op de genoemde tweede vloeibare gesmolten metaalfase. De tweede supernatantkras is dan ook doorgaans mechanisch af te schrapen of te verwijderen van de onderliggende tweede vloeibare gesmolten metaalfase. De tweede supernatantkras is gewoonlijk rijk aan allerlei ongewenste componenten zoals assen, en metaaloxides (zoals zinkoxide (ZnO)), overeenkomstig de eerste supernatantkras, zoals hierboven beschreven, en verder ten minste één intermetallische verbinding (zoals bijvoorbeeld Fe-Al intermetallische verbindingen) welke gevormd is door een ten minste gedeeltelijke reactie van het aanwezige ijzer (Fe) in de eerste vloeibare gesmolten metaalfase door het daaraan toevoegen van aluminium (Al). Verder omvat de tweede supernatantkras een aanzienlijke nog ingesloten hoeveelheid van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase omvattende het te recycleren zink (Zn).

In de context van de onderhavige uitvinding wordt met “een tweede vloeibare gesmolten metaalfase” bedoeld een dichtere vloeibare gesmolten zinkmetaalfase die zich vormt als gevolg van een operationele stap, en die zich afscheidt van de tweede supernatantkras, zoals hierboven beschreven, gewoonlijk onder invloed van de zwaartekracht, en waarbij deze tweede vloeibare gesmolten metaalfase voornamelijk zink (Zn) omvat, eventueel in de aanwezigheid van andere niet-zink metaalcomponenten, en minder ongewenste componenten zoals assen, en metaaloxides (zoals zinkoxide (ZnO)), en ijzer (Fe) vermits deze ongewenste componenten nu ten minste gedeeltelijk omvat zitten in de tweede supernatantkras.

In een uitvoeringsvorm van stap d) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding, wordt aluminium (Al), eventueel omvat in een aluminiummetaallegering, toegevoegd aan de eerste vloeibare gesmolten metaalfase in ten minste de stoichiometrische hoeveelheid die nodig is om te reageren met de hoeveelheid ĳzer (Fe) dat aanwezig is in de toevoersamenstelling, zoals hierboven beschreven, of bij voorkeur ten minste 2 % boven de stoichiometrie, met een grotere voorkeur ten minste 5 % boven stoichiometrie, met een nog grotere voorkeur ten minste 10% boven stoichiometrie, zoals 20 %.

In een uitvoeringsvorm van stap d) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding, wordt aluminium (Al), eventueel omvat in een aluminiummetaallegering, toegevoegd aan de eerste vloeibare gesmolten metaalfase in een gehalte van maximaal 200 % van de stoichiometrische hoeveelheid die nodig is om te reageren met de hoeveelheid ijzer (Fe) dat aanwezig is, bij voorkeur maximaal 150 %, met een grotere voorkeur maximaal 125 % van stoichiometrie, met een nog grotere voorkeur maximaal 120 %, met nog een grotere voorkeur maximaal 115 % van stoichiometrie.

De uitvinders hebben vastgesteld dat de bovengenoemde hoeveelheden aluminium (Al), eventueel omvat in een aluminiummetaallegering, volstaan om een aanvaardbare verwijdering te verkrijgen van ijzer (Fe) dat aanwezig is in de eerste vloeibare gesmolten metaalfase en voor het verkrijgen van de gewenste doelconcentraties van ijzer (Fe) in de tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals bijvoorbeeld doelconcentraties gelijk aan of kleiner dan 0.02 wt. % (200 ppm).

Zoals gezegd, wordt volgens stap e) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding ten minste één flux toegevoegd aan de tweede vloeibare gesmolten metaalfase in aanwezigheid van de tweede supernatantkras, gevolgd door ten minste één segregatiestap waarbij de tweede vloeibare gesmolten metaalfase ten minste gedeeltelijk wordt verwijderd uit de roteerbare oven.

Niet beperkende voorbeelden van een geschikte flux voor toepassing in stap e) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding is ZnS,

ZnClz, NHaCl, (NH4)2ZnGl4, een hydraat of een mengsel hiervan.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van stap e) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding, is de ten minste één flux geselecteerd uit de groep bestaande uit ZnS, ZnClz, NHaCl, (NHa)2ZnCla, hydraten en mengsels hiervan.

In de context van de onderhavige uitvinding dient het toevoegen van de ten minste één flux, zoals hierboven beschreven, één of meerdere functies, zoals met name het (verder) zuiveren van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, van ongewenste componenten en chemische onzuiverheden zoals omvat daarin, het meer vloeibaar maken van de tweede supernatantkras, zoals hierboven beschreven, op een zodanige wijze dat een deel van de in de tweede supernatantkras ingesloten hoeveelheid van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase omvattende het te recycleren zink (Zn) nu kan worden teruggebracht in de onderliggende tweede vloeibare gesmolten metaalfase, en het verminderen van de hoeveelheid zinkoxide (ZnO).

De uitvinders hebben vastgesteld dat het toevoegen van ten minste één flux aan de tweede vloeibare gesmolten metaalfase in aanwezigheid van de tweede supernatantkras, in het bijzonder waarbij de ten minste één flux geselecteerd is uit de groep bestaande uit ZnS, ZnCle, NH4Cl, (NH4)2ZnCl4, hydraten en mengsels hiervan, het nu mogelijk maakt om een deel van de in de tweede supernatantkras ingesloten hoeveelheid van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase omvattende het te recycleren zink (Zn) succesvol terug te brengen in de onderliggende tweede vloeibare gesmolten metaalfase zonder deze tweede vloeibare gesmolten metaalfase verder te contamineren met bijvoorbeeld metaaloxiden en/of intermetallische verbindingen zoals omvat in de tweede supernatantkras.

Na het toedienen van de ten minste één flux, zoals hierboven beschreven, aan de tweede vloeibare gesmolten metaalfase, wordt de toegediende flux gedurende een zekere tijdspanne, zoals bijvoorbeeld gedurende een tijdsspanne van 15 tot 30 minuten, in de roteerbare oven onder rotatie in contact gebracht met de tweede vloeibare gesmolten metaalfase en de tweede supernatantkras, in het bijzonder onder rotatie in een schuine positie van de roteerbare oven. Voor goede resultaten kan de as van de roteerbare oven bijvoorbeeld een hoek van 15 tot 20 graden maken ten opzichte van de horizontaal.

Het toedienen van de ten minste één flux, zoals hierboven beschreven, aan de tweede vloeibare gesmolten metaalfase in aanwezigheid van de tweede supernatantkras, zoals hierboven beschreven, en het in de roteerbare oven onder rotatie in contact brengen van de toegediende flux gedurende een zekere tijdsspanne met de tweede vloeibare gesmolten metaalfase en de tweede supernatantkras, wordt gevolgd door ten minste één segregatiestap waarbij de tweede vloeibare gesmolten metaalfase ten minste gedeeltelijk wordt verwijderd uit de roteerbare oven. De onder de tweede supernatantkras geaccumuleerde tweede vloeibare gesmolten metaalfase kan gedurende één of meerdere cycli worden gesegregeerd, in het bijzonder worden uitgegoten, uit de roteerbare oven, waarbij de tweede supernatantkras door zijn vastere vorm ten opzichte van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase achterblijft in de roteerbare oven tijdens het uitgieten van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase. Het segregeren van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase uit de roteerbare oven gedurende ten minste één segregatiestap kan zich voltrekken via de ingang van de roteerbare oven.

Na de ten minste gedeeltelijke verwijdering van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase uit de roteerbare oven door de ten minste één segregatiestap blijft de ovendeur van de roteerbare oven gesloten (terwijl de roteerbare oven roteert) en wordt de roteerbare oven voorzien van een inerte gasatmosfeer voor het verminderen of voor het voorkomen van exothermische reacties in de roteerbare oven onder de vorming van het ongewenste zinkoxide uit het te recycleren gewenste zink (Zn). Niet beperkende voorbeelden van toepasbare inerte gassen voor het bewerkstelligen van een zulke inerte gasatmosfeer zijn stikstofgas, en argongas.

Nadat de tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, ten minste gedeeltelijk werd verwijderd uit de roteerbare oven gedurende één segregatiestap, wordt het voordelig geacht om de roteerbare oven opnieuw gedurende een zekere tijdsspanne te roteren vermits de tweede supernatantkras, zoals hierboven beschreven, een grote mate van bevochtiging kent met een aanzienlijke nog ingesloten hoeveelheid van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase omvattende het te recycleren zink (Zn).

In een voorkeursuitvoeringsvorm van stap e) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding, wordt de tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, uit de roteerbare oven verwijderd gedurende meer dan één segregatiestap, zoals twee segregatiestappen of drie segregatiestappen.

De uitvinders hebben vastgesteld dat stap e) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding, aldus de stap omvattende het toevoegen van ten minste één flux, zoals hierboven beschreven, gevolgd door ten minste één segregatiestap, bij voorkeur gevolgd door meer dan één segregatiestap, toelaat om een maximale hoeveelheid van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, te verwijderen uit de roteerbare oven, in combinatie met een gunstige opbrengst aan zink (Zn) versus verbruikte energie verhouding, welke verhouding leidt tot een verhoogde duurzaamheid van de werkwijze van de onderhavige uitvinding.

Zoals gezegd, wordt volgens een uitvoeringsvorm van de stap f) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding de uit de roteerbare oven verwijderde tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, toegevoegd aan ten minste één mal voor het vormgieten van de genoemde tweede vloeibare gesmolten metaalfase.

Niet beperkende voorbeelden van geschikte mallen zijn ingot mallen, en blokmallen.

De aldus verwijderde tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, wanneer vormgegoten in de ten minste één mal, wordt vervolgens afgekoeld om vast te worden.

Volgens een alternatieve uitvoeringsvorm van de stap f) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding, wordt de uit de roteerbare oven verwijderde tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, toegevoegd aan een gietoven, waarbij de tweede vloeibare gesmolten fase in de gietoven op een temperatuur van ten minste 400 °C wordt gehouden.

Bij voorkeur wordt de toegevoegde tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, in de gietoven op een temperatuur gehouden van ten minste 405 °C, bij voorkeur op een temperatuur van ten minste 410 °C, bij voorkeur op een temperatuur van ten minste 415 °C.

Voorts dient duidelijk te zijn dat de bovengrens van de temperatuur voor het houden in de gietoven van de toegevoegde tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, gelijk is aan of kleiner dan 900 °C, bij voorkeur gelijk aan of kleiner dan 550 °C, bij voorkeur gelijk aan of kleiner dan 500 °C, bij voorkeur gelijk aan of kleiner dan 450 °C, bij voorkeur gelijk aan of kleiner dan 430 °C.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van stap f) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding, wordt de toegevoegde tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, in de gietoven op een temperatuur gehouden in het bereik van 415 — 430 °C.

In het algemeen kunnen bekende gietovens zoals deze gebruikt in het pyrometallurgische domein worden toegepast en zoals deze gekend zijn voor de vakman.

Doordat de tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, aan de gietoven wordt toegevoegd in een vloeibare gesmolten toestand, en aldus voor het afkoelen en het stollen van de genoemde metaalfase, wordt enig verlies van warmte-energie, enige metaaloxidatiereacties van het zink (Zn) zoals omvat in de tweede vloeibare gesmolten metaalfase, en het eventuele afkoelen van de gietoven in het geval deze reeds een fractie van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase zou bevatten, aldus vermeden.

In een uitvoeringsvorm van de stap f) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding, kunnen verdere niet-zink metaalcomponenten worden toegevoegd aan de toegevoegde tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, in de gietoven ten einde in de gietoven een finale zinkmetaallegering omvattende het gerecycleerde zink (Zn) te vervaardigen met een gewenste chemische samenstelling en waarbij deze finale zinkmetaallegering omvattende het gerecycleerde zink (Zn) vervolgens kan worden vormgegoten uit de gietoven in ten minste één mal en afgekoeld om vast te worden.

In het algemeen is een vakman bekend met voorhanden zijnde analysetechnieken voor het bepalen van de chemische samenstelling van metaalfases en/of metaallegeringen grondstoffen inzake de aanwezigheid van zink (Zn) en overige niet-zink metaalcomponenten. Een niet beperkend voorbeeld van een zulke analysetechniek is optische emissie spectroscopie (OES).

Bij wijze van een niet beperkend voorbeeld kan bijvoorbeeld koper (Cu) worden toegevoegd aan de toegevoegde tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, in de gietoven ten einde in de gietoven een finale zinkmetaallegering omvattende het gerecycleerde zink (Zn) te vervaardigen met een hoeveelheid koper (Cu) in het bereik van 0,001 tot 5 gew.%, in verhouding tot het totale gewicht van de finale zinkmetaallegering omvattende het gerecycleerde zink (Zn), en waarbij de genoemde finale zinkmetaallegering vervolgens kan worden vormgegoten uit de gietoven in ten minste één mal en afgekoeld om vast te worden.

Bij wijze van een ander niet beperkend voorbeeld kan de toegevoegde tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, in de gietoven reeds een hoeveelheid ingesmolten aluminium (Al) omvatten, in het bijzonder wanneer in een uitvoeringsvorm van stap d) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding, zoals hierboven beschreven, aluminium (Al), eventueel omvat in een aluminiummetaallegering, werd toegevoegd aan de eerste vloeibare gesmolten metaalfase in aanwezigheid van de eerste supernatantkras, zoals hierboven beschreven, in een hoeveelheid groter dan de stoichiometrische hoeveelheid die nodig is om te reageren met de hoeveelheid ijzer (Fe) dat aanwezig is in de eerste vloeibare gesmolten metaalfase. Zodoende kan er bijvoorbeeld een finale zinkmetaallegering omvattende het gerecycleerde zink (Zn) worden vervaardigd met een hoeveelheid koper (Cu) in het bereik van 0,50 tot 3 gew.% en met een hoeveelheid aluminium (Al) in het bereik van 2 tot 8 gew.%, in verhouding tot het totale gewicht van de finale zinkmetaallegering omvattende het gerecycleerde (Zn), en waarbij de genoemde finale zinkmetaallegering vervolgens kan worden vormgegoten uit de gietoven in ten minste één mal en afgekoeld om vast te worden.

Zoals gezegd, wordt volgens stap g) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding de tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, uit de gietoven toegevoegd aan ten minste één mal voor het vormgieten van de genoemde metaalfase in de genoemde ten minste één mal.

De tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, na verwijdering uit de gietoven en wanneer vormgegoten in de ten minste één mal, wordt vervolgens afgekoeld om vast te worden.

Zoals gezegd, wordt volgens stap h) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding de tweede supernatantkras, zoals hierboven beschreven, verwijderd uit de roteerbare oven.

Het verwijderen van de tweede supernatantkras, zoals hierboven beschreven, uit de roteerbare oven kan zich voltrekken via de ingang van de roteerbare oven, welke ingang van de roteerbare oven tevens ook werd gebruikt in stap e) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding voor het ten minste gedeeltelijk verwijderen van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase, zoals hierboven beschreven, uit de roteerbare oven door ten minste één segregatiestap.

De aldus verwijderde tweede supernatantkras, zoals hierboven beschreven, wordt vervolgens afgekoeld om vast te worden.

Zoals gezegd, wordt volgens stap i) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding de verwijderde tweede supernatantkras, zoals hierboven beschreven, onderworpen aan ten minste één verbrijzelingsstap en ten minste één sorteerstap voor het scheiden uit de tweede supernatantkras van ten minste één zinkfractie en ten minste één zinkoxidefractie.

In de context van stap i) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding, kan de ten minste één zinkfractie in de vorm zijn van een zinkmetaallegering.

In een uitvoeringsvorm van stap i) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding kan de genoemde ten minste één verbrijzelingsstap plaatsvinden met behulp van verbrijzelingsmiddelen gekozen uit tanden, bladen, stekels, of een combinatie daarvan, waarbij de inkomende tweede supernatantkras, zoals hierboven beschreven, stelselmatig wordt opgebroken tot een deeltjesmateriaal van verschillende deeltjesgrootte.

In een uitvoeringsvorm van stap i) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding kan de genoemde ten minste één sorteerstap plaatsvinden door een scheiding op basis van zeven in de aanwezigheid van een aeraulische tegenstroom, i.e. als zijnde een densimetrische scheiding op basis van een tegenluchtstroom.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding kunnen de in stap |) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding genoemde ten minste één verbrijzelingsstap, zoals hierboven beschreven, en ten minste één sorteerstap, zoals hierboven beschreven, plaatsvinden door het toevoegen van de tweede supernatantkras, zoals hierboven beschreven, in een roterende geperforeerde trommel zoals deze beschreven in US 8,245,962 B2. In een zulke roterende geperforeerde trommel wordt de verwijderde tweede supernatantkras, zoals hierboven beschreven, eerst onderworpen aan ten minste één verbrijzelingsstap waarbij de inkomende tweede supernatantkras met behulp van verbrijzelingsmiddelen, in het bijzonder waarbij de verbrijzelingsmiddelen gekozen zijn uit tanden, bladen, stekels, of een combinatie daarvan, stelselmatig wordt opgebroken tot een deeltjesmateriaal van verschillende deeltjesgrootte. Het aldus gevormde genoemde deeltjesmateriaal wordt gedurende of na de ten minste één verbrijzelingsstap onderworpen aan ten minste één sorteerstap door een scheiding op basis van zeven in de aanwezigheid van een aeraulische tegenstroom in de roterende geperforeerde trommel, i.e. als zijnde een densimetrische scheiding op basis van een tegenluchtstroom, voor het scheiden van ten minste één zinkoxidefactie en ten minste één zinkfractie, waarbij de genoemde zinkoxidefractie in het algemeen gekarakteriseerd is door een lagere densiteit dan de genoemde zinkfractie en waarbij de genoemde lichtere zinkoxidefractie aldus densimetrisch wordt gescheiden en verwijderd van de genoemde zwaardere zinkfractie.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is de roterende geperforeerde trommel, zoals hierboven beschreven, verder voorzien van één of meerdere magnetische middelen voor het verwijderen, i.e. het onttrekken, van metallisch ijzer (Fe) indien aanwezig in de tweede supernatantkras.

Zoals gezegd, wordt volgens stap j) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding de ten minste één zinkfractie bekomen in stap i), zoals hierboven beschreven, toegevoegd aan stap a) voor het mede verschaffen van de toevoersamenstelling, zoals hierboven beschreven, in stap a).

De uitvinders hebben vastgesteld dat de werkwijze van de onderhavige uitvinding aldus toelaat een maximale extractie en recyclage te bekomen van zink (Zn) in de vorm van de ten minste één zinkfractie, zoals hierboven beschreven, door de tweede supernatantkras, zoals hierboven beschreven, verder na het verwijderen van de tweede supernatantkras uit de roteerbare oven, te onderwerpen aan de ten minste één verbrijzelingsstap en de ten minste één sorteerstap, zoals hierboven beschreven, voor het scheiden uit de tweede supernatantkras van de ten minste één zinkfractie en de ten minste één zinkoxidefractie. Het aldus gerecupereerde zink (Zn) dient dus voor het mede verschaffen van de toevoersamenstelling in stap a), wat rechtstreeks toelaat een hogere finale opbrengst aan zink (Zn) te bewerkstelligen, gecombineerd met een hogere (energie)efficiëntie, hogere verwerkingsvolumes, geen stortafval, en een lagere koolstofvoetafdruk.

De uitvinders hebben verder vastgesteld dat de gehele werkwijze van de onderhavige uitvinding omvattende de stappen a) — j) aldus toelaat een hogere finale opbrengst aan zink (Zn) te bewerkstelligen, gecombineerd met een hogere (energie)efficiëntie, hogere verwerkingsvolumes, geen stortafval, een hogere milieuvriendelijkheid en een lagere koolstofvoetafdruk.

De ten minste één zinkoxidefractie, zoals hierboven beschreven, en zoals bekomen in stap i) van de werkwijze van de onderhavige uitvinding kan verder worden toegepast in overige, vaak meer laagwaardige, toepassingen zoals bijvoorbeeld als activator voor rubbervulkanisatie of als additief of vulstof voor kunststoffen, keramiek, glas en cement.

Claims

CONCLUSIES

1. Een werkwijze voor het recycleren van zink (Zn), waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: a) het verschaffen van een toevoersamenstelling, waarbij de toevoersamenstelling zink (Zn) omvat en verder ijzer (Fe) omvat; b) het toevoegen van de toevoersamenstelling aan een roteerbare oven; c) het verwarmen van de toegevoegde toevoersamenstelling in de roteerbare oven onder rotatie tot een temperatuur van ten minste 420 °C voor het produceren van een eerste vloeibare gesmolten metaalfase en een eerste supernatantkras die door de zwaartekracht bovendrijft op de eerste vloeibare gesmolten metaalfase; d) het toevoegen van aluminium (Al) aan de eerste vloeibare gesmolten metaalfase in aanwezigheid van de eerste supernatantkras, waarbij het aanwezige ijzer (Fe) ten minste gedeeltelijk reageert met het toegevoegde aluminium (Al) tot vorming van ten minste één intermetallische verbinding, en waarbij een tweede supernatantkras wordt gevormd die door de zwaartekracht bovendrijft op een tweede vloeibare gesmolten metaalfase; e) het toevoegen van ten minste één flux aan de tweede vloeibare gesmolten metaalfase in aanwezigheid van de tweede supernatantkras, gevolgd door ten minste één segregatiestap waarbij de tweede vloeibare gesmolten metaalfase ten minste gedeeltelijk wordt verwijderd uit de roteerbare oven; f) het toevoegen van de verwijderde tweede vloeibare gesmolten metaalfase in ten minste één mal voor het vormgieten van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase, of het toevoegen van de verwijderde tweede vloeibare gesmolten metaalfase aan een gietoven, waarbij de tweede vloeibare gesmolten metaalfase in de gietoven op een temperatuur van ten minste 400 °C wordt gehouden;

g) het vormgieten van de tweede vloeibare gesmolten metaalfase uit de gietoven in ten minste één mal; waarbij de werkwijze verder de stappen omvat: h) het verwijderen van de tweede supernatantkras uit de roteerbare oven; ij) het onderwerpen van de verwijderde tweede supernatantkras aan ten minste één verbrijzelingsstap en ten minste één sorteerstap voor het scheiden uit de tweede supernatantkras van ten minste één zinkfractie en ten minste één zinkoxidefractie; en j het aan stap a) toevoegen van de ten minste één zinkfractie bekomen in stap |) voor het mede verschaffen van de toevoersamenstelling in stap a).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de toevoersamenstelling wordt verschaft uit één of meerdere secundaire grondstoffen.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij de één of meerdere secundaire grondstoffen eerst worden onderworpen aan ten minste één verbrijzelingsstap en ten minste één sorteerstap, of aan ten minste één sorteerstap, voor het scheiden van ten minste één externe zinkfractie en ten minste één externe zinkoxidefractie.

4. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 3, waarbij de toevoersamenstelling, in verhouding tot het totale gewicht van de toevoersamenstelling, een hoeveelheid zink (Zn) omvat meer of gelijk dan 0.10 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 1.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 5.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 10.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 20.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 30.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 40.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 50.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 60.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 70.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 80.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 90.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 93.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 95.00 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan

97.50 gew.%, bij voorkeur meer of gelijk dan 98.00 gew.%.

5. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 4, waarbij de toevoersamenstelling, in verhouding tot het totale gewicht van de toevoersamenstelling, een hoeveelheid ijzer (Fe) omvat in het bereik van 0,001 — 7,000 gew.%, bij voorkeur in het bereik van 0,001 — 5,000 gew.%, bij voorkeur in het bereik van 0,001 — 3,000 gew.%, bij voorkeur in het bereik van 0,001 — 2,000 gew.%, bij voorkeur in het bereik van 0,001 — 1,000 gew.%.

6. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 5, waarbij in stap c) de toegevoegde toevoersamenstelling in de roteerbare oven onder rotatie wordt verwarmd tot een temperatuur in het bereik van 420 — 900 °C, of in het bereik van 450 — 900 °C, of in het bereik van 500 — 880 °C, of in het bereik van 550 — 860 °C, of in het bereik van 600 — 850 °C.

7. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 6, waarbij in stap d) aluminium (Al) wordt toegevoegd aan de eerste vloeibare gesmolten metaalfase in ten minste de stoichiometrische hoeveelheid die nodig is om te reageren met de hoeveelheid ijzer (Fe) dat aanwezig is in de toevoersamenstelling.

8. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 7, waarbij in stap d) aluminium (Al) wordt toegevoegd aan de eerste vloeibare gesmolten metaalfase in een gehalte van maximaal 200 % van de stoichiometrische hoeveelheid die nodig is om te reageren met de hoeveelheid ijzer (Fe) dat aanwezig is, bij voorkeur maximaal 150 %, met een grotere voorkeur maximaal 125 % van stoichiometrie, met een nog grotere voorkeur maximaal 120 %, met nog een grotere voorkeur maximaal 115 % van stoichiometrie.

9. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 8, waarbij in stap e) de ten minste één flux gekozen is uit de groep bestaande uit ZnS, ZnCle, NHaCl, (NH4)2ZnCl4, hydraten en mengsels hiervan.

10. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 9, waarbij in stap e) de tweede vloeibare gesmolten metaalfase uit de roteerbare oven wordt verwijderd gedurende twee segregatiestappen of drie segregatiestappen.

11. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 10, waarbij in stap f) de toegevoegde tweede vloeibare gesmolten metaalfase in de gietoven op een temperatuur wordt gehouden van ten minste 405 °C, bij voorkeur op een temperatuur van ten minste 410 °C, bij voorkeur op een temperatuur van ten minste 415 °C.

12. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 11, waarbij in stap f) de toegevoegde tweede vloeibare gesmolten metaalfase in de gietoven op een temperatuur wordt gehouden gelijk aan of kleiner dan 900 °C, bij voorkeur gelijk aan of kleiner dan 550 °C, bij voorkeur gelijk aan of kleiner dan 500 °C, bij voorkeur gelijk aan of kleiner dan 450 °C, bij voorkeur gelijk aan of kleiner dan 430 °C.

13. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 12, waarbij in stap f) verdere niet-zink metaalcomponenten worden toegevoegd aan de toegevoegde tweede vloeibare gesmolten metaalfase in de gietoven.

14. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 13, waarbij in stap i) de ten minste één verbrijzelingsstap plaatsvindt met behulp van verbrijzelingsmiddelen gekozen uit tanden, bladen, stekels, of een combinatie daarvan.

15. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 14, waarbij in stap I) de ten minste één sorteerstap plaatsvindt door een scheiding op basis van zeven in de aanwezigheid van een aeraulische tegenstroom.

16. Werkwijze volgens één van de conclusies 14 of 15, waarbij stap |) plaatsvindt in een roterende geperforeerde trommel.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, waarbij de roterende geperforeerde trommel verder voorzien is van één of meerdere magnetische middelen voor het verwijderen van metallisch ijzer (Fe).