DE1814557A1

DE1814557A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung chemischer Reaktionen

Info

Publication number: DE1814557A1
Application number: DE19681814557
Authority: DE
Inventors: Robert Bainbridge
Original assignee: Ionarc Smelters Ltd N P L
Current assignee: Ionarc Smelters Ltd N P L
Priority date: 1967-12-14
Filing date: 1968-12-13
Publication date: 1970-04-23
Also published as: GB1248595A; ES379626A1; FR1597836A; SE364316B; NO130813C; IL31206A0; OA03007A; DE1814557C3; ES361396A1; IL31206A; NO130813B; DE1814557B2; ZM17668A1; BE725480A

Description

■ IOHAEC SMBIiOSSRS LfB₀ (N.P.L.)» Vancouver, Canada λ

Yqrfehren u^a Hox^ichtung zur Durchführung chemischer

Reaktionen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung Chemischer Reaktionen. Sie bezieht sich insbesondere auf ein Hochtemperaturverfahren zur Bewirkung chemischer Reaktionen in Metallerzen und -verbindungen und befaßt sich insbesondere mit der Gewinnung von Metallen aus Erzen in einer oder in mehreren Stufen.

Der Bereich der Erfindung ist zwangsläufig sehr weit, da die hier beschriebene neue Technik auf die Herstellung von vielen Metallen und auch auf viele andere chemische Reaktionen anwendbar ist.

Es sind viele Verfahren zur Herstellung von Metallen aus ihren Ersen bekaßnt_s unä ©ine große Anzahl derselben sind

f @ f I 8AD

pyroraetallurgisehe Verfahren. Einige Metalle können aus ihren Erzen verhältnismäßig leicht gewonnen werden, wie z.B. Kupfer und Eisen, während die Gewinnung anderer Metalle, wie z.B. Titan und Zirkon, extrem schwierig ist. Me Leichtigkeit der Gewinnung spiegelt sich natürlich im Angebot und im Preis des Metalls wieder* Mit dem fortschreiten der Technik wächst der Bedarf nach Metallen wie Columbium, Tantal, Zirkon und Titan, und es wurden deshalb viele Anstrengungen gemacht, diese Metalle wirtschaftlicher zu gewinnen.

" Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bewirkung chemischer Reaktionen zu schaffen.

Ein spezielleres Ziel ist es, ein Verfahren zur Bewirkung einer chemischen Reaktion, bei der eine Metallverbindung eine Rolle spielt, zu schaffen.

Ein weiteres spezielleres Ziel ist es, ein Verfahren zur Gewinnung eines Metalls aus seinem Erz zu schaffen, und zwar insbesondere Metalle, die schwierig aus ihren Erzen zu gewinnen sind.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein wirksameres ™ Verfahren zur Gewinnung eines Metalls aus seinem Erz zu schaffen.

Ein spezielles Ziel der'vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur selektiven Chlorierung von Platin und anderen Edelmetallen in einem Erz zu schaffen.

Es wurde gefunden, daß die Ziele der-erliegenden Erfindung dadurch erreicht werden können, daß man- eine thermische Zone hoher Enthalpie erzeugt, Reaktionsstoffe, von denen

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mindestens einer ein Feststoff in Teilchen!orra oder eine Flüssigkeit ist, in die genannte Zone einsprizt und eine für die Erhitzung und Dissoziierung mindestens eines Teils der Reaktionsstoffe in der Zone ausreichende Verweilzeit für die Reaktionsstoffe vorsieht, wodurch eine gewünschte chemische Reaktion stattfindet. Vorzugsweise umfaßt das Vefahren die Trennung der verschiedenen Reaktionsprodukte.

Gemäß einer spezielleren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren» welches dadurch ausgeführt wird, daß man ein^controllierten elektrischen Bogen oder mehrere Bögen erzeugt, feinverteilte chemische Verbindungen j die in einem Gas dispergiert sind, in die resultierende thermische Zone hoher Energie einspritzt, mindestens einen Teil der Verbindungen in der Zone erhitzt und dissoziiert, wodurdh eine gewünschte chemische Reaktion stattfindet. Die Reaktionsprodukte werden in einem geeigneten^FalLensystem gesammelt, um sicherzustellen, daß die Produkte in einer für die weitere Verarbeitung geeigneten Form verbleiben.

Mit einer "thermischen Zone hoher Enthalpie"ist eine Zone geraeint, in der eine hohe Durchschnittstemperatur aufrechterhalten wird, wie z.B. in einem Plasuabogen hoher Intensität oder in einem Kernreaktor. Der Ausdruck steht im Gegensatz zu einer Glimmentladung oder einer stillen Bogenentladung (die gewöhnlich als nicht-getragoner Bogen bezeichnet wird) oder im Gegensatz zu einem kalten Atomreaktor. Ein Plasmabogen hoher Intensität ist definiert als ein elektrischer Bogen, der zwischen mindestens zwei Elektroden gesc.ilagen ist und der eine positive elektrische Widerstandseharakteristik aufweist, d.h., daß eine Erhöhung des iitror.s νοΩ einer Erhöhung der Spannung am Bogen begleitet ist. Bei einer speziellen Ausfuhrungsform v;ird dieser Plasmabopen hoher Intensität durch einen Bogen erhalten, der zwischen

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zwei Graphitelektroden geschlagen ist, welche überbelastet sind, so daß die Elektroden mindestens teilweise verdampft und verbraucht werden. Eine Schwanzflamme ist charakteristisch für einen Bogen hoher Intensität, und ein solcher Bogen erzeugt in einem zweiatomischen Gas im allgemeinen Temperaturen in der Größenordnung von 4000 bis 8500 C, wobei
im Vergleich zu den Gasgeschwindigkeiten in Bögen der nichtgetragenen Type verhältnismäßig niedrige Gasgeschwindigkeiten herrschen. Die Bogenbedingungen hoher Intensität können auch in anderen Anordnungen erzielt werden, beispielsweise in einer Anordnung, in der eine Anode porös ist und ein
P Gas in den Bogenbereich durch die Poren der Anode eingeführt wird.

Bei einem besonderen Verfahren wird ein elektrischer Bogen zwischen kohlenstoffhaltigem Elektrodenmaterial errichtet, und das Elektrodenmaterial wird überbelastet, um einenBogen zu errichten, der eine positive elektrische Widerstandscharakteristik hat und eine längliche Zone hoher Enthalpie ausgehend vom Hauptbogen entlang der Schwanzflamme erzeugt. Teilchenförmiges Erz wird an einem Punkt vor der Bogenzone eingeführt, so daß es durch die Bogenzone und die Schwanzflamme entlang der Achse der Zone hoher Enthalpie strömt,
worauf die Produkte dann in einem Fallensystem gesammelt ' * w werden, so daß sie in einer für weitere Prozesse geeigneten Form verbleiben. Im allgemeinen wird das Erz für die Einführung und für den Durchgang durch die Zone hoher Enthalpie
in ein Transportgas aufgenommen.

Bei einem besonderen Verfahren wird die thermische Zone
hoher Enthalpie in einer Halogen oder Halogenid enthaltenden Atmosphäre errichtet, und teilchenförmiges Erz wird
durch den Bogen eingeführt, so daß eint? chemische Reaktion

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stattfindet, die das Platin besser für eine Trennung durch bekannte kommerzielle Techniken geeignet macht. Bei einem anderen speziellen Verfahren wird die ^one hoher Enthalpie in einer reduzierenden Atmosphäre erzeugt, und ein Nickel und Kobalt enthaltendes Erz wird durch den Bogen in die Zone hoher Enthalpie eingeführt, wodurch eine chemische Reaktion stattfindet«, die die Metalle besser für eine Gewinnung durch kommerzielle Techniken geeignet macht.

In der Vergangenheit wurden Versuche gemacht, Erze unter Verwendung von nicht-getragenen Plasmafackeln zu schmelzen, das sind jene Fackelformen, in denen der Bogen innerhalb der Plasmafackel endet und Plasma bildendes Gas durch den Bogen-Tbereich hinduröhgeblasen wird und aus der Fackel als freies Plasma austritt„ Der Erfolg war jedoch gering, da es bisher schwierig war, feste oder flüssige Teilchen in die thermische Zone hoher Energie oder den Bogenbereich ohne Verstopfung der Reaktionszone oder Verunreinigung der Elektroden einzuführen oder die Reaktionsstoffe in der Zone hoher Energie lange genug zu halten, daß die gewünschte Reaktion erzielt wird. Die bisher erfolgreichen Reaktionssysteme, bei denen Plasmabögen verwendet werden, waren normalerweise auf gasförmige Reaktionsstoffe in der Zone hoher Energie des nichtgetragenen Bogens beschränkt.

Zum ersten Mal ist es möglich, wirtschaftlich feste oder flüssige Reaktionsstoffe in der Zone hoher Energie eines Plasmabogens zu verwenden und realistische Durchsätze und Ausbeuten zu erzielen, wie es weiter unten erläutert wird. Der Erfolg des vorliegenden Verfahrens kann der Tatsache zugeschrieben werden, daß eine Zone hoher Enthalpie verwendet wird, und zwar in typischer Weise ein Bogen hoher Intensität, in der Elektrodenmaterial verdampft wird. Die Verdampfung

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der Elektroden scheint eine Selbstwaschung zu bewirken und vermeidet die Verstopfungs- und Verunreinigungsprobleme, die früher angetroffen wurden. Zwar fuhren Shear und Korraan in den US-Patentschriften 2 616 84-3 und 3 099 614 aus, daß eine Verfahrensweise mit hoher Intensität verwendet werden könnte, aber sie meinten-, daß das Erz in die Elektrode eingearbeitet werden muß, um einen ausreichenden Kontakt des Erzes mit der Bogenzone zu erzielen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung für die Hochtemperaturverarbeitung von P teilchenförmigen! Material. Ein anderes Ziel der Erfindung ist es weiterhin, eine verbesserte Vorrichtung zur Gewinnung von Metallen aus Erzen, Konzentraten oder Rückständen, die Wertmetalle enthalten, zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ganz allgemein einen Generator für einen Bogen hoher Intensität, der eine längliche ^one hoher Enthalpie errichtet; eine Einrichtung für die Erzielung einer kontrollierten Atmosphäre um den genannten Bogen, so daß eine Waterialströmungsbedingung vom Bogen durch die ^one hoher Enthalpie errichtet wird; eine Einrichtung zum Einspritzen des zu bearbeitenden Materials, von dem mindestens ein Teil flüssig oder fest ist, in den Bereich des Bogens, " so es durch die Zone hoher Enthalpie mit einer ausreichenden Verweilzeit in der genannten Zone hindurchströmt, so daß die gewünschteBehandlung eintritt; und eine Einrichtung für die Gewinnung der gewünschten Produkte in stabiler Form. Eine verbesserte Ausnützung der Erze kann durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgeraäße Vorrichtung erzielt werden. Das Verfahren und die Vorrichtung können für viele Reaktionen verwendet werden, von denen die folgenden typisch sind:

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Heialloxyde in Metall Metalloxyäe in Metallhalogenide lietallhalogenide in Metalle

Dissoziation von komplexen Mineralien in einfache Verbindungen.

V/enn Erze oder Konzentrate in der normalen Weise zur Gewinnung des Hauptmetallbestandteiles verarbeitet werden, dann wird das Gangmaterial, welches gewöhnlich aus den Oxyden und Silikaten von Metallen wie Eisen, Aluminium und Magnesium besteht und welches einen hohen Prozentsatz des esamtgewicnts ausmachen kann;, als metallurgische Schlacke oder in anderer Form eines Abfallrückstandes gewonnen. Durch das hier beschriebene Verfahren können zusätzlich zu dem Hauptmetall größere Mengen mineralischer Verbindungen, Wertmetalle und Gan£,aineralien verändert und ii, reine Verbindungen mit kommerziellen feiert; überführt werden _P wie z₃B« AIoO,, FfeO, amorphes Siö_D oder metallisches Al und Mg₀

Die Brfimöuog wird pun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert _a

lsi den" Zeichnungen geigen;

Figo 1 ein Diagramm eitles typischen Entladungsverhaltens; Figo 2 eine sciiematische Ansicht einer Ausführungsform der

für das vorliegende Verfahren verwendeten Vorrichtung; "Figo 3 ©in Selieaa eiaes Systems, welches die Vorrichtung von

flg. 2 enthält;
Pig« 4 ©in schematischeü Fließdi^gFasan für eine Ausführungs-

fora des erfindungsgeoiäßen Verfahren; und Tig ο 5 ®in schematisches Pließdiagramm der Ausführiiiigsform von Figo 4 sait einigen elektrischen Einrichtungen.

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Wie bereits erläutert, befaßt sich die vorliegende Erfindung mit thermischen ^onen hoher Enthalpie. Die Erfindung wird insbesondere unter Bezugnahme auf Bögen hoher Intensität beschrieben., Bögen hoher Intensität unterscheiden sich von anderen Formen von Bogenentladungen, wie sie früher in der Technik verwendet wurden. Die verschiedenen Formen sind in Fig. 1 zusammengefaßt, welche ein Diagramm darstellt, das typische Entladungsverhalten in bezug auf Stromdichte und Druck/Feld-Stärke zeigt und welches auf der Veröffentlichung "Chemical Kinetics of Gas Reactions" von V.N. Kondratiev, herausgegeben von Addis on and Wesley 1964·» ba-™ siert. Derartige Bögen hoher Intensität werden bei sehr hohen Stromdichteη enthalten_s was im Gegensatz zu beispielsweise stillen Entladungen steht, die bei niedrigen Stromdichten erzeugt werden.

In den Fig. 2 und 3 ist ein Ofen gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit der damit verbundenen Hilfseinrichtung gezeigt.

Der allgemein mit 1 bezeichnete Ofen besitzt eine Reaktionskammer 2, welche vorzugsweise aus einem korrosionsbeständigen Material, wie z.B. rostfreiem Stahl hergestellt ist und in welche Elektrodenhalter 3 und 4- durch Gasdichtungsringe 3 Ψ und keramische Isolierscheiben 6, die sich in einem Deckel befinden, vorspringen. Die Elektroderhalter 3 und 4- werden vorzugsweise mit einem Medium über den Eintritt 7 und den Austritt 8 abgekühlt und sind in Abhängigkeit von der vorgesehenen Stromzuführung aus irgendeinem guten elektrischen Leiter, z.B. Wolfram, Kupfer-Tellur, Kupfer, Aluminium oder verschiedenen Kombinationen daraus, hergestellt. Die Elektrodenhalter 3 und 4- können sowohl vertikal als als horizontal justiert werden, um während des Betriebes den Elektrodenabstand aufrechtzuerhalten. Graphitelektroden 9 sind in den Haltern 3

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und 4 durch bekannte Mittel, wie z.B.Klammern oder Schrauben, befestigt, und währerrQ des Betriebes verdampfen die Spitzen der genannten Elektroden unter einem Selbstreinigungsvorgang und liefern auch Kohlenstoff, der als Reduktionsmittel für die augeführten Materialien dienen kann oder einfach als Kohlenoxyd entweichen kann. Graphitelektroden sind für diesen Zweck am geeignetsten, aber in gewissen Fällen könnten auch andere Elektrodenmaterialien verwendet werden, die die beschriebenen Reaktionen nicht verunreinigen oder stören. Energie wird den Elektrodenhaltern über Leitungen 10 und 11 von einer (nicht gezeigten) Energiequelle zugeführt. Gemäß der Erfindung werden entweder Gleichstrom- oder Wechselstromquellen verwendet, was von der Art des zu behandelnden Materials, der speziellen Elektrodenform und der zur Verfügung stehenden Energiequelle abhängt. Bei dfer in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wurde eine Wechselstromquelle als geeignet gefunden, die in zweckmäßiger Weise 55 Volt und 1150 A mit 400 Hz abgab. Bei dieser Energiequelle wurde gefunden, daß Schwierigkeiten, die bei der Aufrechterhaltung eines stabilen Bogens mit einem für die Einführung des Materials geeigneten Elektrodenabstand angetroffen wurden, zumindest teilweise dadurch beseitigt werden konnten, daß ein Hochfrequenzstrom hoher Spannung und niedriger Stromstärke dem Hauptstrom überlagert wurde. In typischer V/eise kann ein 6 kw 5 mHz-utrom verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Teil eines Trägergases vorionisiert werden, bevor es zwischen den Hauptelektroden 9 hindurchläuft, wodurch ein kontinuierlich leitender Weg für die Hauptenergiezuführung sichergestellt wird. Das genannte Trägergas w'ird zweckmäßigerweise in einer Vorionisierungseinheit, die ebenfalls im 'Deckel 12 befestigt ist, vorionisiert. In Fig. 2 ist diese Einheit der Zweckmäßigkeithalber oberhalb der Elektrode. 9 angeordnet, aber es wird darauf hingewiesen, daß dieser Ofen in einer horizontalen Ebene wie auch in einer vertika-

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len Ebene betrieben wurden kann.

Die Vorioni^ierun^seinheit 14 besitzt einen geerdeten Kontroll· kopf 17, der in einer keramischen Scheibe b befestigt ist, und mit einer äußeren Wasor-.rkühlschlangti 18 ausgerüstet ist. Eine ringförmige wassergekühlte Llektrode 19, die vorzugsweise aus V/olfrara, besteht, bildet das untere Ende des Kontrollknopfes 17. Eine Elektrode 2O₃ die ebenfalls vorzugsweise auo Wolfram bestent, ist in einem Halter 21 vertikal über dem Ring der genannten Elektrode 19 befestigt und mit einem Höhenjustierungsknopf 22 ausgerüstet, der den Halter 21 in mit einem Gewinde versehenen Teil 23 dreht, um die Lage der Elektrode 20 zu justieren.Energie wird der Elektrode 20 über eine Leitung 24 von einer nicht ge ;eigten Energiequelle zugeführt. Ein Bogen wird zwischen den Elektroden 19 und 20 geschlagen, und ein Gas, vorzugsweise, aber nicht unbedingt ein inertes Gas, wird durch die . Bogenzone 25 vom Einlaß 2G eingeführt und erzeugt ein Plasma 30 niedrigerer Intensität, Argon oder Stickstoff sind besonders geeignete Gase für die Vorionisierungseinheit. Eine Kühlung mit einem Medium wird der Elektrode 19 über einen Eintritt 27 und einen Austritt verschafft. Wenn die Bogenzone 25 stabilisiert itt, dann wird ein Trägergas für das Hauptplasma zwischen die Elektroden 9 durch die Eintritte 29 zu dnn, Vorionisierungsplasma eingeführt. Der voriunisierte Gasstrom ;0 wird oberhalb der

Hauptelektroden fokkusiert und die teilweise ionisierten Gp.se werden in den Hauptbogen 15 hoher Intensität hineingetragen, der zwischen den Elektroden-spitzen 9 erzeugt wird. Wenn der Vorionisierungsplasmastrom 30, der Hauptbogen 15 und die Schwanzflamme 16 stabilisiert sind, dann kann die Erzbeschikkung gestartet und über die Eintritte 29 in den Ofen eingeführt werden, wobei sie mit dem Plasmaträgergas hoher Intf-n¹--' tat gemischt ist, welches inert sein kann, welches ^ber bevorzugt ein Reaktionsstoffgas, wie z.B. Erdgas, Luft oder Wasserstoff, ist. Erz oder andere feste oder flüssige Keakti-

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onsstoffe werden in einem herkömmlichen Zuführungstrichter gelagert, der mit einer herkömmlichen. ^ufü^rung ausgestattet ist, der das Beschickungsr.aterial aus de κι Trichter mit einer stetigen, kontrollierten und bestimmten Geschwindigkeit abzieht.

Nach dem Durchgang durch das vorionisierte Plasma 30 niedriger Intensität, den Hauptbogen 15 und die Schwanζflamme 16 werden die Reaktionsstoffe in der lieaktionskammer 2 abgekünlt. Die Kammer 2 besitzt einen Teil 35 mit parallelen Seiten und einen sich kegelstumpfformig verjüngenden Abschnitt 36 und kann eine innere und äußere Kühleinrichtung aufweisen, wie z.B. Wasserspray oder Kühlgasstrahlen (nicht gezeigt), um die Teraperatur in der Reaktionskammer auf verschiedenen Werten zu halten. Es ist nötig, daß die Reaktionskamnier ein ausreichendes Volumen aufweist, so daß es die Plasmaflamme 16 aufnehmen kann und daß es eine ausreichende Verweilzeit für die Beendigung der Reaktionen und für die Bewirkung einer ausreichenden Abkühlung erlaubt« Sin nerköianilicher Hochlei., tun naßwäscher 38 (Fig. 3) kann direkt mit άαπι Austritt 37 der Reaktionskammer verbunden werden. Dieser Wäscher busitst einen dreifachen Zweck; Er führt Warne aus dem ausströmenden Material (sowohl gasförmig als auch fust) ab, sammelt feste Produkte und nimmt lösliche* Produkte der chemischen Reaktionen

aufe Gegebenenfalls kann ein zusätzlicher Sarurae!kreislauf verwendet werden, der einen magnetischen Separator (schemt;-tisch bei 40 angezeigt) und ein Sackhaus 42 aufweist.

Bei der in den Fig. 2 und 3 ge^6 igten Aueführun_tjsform wird ein einziges Elektroöenpagir verwundet, aber für einen Fachmann ist es selbstverständlich, daf: mehrere Elektroden verwendet werden können. Grundlegend ist der Betrieb solcher Ausführungsformen der gleiche wie derjenige bei Fig. 1 und und er kann jedenfalls mit einer Gleichstrom- oder Wechselstromquelle durchgeführt werden.

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Beim Betrieb wird das Besdiickungsmaterial, wie z.B. ein Erz, dadurch aufbereitet, daß die Teilchengröße derart herabgesetzt wird, daß 100 '/> durch ein Sieb mit 30 mesh hindurchgeht. Dies kann durch eine Standardurzaufbereitungstechnik erfolgen. Daran schließt sich eine vollständige Trocknung an.

Die aufbereitete Beschickung wird in einem Beschickungstrichter 51 gelagert, der eine gleichförmig gesteuerte Austrittsgeschwindigkeit aufweist, durch ein System von Drehventilen 32 oder ähnlichen Vorrichtungen gemessen, die als Gasdichtung dienen, um ein Zurückblasen von Ofengasen zu verhindern, und dann in eine Mischvorrichtung 3^ eingeführt, wo sie mit einem Trägergas gemischt wird, das über die Leitung·33 eintritt. Das Trägergas kann verhältnismäßig inert sein, wie z.B. Stickstoff oder Argon oder es kann einer der Reaktionstfcilnehmer sein, wie z.B. Chlor, Kohlenmonoxyd, Luft oder Sauerstoff, was von dun gewünschten Keaktionen abhängt. Bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Apparatauüführungsformen werden die Beschickung und das Trägergns über Eintritte ^'9 in die Gasflamme 30 eingespritzt, die durch die Vorionisierungseinheit 14- erzeugt wird, welche in zweckmäßiger V/eise eine gewöhnliche Wechselstromplasmafackel ist, die in typischer Weist eine Flamme von ungefähr 6 mm Durchmesser und 25 mm Länge bei einer 10 KW-Energiequelle ergibt.

Die Beschickungsmaterialien werden so in einem teilweise ionisierten Gasstrom suspendiert, der dann in die thermische Zone hoher Energie des Hauptbogens 15 und der Schwanzflamme 16 eingeführt wird, welche durch Überbeanspruchung von Graphitelektrodeη 9 erzeugt werden, die an einer Energiequelle (nicht gezeigt) von 400 Hz angeschlossen ist. Es wurde gefunden, daß der vorionisierte Gasstrom erwünscht ist, um einen elektrischen Weg zwischen den Graphitelektroden

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aufrechtzuerhalten, d#ß aber, wenn der Elektrodenraum vergrößert wird, um beispielsweise die Beschickung zu erhöhen, der 'Strom abbricht und der Bogen auslöscht. Um dies zu verhindern, und um einen kontinuierlichen Betrieb des Bogens sicherzustellen wird ein Strom von 5 Mega-Hertz aus einem Oszillator an die Graphitelektroden 9 angelegt. Dieser Strom hoher Spannung und niedriger Stromstärke ergibt einen immer anwesenden ionisierten Weg zwischen den Elektroden für den Strom mit 400 Hz. Alternativ kann tin Gleichstrom verhältnismäßig niedriger Spannung an den Elektroden 9 angelegt werden, in v/eic. hem Falle der überlagerte Hochfrequenzstrom unnötig ist, um ein Erlöschen des Bögens zu verhindern. Andere

Verfahren zur Stabilisierung des Bogens bieten sich einem Fachmann auf diesem Gebiete von selbst an. Die Energiezuführung zu den Elektroden 9 kann über einen großen Bereich variiert werden, und der Elektrodendurchmesscr kc.nn ebenfalls mit der Energieaufnahme verändert werden, um einun Strom hoher Dichte an den Elektrodenflächen aufrechtzuerhalten, der ausreicht, eine positive Widerstandscharakteristik am Hauptbogen 15 zu erzeugen. Wenn Mehrfachele-ktroden verwendet werden, dann kann eine Vorionisierung des 'Trägergases und-eine Vorerhitzung der Beschickung unnötig sein, und deshalb kann in einigen Fällen, die Vorionisierungseinhe'it weggelassen

werden. In ähnlicher Weise muß es nicht unbedingt nötig sein, dem Hauptbogenstrom einen Strom zu überlagern, um den Bogen zu stabilisieren.

Wie es einem Fachmann aus dem Gebiete der Plasmatechnik· bekannt ißt, kann die Schwanzflamme, die in einer Plasmafackel hoher Intensität unter Verwendung von sich verbrauchenden •Elektroden erzeugt wird, bei 50 KW bis zu 46 cm oder langer sein, was von der verfügbarenEnergie abhängt, und sie kann an der Basis SOOObis 10.000⁰G heiß sein. Die Flamme besitzt

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eine verhältnismäßig niedrige Geschwindigkeit, und deshalb ißt ^s möglich, extrem lange Verwfc.il/citei. i'ür die durch die Flamme hindurchströmenden Materialien zu erzielen. Weiterhin kann der Ionist.tionsgrad in der ;'>chwanzf lamme eines Plasmas hoher Intensität bis zu 10 bis 40 % betregen, was im Gegensatz zu Bögen niedriger Intensität steht, wo uie Ionisation kaum 5 % überschreitet. In diesem hoch cncrgt- tische η Zustand rekombinieren sich die freien Ionen.gemäß den normalen Gesetzen der Kinetik und der Thermodynamik, wobei sie versuchen, den niedrigsten Energiezustand zu erreichen. Einige Reaktionen können in der Plasr..azone sehr hoher Temperatur stattfinden, aber andere können erst dann stattfinden, wenn sich die Reaktionsstoffe unter die Dissoziationstemperatur des gewünschten Produktes beim Verlassen der ^one hoher Enthalpie abkühlt. In vielen Fällen kann das freie fie tall gebildet, während in anderen Fällen einfache Metallverbindungen aus komplizierteren Ausganrsr..aterialien gebildet v/erden, die dann durch otandardpyrome fcallurgii.che oder hydrometallurgische Verfahren extrahiert v/erden können. In weite-τ re η anderen Fällen kann eine ΓΌ tallverbindung gebildet werden, die einer v.'f.iteren Behandlung durch die Plasmazone unter unterschiedlichen Bearbeitungsbedingungen besser zugänglich ist, um das freie Imc tallhexzustellen. Dies ergibt ein Zweistufenverfahren.

Die Plasmaschv/anzflamm^ des Böge ns hoher Intensität wird in die Reaktions- und Kühlkammer 2 gerichtet, wo eine kontrollierte Abkühlung r.iit Hilfe äucserer oder innerer Wassersprays (nicht gezeigt), Kühlgasstrahlen odur andere Einrichtungen erreicht werden kann. Viele erwünschte Reaktionen veiylaufen, wenn die Reaktionsstoffe auf ungefähr 11CO⁰C abgekühlt sind, aber diese Temperatur hängt weitgehend von den jeweils verwendeten Reaktionsstoffen ab, und ein Kühlen ist

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wie bereits festgestellt, nicht ir: allen Fällen wesentlich. Die Ofenprodukte, ob sie nun fest oder gasförmig sind, strömen direkt aus der Reaktionskammer aus und können, wiu es in den Fig. 4 und 5 näher geneigt int, welche Fließdiagramme des Verfahrens darstellen, in einer Reihe von Haßwäschern oder anderen herkömmlichen Staubsamrnelvorrichtungen gesau- - mel-t werden.Die Lösungen und Feststoffe, die aus dem Gusbehandlungssystem, gewonnen "werden, werden zur Gewinnung von Wertmetallen in Form raffinierter Metalle oder verkaufsfähiger Verbindungen durch herkömmliche metallurgische Techniken bearbeitet.

Beispiel 1

In der hier beschriebenen Versuchsreihe wurde ein Auslnugrückstand von Sherritt-Gordon Minjies Ltd. als Rohmaterial verwendet. Der Rückstand ist ein verhältnismäßig kompliziertes Abfallprodukt, das bei der Druck.nuslaugung eines Ni-Cc-Kon»- zentrats entsteht, und das noch gebundenes Nickel und Kobalt in einer Form enthalt, die bisher als nicht-aufarbeitbar gegolten hat.

• Tabelle 1

Repräsentative Analyse des Auslaugrückrtandes

Nickel (Ui) * 0,85 rf

Kobalt CCo) 0,1Q rf

Kupfer (Cu; 0,13 k

■(insgesamt)- (Fe) 47,48',:;

Schwefel (O) 10,67 fr

(insgesamt)

Kohlenstoff (C) 2,35 Jo

Säureunlösliches (SiO₀ etc.) 21,90 %

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Vor jedem Versuch wurden der Ofen (wie er in Fig. 2 gezeigt' ist), die Staubsar.imelcinheiten und alle Innenoberflächen sorgfältig gereinigt, um eine Verunreinigung zu verhindern, und um Standardbedingungen sicherzustellen. Das Beschickungsmatcrial wurde in den Beschickungstrichter eingewogen. Die 400 Hz-Generatoren für die Vorionisierungs- und Haupteinheitisn wurden angeschaltet und synchronisiert. Die Vorionisierungseinheit wurde dann ein_teschalttt, wobei gewöhnlich drei der 400 Hz-Motorgeneratortn verwendet wurden und Argongas als Plosniar.icdium verwendet wurde. Nixhdem dieser Betrieb stctbil war, wurde die Hc.uptionisierungscinheit eingeschaltet, wobei im allgemeinen sieben 400 Hz-Motorgcneratorcn und Luft, btickstoff oder Wasserstoff als Plasma und Reaktionsstoffgase verwendet wurden. Nachde!.i ε ich der Betrieb stabilisiert hatte', wurde der ^uführer gestartet und mit einer bestimmten Geschwindigkeit betrieben, bis eier Trichter leer war. Nach Beendigung desVersuches wurden alle trockenen Materialien aus der gesamten Vorrichtung gesammelt, in Proben eingeteilt und gewogen, und das 'äschorlösungsvolumcn wurde gernessen.Die Lösung wurde über !!acht absitzen gelassen, und das feste Material wurde durch Filtration abgetrennt.

Vcroucti_2

Verarbeitete Beschickung 4^40 g

Zuführgeschwindigkeit ·4^4 g/min.

Gas zur Ionisicruncseinhcit . Argon mit 0,28

NmVst (annähernd) GfS zum Hauptbo^en CH^ (Erdgas) mit

4,20 NmVst Energieaufnahme 60 KW

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Tabelle 2

(siehe Seite 17a)

Die festen üfenprodukte, die iu Sackfilter auf gefangen wurden, wurden sorgfältig gesammelt und 50 g wurden 16 Stunden bei Raumtemperatur in einem offenen Behälter mit 100 cm Animoniumhydroxy (28 % ΉΗ>) und 25 g Ammoniumcarbonat ausgelaugt. Diese Behandlung zeigte-, daß 66 $ des Nickels, bezogen ciuf die Beschickung, aus dem behandelten Material durch ejrt einfache Aus 1...U^₁Stufe (Auslaugstufe ohne Druck) extrahiert werden konnten. Es wird darauf hingewiesen, daß das Ausgangsmaterial ein Nickelrückstand, der unter Druck ausgelaugt worden war, ist, und deshalb sind die obigen Resultate äußerst günstig und zeigen, daß der Durchgang durch die Zone hoher Enthalpie eine weitgehende Löslichkeit der Nickelwertstoffe in dem unter Druck ausgelaugten Rückstand ergab. In einem Parallelversuch wurde die Wirksamkeit der Behandlung überprüft, wobei ähnliche Auslaugtests mit dem unter Druck ausgelaugten

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Tabelle 2

Die durch das Sackfilter zurückgehaltenen Ofenprodukte Annähernd metallurgische Bilanz

ο ο (O OO

Material	g 4540	Fe	g 1948	Ni	g 34	Co	% 0,19	g 9	S	% 11,7	g 531	unlöslich	g 804
Beschickung	3859	% 42,9	1834	% 0,75	33	0,19	7	10,7	413	% 17.7	844
Gesamtes Produkt	681	47,5	-114	0,85	-1		-2		-118	21,9	+40
+ unerfaßt

CD

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Rückstand ausgeführt wurden. Hierbei wurden unter den besten Laboratoriumsbedingungen nur 23,7 % des Nickels in Lösung gebracht.

Weitere Versuche wurden ausgeführt, um die Wirkung anderer Reaktionsstoffe, die in der Folge angegeben sind, zu bestimmen.

Versuch 2

Dieser Versuch wurde ausgeführt, um zu bestimmen, ob die Nickelwertstoffe chloriert werden konnten. Hierbei wurde kein Ghlorgas in die Plasniazone eingeführt, sondern Natriumchlorid wurde dem Beschickungsmaierial zup^esetzt.

Versuch H-8 Arbeitsdaten

Verarbeitete Beschickung 8172 g (einscialiel>lich

2,5 S& NaCl)

Zuführgeschwindigkeit 450 g/min.

Gas zur Vorionierungs- ■>

einheit Argon mit 0,28 Hm /st

Gas zum Hauptbogen * Stickstoff mit 4-,2O Knr/st

Energie zum Hauptbogen 50 V, II50 A, 4-00 Hz

Die Ofenprodukte strönfcen direkt zum Wäscher.ν Die Resultate sind in Tabelle 3 angegeben.

Aus diesen Resultaten ist «rsientlich, daß ungefähr 75 ti der Beschickungsraaterialien entweder im Wäscher als Feststoffe oder als Staub an Boden der Reaktionskammer gesummt:It wurden.Ein jedes der Produkte wurde eingesammelt und wie vorher einer Aranioniunihydroxydauslaugung unterworfen. Eine- lückelbilanz zeij;t die V/irkung der FlascabeLandlung auf die Auslr.ugeigtnschaften der Produkte.

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Tabelle 3

(siehe Seite 19a)

Nickelbilanz	*	Nickel in g	65	Beim Auslaugen mit
Fraktion		8.	NH^OH in Lösung ge
	*	13	gangene Menge _ή in g
	35
Probe	5	0,27
Schlacke	—	2,14
Staub	4	2,10
Feststoffe		5,01
Lösung	—
Gas
nicht erfaßt

65

9,52

In Lösung gegangen 15 #

Bei der Araraoniumcuslaugung aus der unbehandelten Probe H-S

in Lösung.gegangene Menge 26 ^lfo

-19a-

0 0 9 8 17/1618

BAD ORIGINAL Tabelle 3

Na
31·
Rest

Beschickung

41,3

0,79

0,l6

0,05

11,24

3375

915

109

167

3524

8172

Schlacke Staub

Produkte

Wäscher- Wäscherfeststoffe lösung

Gas

446

1,45

58
10

909

6io

2,18

92 15

N.A. 624

1357

2238

8,34 N.A. 433

2047 4761

Differenz

92,0	162	11
5,0		- 4
0,9		—
0,5	162	- 2
170	324	__
88	4
162	- 5
356	49
874	53

to

O
I

In diesem Falle machte die spezielle NaCl-Behandlung die Nickelwertstoffe im Rückstand nicht durch eine einfache Aus-'laugungstechnik besser extraliierbar.

Versuch 3

Ein weiterer Versuch wurde ausgeführt, wobei Wasserstoff als Heaktionsgas in der Hi.uptbogeneinheit verwendet wurde. In dieser.. Fallt, wurde der Atmosphäre kein Chlor zugesetzt.

Arbeitsdaten

Verarbeitete Beschickung

Zuführgeschwindigkeit G;.:s zur Vorionisicrung3cinheit Gas zum rfauptbogen

Energie zum Hauptbögeη Resultate siehe Tabelle 4.

5618 g

Sherritt Gordon Residue 490 g/min.

Argon mit L,28 IJrrr/st.

Wasserstoff mit 4,20

V, 1150 A

Tabelle

(siehe Seite 20 a)

-20a-

09817/1618

BAD ORIGINAL

Tabelle 4

O O

OO

α»

	Beschik- kung g	Schlak- ke	Staub A	Staub B	Produkte Staub im Wäscher- Sack feststof fe	12	WaseheΓ ΙΟ sung Gas	7	Diffe renz
Fe	2337	150	1089	485	160	9 0,16	1,3	132	-439
Ni	47	2,78	20,97	9,65	3,	0,5	0,12	566	-9,42
CaO	174	7	58	18	6	2.34	I⁸	705	-59
S	617	36	255	115	56	10,23	20	——
Rest	2443	116	1074	377	71	25,23	59,5	-169
	5618	312	2497	1005	297	99	-677

ro '

cn cn

18U557

- 3* - X

Auch hier ist ersichtlich, daß ein beträchtlicher Antei des Beschickungsmaterials so stark durch den Durchgang durch den Bogen beeinflußt wurde, .daß es in ein Gas oder in derart feine Partikelchen überführt wurde, so daß es nicht im Rückgewinnungssystem zurückgehalten wurde. Die Anmelderin betrachtet dies ■ als ein überraschendes und sehr bedeutendes Merkmal. Nach dem Durchgang durch die Bogenzone wurden die verschiedenen Produkte aus verschiedenen Teilen der Vorrichtung gesammelt und einer Ammoniakauslaugung unterworfen, wobei die folgenden Resultate erhalten wurden. ■

Nickelbilanz

Fraktion Nickel in g Durch die Ammoniakauslaugung in Lösung gegangene ' .. Menge in g

Ausgangsprobe 47 -12,31 g · 26,19 # Schlacke 2,78 0,49

Staub A 20,97 3,69

Staub B 9,65 1,65

Dunst 3,90 0,73

Lösung 0,12 0,12

Lösungsfeststoffe 0,16 0,02

Unerfaßt 9* 4-2 . 9 ,42

4-7,00 16,12 * 34,26 %

Wie die Ausgangsprobe zeigt, können nur 26,19 % der Nickelwertstoff c durch eine Ammoniakauslaugung gewonnen werden. Nach der Bogenbehandlung können bis zu 34,26 % gewonnen werden. Die Bogenbehandlung ergibt eine erhöhte Löslichkeit des Nickels in dem unter Druck ausgelaugten Rückstandmaterial..Dieses Resultat hängt natürlich von der Annahme ab, daß der "nichterfaßte" Teil in der Tat in Form eines Gases vorliegt, welches leicht behandelt werden könnte, wenn ein aufwendigeres Gewinnungssystem, das auch Gase auffangen kann, verwendet wird.

00 9 8 17/1BI8

18U557

Beispiel 2

In dem hier beschriebenen Versuch wurde ein ähnliches Verfahren wie in Beispiel 1 angewendet, wobei Tulameensand als Ausgangsmaterial gemeinsam mit einem NaCl-Zusatz als Alternative zur Verwendung von Chlorgas als Träger verwendet wurde.

Das Tulameenmaterial ist eine Flußablagerung·, deren Korngröße von Kiesel bis feiner Sand und Ton reicht. Jüngere Versuche unter Verwendung von Atomabsorptionstechniken haben gezeigt, daß dieses Material als Wertstoffe Gold, Silber, Platin und andere Metalle der Platinguppe enthält.

Diese Wertmetalle kommen zum Teil als sehr fein verteiltes freies Metall, zum' Teil/in einer Matrix aus Magnetit und/oder Chromit ausgefallenes freies Metall und, wie angenommen wird, zum Teil als mineralogische Komplexe vor.

Es gibt auch Anzeichen, daß diese Sande Wertstoffe in anderen schweren Mineralien, wie z.B. Euxenit, Columbit, Monazit, Rutil, Ilmenit, Chromit, Magnetit usw. tragen. Durch bekannte Erzaufarbeitungstechnikeή kann ein komplexes schweres Konzentrat gewonnen werden. Dieses komplexe Konzentrat durch herkömmliche extraktive metallurgische Techniken derart aufzuarbeiten, daß die Metallwertstoffe, optimal gewonnen werden, würde äußerst schwierig, zeitraubend und teuer sein. Dissoziation der komplexen Mineralien in einer Zone hoher Energie eines Plasmas und die Umwandlung in einfachere Verbindungen auf einer kontinuierlichen Basis bietet den Metallurgen ein einfacheres Verfahren zur Gewinnung einer größeren Menge des enthaltenen Metalls an.

Die verarbeitete Sandprobe hatte eine solche Korngröße, daß sie ungefähr 100 % durch ein Sieb 30 mesh hindurchging. Die

-23-

00981 7/1 S18

18U557

Analyse war wie folgt:

Kieselsäure	(SiO₂)	33,13 %
Eisen	(Fe)	24,05 #
Kalk	(CaO)	5,4-2 $
Magnesiumoxyd	(MgO)	5,57 %
Aluminiumoxyd '	(Al₂O )	7,35 %
Schwefel	(S)	Spur
Watriumoxyd	(Na₂O)	3,75 %
Gold	(Au)	0,11 Unzen/Tonne
Platin	(Pt)	0,7 Unzen/Tonne

Diese Probe wurde in den Beschickungstrichter zusammen mit einem 10 ^-igen Zusatz von NaCl eingebracht, welcher ausreichend Chlorionen für die gewünschte Reaktion erzeugte. Alternativ könnte Chlorgas als Träger verwendet werden.

Das Vorionisierungsplasma ^O wurde erzeugt, indem ein Bogen zwischen den Elektroden 19 und 20 geschlagen wurde, wobei eine 10 KW-Wechselstromquelle aus drei Motorgeneratoren 53 verwendet wurde. Argon wurde unter Druck über den Einlaß 26 als Vorionisierungsplasmagas eingeführt. Nachdem der Vorionisierungsplasmabogen stabilisiert war, wurde Luft über den Eintritt 33 und die Eintritte 29 eingeführt und der Hauptbogen 15 würde zwischen den Elektroden 9 geschlagen, wobei über einen Isoliertransformator 55 Energie von 55 V 1150 A 4-00 Hz von sieben Motorgeneratoren 54- verwendet wurde. Ein Wechselstrom von 5 rnHz aus einem Oszillator 56 mit hoher spannung und niedriger Stromstärke wurde dem ^uauptstrom überlagert, um den Bogen zu stabilisieren. Nachdem das ganze System stabilisiert war, wui?- de der Zuführer 57 im Trichter 31 angeschaltet, und das Edelmetalle enthaltende Material wurde durch die Drehventile 32 zur Mischvorrichtung 34- geführt, wo es innig mit dem Suspendierungsträger (Luft), das aus dem Eintritt 33 kam, gemischt

-24-

00-9817/1818

BAD ORJGin_Al

18 H 557

und zu Eintritte 29 geführt und dann in eine Bogenzone 30 eingespritzt wurde, wo das feste Beschickungsmaterial und das Trägergas, in diesem Falle Luft, auf eine hohe Energie gebracht wurden. Der Strom aus Gas und Feststoffen wurde dann zwischen die Elektrodenspitzen 9 hindurchgeführt, die so eingestellt waren, daß ein maximaler Durchgang von Material ohne Erläachen des Bogens gestattet wurde« Es wurde gefunden, daß eine Zuführgeschwindigkeit von 330 g/min, bei einem Elektrodenabstand von 6,3 mm und bei einer Stromzuführung von 60 kVA 400 Hz erreicht werden konnte, wobei ein 6 KW 5 mHz-Strom überlagert wurde. Die festen Materialien, die in dem Reaktionsgas suspendiert waren, wurden mindestens teilweise während des Durchgangs durch die Zone hoher Intensität und den Schwanzflammenplasmastrom 16 dissoziiert und in der Reaktionskammer 2 abkühlen gelassen, so daß die chemischen Reaktionen stattfinden konnten. Etwas Kühlgas wurde in die Reaktionskammer eing^blasen, um eine Kontrolle der Temperatur in der Kammer zu bewirken. Die Reaktionsprodukte wurden aus dem herkömmlichen Wäsdher 38 gewonnen. Die Analyse war wie folgt.

Analyse der Produkte

	Schlacke	Staub	Wäscherfes	t- Wäscher-
			stoffe	lpsunß
Kieselsäure (SiO₂)	30,18 %	30,42 %	38,93 #	86 ppm
Eisen . (Fe)	29,51	28,25	25*, 11	45
Kalziumoxyd (CaO)	5,20	5,12	4,72	21
Magnesiumoxyd(MgO)	5,4-7	5,52	5,86	25
Aluminiumoxyd(Al₂O,)	6,20	4,40	6,75	132
Schwefel (S)	0,61	0,86	1,31	195
Hatriumoxyd (Na₂O)	2,50	3,68	1,25	430
Gold v				0,08
Platin				0,3

-25-

009817/1618

18U557 -a* - M

In der folgenden Tabelle 5 sind diese Ergebnisse aufgeschlüsselt, so daß die Mengen in g zu sehen sind, welche in den einzelnen Abschnitten gewonnen wurden.

Tabelle

(eiche Seite 25a)

Aus den Resultaten dieses Versuche ist ersichtlich, daß beträchtliche Änderungen während des Durchgangs durch die ^one hoher Intensität etattgefunden haben. Eine große Menge SchTnkke, aus der alles flüchtige Chlor entfernt worden ist, wird gemeinsam mit einer f-j^nge Staub ;μ bildet, der das Materiell darstellt, welches nicht durch die Zone hoher-Intensität hindurchging oder mindestens nicht merklich beeinflußt wurde.

-26 -

009817/1618

BAD ORIGINAL Tabelle 5

ep OO

CD

ro

On I

	Beschik- kung % g	921	Schlak- ke	Staub	Produkte	Wäscher lösung	Gas und nicht er faßtes	Fehlbe trag fo
	24,05	1268	67	177	Wäscher sumpf	9	558	60,3 %
Fe	33,13	208	69	190	113	8	826	65,1 fo
SiO₂	5,42	213	11	32	175	3	141	67,8 fo
CaO	5,57	286	12	34	21	3	137	64,3 *
MgO	7,35	160 246	14	28	27	15	198	69,2 $>
Al₂O₃		--	4,3	17 N.A.	31	64 130	69 116	43,1 fo
Natri um Chlor	Spur	351 E	1,4	5,6	5	39	52
S		177	19 E	71 E	5,9	78E	140E
°2		383O	₂₉	_m	43E	3	46
Unbe- cannt		O,.O9l83g	227	638	₂₉	352	2163
		0,0144 g			450	0,06 g
Platin						0,0log
JoId

OO cn

" . 18U557

-· 30

Aufgrund der konstruktion der Vorrichtung ergab sich eine gewisse Menge Staub aus einem Material, das von den Elektroden abprallte und nicht durch die Zone hoher Intensität fiel. 'Der Was ehe rs chi amm stellt Material dar, aus unlöslich ist, das aber ausreichend grob ist, so daß es im Wäscher gefangen wird; es ist hauptsächlich der Rückstand aus den Silikatsanden der Beschickung. Die Wäscherlösung stellt ein Material dar, das durch den Bogen hindurchgegangen und löslich gemacht worden ist. Es wird darauf hingewiesen, daß sehr große Prozentsätze des Beschickungschlorgases in der Wäscherlöeung erscheinen, und infolge dessen kann gesagt werden, daß

P eine beträchtliche Chlorierung der Sande stattgefunden hat. Es wird, weiterhin darauf hingewiesen, daß die Edelmetalle Gold und Platin in der Wäschcrlösung auftreten. Gold liegt in der Tat in einem Ausmaß von mehr als 100 i> der Analyse des Ausgangsbeschickungsmaterials vor, eine Diskrepanz, die nur mit einer Ungenauigkeit während des Analyseverfahrens erklärt werden kann. Platin erscheint in einer Menge entsprechend 65 % des Platins in der.analysierten Beschickung. Die Anmelderin betrachtet es als bedeutend, daß eine selektive Chlorierung der Edelmetalle beim Durchgang durch den Bogen stattgefunden hat. Ein beträchtliches Gasvolumen wurde bei den Reaktionen erzeugt, Es kann beobachtet werden, daß eine-

_k beträchtliche Differenz vorhanden ist, v.'c-nn man die eingebrachten Materialien mit den erhaltenen Materialien vergleicht. Diese Differenz besteht entweder aus einem Gas oder aus sehr feinen Teilchen, die im Bogen gebildet werden und die nicht durch den Wäscher gefangen werden und im Abzugsystem verloren gehen. Dies hat seinen Grund darin, daß das verhältnismäßig grobe Beschickungsrnaterial auf eine Korngröße - verringert worden ist, die zu klein ist, als daß es in einem verhältnismäßig wirksamen Gaswaschsystem aufgefangen wird. Es ist klar, daß durchgreifende Änderungen bewirkt wurden.

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Das wichtigste Resultat der obigen Versuche liegt darin, daß die Edeliaotallwcrtstoffe iiu getesteten Alluvialsand, die bisher schwierig zu gewinnen Waren, in Gegenwart großer Mengen Eisen und anderer Metalle im Lrζ Leim Durchgang durch die beschriebene Vorrichtung, von einer unlöslichen in ein«- lösliche Form umgewandelt worden sind. Wenn man die Versuchsergetinisse, die in allen obigen Versuchen erhalten wurden, betrachtet, dann erkannte man, daß απ neues und äußerst brauchbares Vorfahren zur Behandlung von Erzen entwickelt worden ist. Durch dieses Verfahren wurde Nickel in komnu.rziell attraktiven Mengen aus Rückstanden gewonnen, die vorher schon mit dem wirksamsten Verfahren, das den Metallurgen zur Zeit bekannt ist, behandelt worden iüt, nämlich die Druck-uslaugung für die Extraktion von Nickel. Weiterhin wurden Edelmetalle (Gold und Platin) aufgrund des Wirtsniaterials durch eine ^onc hoher Enthalpie mit NaCl als ausgewähltem Reaktionsstoff in eine Form (wasserlöslich) überführt, die viel leichter durch herkömmliche Verfahren aufgearbeitet werden kann, als es der Fall ist, wenn das gleiche Wirtsmc.terial durch die normalen metallurgischen Techniken.verarbeitet

ird. Gleichzeitig werden andere i.ttalle mit kommerziellem Wert, von denen berichtet wurde, daß sie in den Wirtsuaterialien als komplexe schwere Mineralien variieren, ebenfalls gewinnbar gemacht. Zusätzlich zu ui<_seri Gewinnungen kann das vorließende Verfahren für viele andere metallurgische kcaktionen angewendet werden, wie sie eingangs in dieser Beschreibung aufgeführt wurden.

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BAD

Claims

Patentansprüche

18U557

1. Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung eines fließfähigen nicht gasförmigen Matorlals, insbesondere von r-'etallerzen Konzentraten und Rückständen - beispielsweise zur Abtrennung von Metallverbindungen aus anderen Verbindungen - , dadurch gekennzeichnet, daß das fließfähige Material kontinuierlich durch eine in einer kontrollierten Atmosphäre aufrechterhaltenem Lichtbogen hin durchgeführt wird und daß anschließend das dadurch wärmebehandelte fließfähige Material einer Abkühlatmosphäre ausgesetzt und in einer Sammelzone gesammelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fließfähige Material entlang der Achse des in eine Ifingliche Form geblasenen Lichtbogens hindurchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Z₉ dadurch ge· · kennzeichnet, daß das fließfähige Material vor dem Hindurchführen durch den Lichtbogen in einen Trfiger^as suspendiert wird.

^. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das in einem Trägergas suspendierte fließförmige Material vor dem Hindurchführen durch den Lichtbogen vorionisiert wird.

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BAD ORIGINAL

5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kontrollierte Atmosphäre im Bereich des Lichtbogens aus Chlor, Wasserstoff» Sauerstoff, Erdgas oder Luft besteht .

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine eine kontrollierte Atmosphäre enthaltende Kammer (2) vorgesehen ist, in welcher zwei in einem vor{?e_£";ebenen Abstand angeordnete, mit Stromzuführungeeinrichtungen (ic, 11) versehene Elektrode (9) und ein» Eintrittseinrichtung (29) für die Einführung des fließfähigen Materials angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dad die Elektroden (9) aus einem kohlenstoffhaltigen Material bestehen.

S. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g ,· k e η η zeichnet, daß die Eintrittseinrichturtg (29) einen ersten Ast Ol# 32) für die Einführung dee fließfähigen Materiala un<5. einen zweiten Ast (33) für dl· Einführung des Trägergases aufweist·

9. Vorrichtung naoh einem der Anspruch· 6 bl« 8, dadurch |ι|ιιΐ|ΐ2ΐϊ ohne t _r daß im Böreioh der Zuführung de» in dsm Trfigergas suapendierten fließfähigen Materials ein· Vorioiilslerungeeinriohtung sehen. ist·

BAD'

18H557

Io· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9» dadurch gekennzeichnet» daß der Kammer (2) eine Einrichtung (37) zum Abkühlen dee Materials angeordnet ist.

11· Vorrichtung nach Anspruch Io, dadurch g β k e η η zeichnet» daß der Kammer (2) ein fiaßwäscher (38) nachgeschaltet ist·

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