DE69210074T2 - Verfahren zur Rückgewinnung von Metallen aus metallurgischen Abfallstoffen mittels Flammschmelzen - Google Patents
Verfahren zur Rückgewinnung von Metallen aus metallurgischen Abfallstoffen mittels FlammschmelzenInfo
- Publication number
- DE69210074T2 DE69210074T2 DE69210074T DE69210074T DE69210074T2 DE 69210074 T2 DE69210074 T2 DE 69210074T2 DE 69210074 T DE69210074 T DE 69210074T DE 69210074 T DE69210074 T DE 69210074T DE 69210074 T2 DE69210074 T2 DE 69210074T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- process according
- waste
- oxygen
- reaction shaft
- flux
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims description 24
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims description 24
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 18
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title claims description 12
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title description 8
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 27
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 20
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 20
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 19
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 12
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 10
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052935 jarosite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 9
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims description 7
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical group [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 5
- 229910052598 goethite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011019 hematite Substances 0.000 claims description 2
- AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M hydroxy(oxo)iron Chemical group [O][Fe]O AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 17
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 8
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 6
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 6
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 3
- 235000019402 calcium peroxide Nutrition 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 3
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- WETINTNJFLGREW-UHFFFAOYSA-N calcium;iron;tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Ca].[Fe].[Fe] WETINTNJFLGREW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003500 flue dust Substances 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 230000008642 heat stress Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical group 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/12—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by gases
- C22B5/14—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by gases fluidised material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/02—Working-up flue dust
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/04—Working-up slag
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rückgewinnen wertvoller Metalle aus unterschiedlichen metallurgischen Abfällen oder Stäuben und ein Verfahren um aus dem Rest eines ausgefällten Abfallprodukts oder Staubs in ein leicht lösbares Produkt zu bilden, das für die weitere Bearbeitung geeignet ist. Die Rückgewinnung wertvoller Metalle und die Bildung eines leicht lösbaren Produkts wird in einem Suspensionsschmelzofen durchgeführt, in welchem das Schmelzen der Prezipitate und Stäube in erster Linie reduzierend durchgeführt wird.
- Metallurgische Abfallprezipitate und Stäube enthalten oft flüchtige Metalle wie z.B. Zink und Blei. Andererseits enthalten die Abfallstoffe oft einen beträchtlichen Anteil an Eisen als wertlose Abfallkomponente. In feingepulverten Prezipitaten oder Stäuben sind die Metalle aufgrund ihrer großen spezifischen Oberfläche zumindest teilweise löslich. Generell ist der Abfall nicht verbrennbar. Als Beispiele dieser Arten von Prezipitaten sind z.B. hydrometallurgische Prezipitate aus Zinkgewinnungsanlagen, wie z.B. Jarosit zu nennen, das Zwischenprodukt aus der neutralisierenden Lösung, Goethit, unreines Hämatit oder dergleichen als auch Filterstäube aus Metallbetrieben.
- Wenn ein Abfallprezipitat oder Staub in einer Suspension geschmolzen wird, werden die flüchtigen Komponenten in einem Flugstaub konzentriert, aus denen sie mittels herkömmlicher Metallherstellungsprozesse wiedergewonnen werden können. Eisen verbleibt in der Schlacke, und weil die Schlacke leicht löslich ist, ist sie für die Ausrüstung harmlos und kann z.B. für Bauzwecke oder zum Sandblasen verwendet werden. Das Schmelzen des Abfalls erfordert Energie, weshalb die normale metallurgische wärmeproduzierende Suspensionsschmelztechnik nicht angewendet werden kann, sondern alle zum Schmelzen und Verflüchtigen notwendige Energie von außerhalb aufgebracht wird.
- Im Stand der Technik sind aus den U.S. Patenten 4,654,077 und 4,732,368 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmelzen von Abfallstoffen und Schlacken bekannt. Nach diesem Verfahren wird der Abfall in einem vertikalen zweiteiligen Ofen geschmolzen, der eine Stahlstruktur aufweist und wassergekühlt ist. In den oberen Teil des Reaktors wird Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft und Brennstoff zugeführt, welcher in dieser ersten Zone des Reaktors brennt. Die Temperatur der ersten Zone beträgt über 2000º C. Die erzeugten Flugstäube strömen nach unten zur nächsten Zone, in deren Oberseite ebenfalls etwas oxidierendes Gas geführt wird, um die Turbulenz zu erhöhen. Die zugeführten aufzuschmelzenden Stoffe werden dann in diese zweite Zone geführt, wo die von oben einströmenden Flugstaube das Beschickungsgut aufheizen, so daß es geschmolzen wird und wertvolle Metalle wie z.B. Zink und Blei verdampft werden. Der Durchmesser des unteren Teils des Ofens ist größer als die obere Verbrennungskammer, weil die Vergrößerung der Querschnittsfläche des Ofenraums eine verbesserte Durchmischung des Beschickungsgutes mit den heißen Gasen mit sich bringt. Beide Gase, mit denen die verdampften Metalle abgeführt werden und das geschmolzene Produkt werden aus dem Bodenteil des Ofens abgeführt.
- Dem oben beschriebenen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung sind jedoch einige Nachteile immanent. Die Wärmeverluste bei der Vorrichtung sind signifikant, weil - wie es wohl bekannt ist - ein wassergekühlter Ofen mit einer Stahlstruktur nicht so ökonomisch arbeitet wie ein steinausgekleideter Ofen. Darüber hinaus ist der oben beschriebene zweistufige Prozeß nicht sehr vorteilhaft für die Heizkosten, weil der Brennstoff im oberen Teil des Reaktors verbrannt wird. Darüber hinaus muß die Temperatur der Fluggase, die beim Brennen erzeugt werden, ausreichend hoch sein, um die Gase aufzuheizen und um das nicht verbrennbare Beschickungsgut, das der zweiten Stufe zugeführt wurde, aufzuschmelzen.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun ein Verfahren geschaffen, bei dem die nicht verbrennbaren metallurgischen Abfallstoffe und Zwischenprodukte in einem Flammschmelzofen mit Anwendung der Suspensionsschmelztechnik aufgeschmolzen werden, um deren wertvolle Metallkomponenten wiederzugewinnen, so daß das auf zuschmelzende und/oder zu verdampfende Material einer Flamme zugeführt wird, die durch Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft und Brennstoff erzeugt wird, um eine gute Suspension zu erzeugen. Die wesentlichen neuen Merkmale der Erfindung sind aus den beigefügten Patentansprüchen offensichtlich.
- Oft finden die Zersetzungs- und Reduktionsreaktionen eines Abfallprezipitats in mehreren Stufen statt, wie z.B. beim Schmelzen von Jarosit. Der größte Energiebedarf betrifft die Entfernung des Kristallwassers und Ammoniaks bei einer Temperatur von 350º bis 480º C des Materials als auch die Zersetzung der Sulfate bei einer Temperatur von 650º bis 770º C. Der Wärmebedarf dieser Reaktionen bildet den größeren Teil des gesamten beim Schmelzen erforderlichen Energiebedarf s. Zum Beispiel sind im Jarosit Eisen und Schwefel in ihrer höchsten Oxidationsstufe vorhanden, und daher muß der beim Schmelzen verwendete Brennstoff reduzierend (mit einem Sauerstoffanteil, der unter dem stöchiometrischen Bedarf liegt) verbrannt werden, um das Eisen in FeO und Fe&sub3;O&sub4; und das Sulfat in Schwefeldioxid zu reduzieren.
- Das Verdampfen der Metalle wird gesteuert durch die Einstellung des Oxidationsgrades der Ofenatmosphäre. Die Verdampfung von Zink und Blei erfordert ebenfalls reduzierende Bedingungen, welche geschaffen werden durch eine reduzierende Verbrennung in den Brennern. Der Reduktionsgrad kann leicht durch Ändern des Brennstoff-/Sauerstoff-Verhältnisses eingestellt werden.
- Eine Bedingung für wertvolle Metallstäube, die bei der Behandlung von Abfallprezipitaten erzeugt werden, ist ein minimaler Anteil an mechanischem Staub, weshalb das in dem mechanischen Staub vorhandene Eisen die Kosten der weiteren Aufbereitung erhöht. Mechanischer Staub bedeutet hier einen Staub, der nicht in dem Ofenraum verdampft ist und auch nicht danach kondensiert.
- In dem Gewölbe des Reaktionsschachtes eines Flammschmelzofens sind radial mehrere Brenner angeordnet, durch welche Brennstoff und Sauerstoff in den oberen Teil des Reaktionsschachtes geführt werden. Der verwendete Brennstoff kann jeder geeignete Brennstoff wie z.B. natürliches Gas, Öl, Kohle oder Koks sein, und das in dem Brenner verwendete Gas kann auch sauerstoffangereicherte Luft anstelle des Sauerstoffs sein. Der Brennstoff und Sauerstoff werden in dem oberen Teil des Reaktionsschachtes gezündet und das feinporöse Beschickungsgut wird durch einen Verteiler dieser Flamme zugeführt.
- Zusätzlich zu mechanischem Abfallprezipitat oder Staub kann das Beschickungsgut auch einige silikatische Flußmittel enthalten, wie z.B. Sand, in welchem Fall eine Silikatschlacke erzeugt wird. Das verwendete Flußmittel kann zusätzlich oder anstelle von Sand auch ein teilweise oder völlig alkalisches Flußmittel sein, wie z.B. Kalk. In diesem Fall ist die erzeugte Schlacke entweder Olivinschlacke oder Kalziumferritschlacke. Silikatund Olivinschlacke sind praktisch nicht lösbar, und Kalziumferritschlacke ist nur leicht lösbar.
- Die Anordnung der Brenner als auch ihr Typ (Länge der erzeugten Flamme) wird so gewählt, daß in der Flamme eine Suspension des nicht verbrennbaren Beschickungsgutes und Verbrennungsgases erzeugt wird, welche Suspension optimal hinsichtlich der Form des Reaktionsschachtes ist, d.h. sie erreicht nicht die Wände des Reaktionsschachtes, und deshalb sind die Wände nicht einer starken Hitzebeanspruchung unterworfen. Aufgrund der Anordnung und des Brennertyps hat die Flamme somit einen Impuls, der das zugeführte nicht brennbare Material effektiv verteilt. Das Schmelzen der Suspension kann ebenfalls verbessert werden, indem ein kleiner Anteil der Sauerstoff-/Brennstoffmischung durch den kleinen Brenner zugeführt wird, der innerhalb des Verteilers angeordnet ist.
- Um die Temperaturverteilung und in gleicher Weise auch die Beanspruchung der Wände des Reaktionsschachtes auszugleichen, ist ein zweiter Brennersatz an den Schachtwänden angeordnet, welche Brenner eine ausreichende Temperatur weiter unten in dem Schacht aufrechterhalten. Dies als auch das oben beschriebene Zuführen des nicht brennbaren Materials in den oberen Bereich des Reaktionsschachtes bringt ein Temperaturprofil mit sich, welches beträchtlich sanfter ist als das oben in Bezug auf den Stand der Technik beschriebene. Es hat sich auch als vorteilhaft herausgestellt, eine etwas mehr reduzierende Verbrennung bei den unteren Brennern als bei den Brennern in der Ofendecke vorzusehen.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Temperatur in dem Reaktionsschacht gleichmäßig bei 1300º bis 1600º C gehalten werden, vorzugsweise bei ungefähr 1400º C, in welchem Fall das nicht brennbare metallenthaltende Material aufgeschmolzen wird und die wertvollen Metalle verflüchtigt bzw. verdampft werden. Wenn die Ofenbedingungen mit den Bedingungen verglichen werden, die bei den oben beschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik vorherrschen, ist festzustellen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Energieverbrauch beträchtlich effizienter als in den genannten Verfahren ist und daß die maximale Temperatur in dem Ofen auch um 500º C geringer ist, was entsprechend zu geringeren Wärmeverlusten als bei den Verfahren nach dem Stand der Technik führt.
- Das Eisen des Beschickungsgutes wird in die Schlacke geführt und auf dem Boden des Absetzbeckens gesammelt, von wo es zu einer weiteren Aufbereitung oder zur Granulation entsprechend den für die Schlacke bestehenden Anforderungen abgezogen wird. Ein typischer Weg der weiteren Behandlung ist das Verblasen. Mittels des zugeführten Flußmittels kann die Schlackenzusammensetzung in einer gewünschten Weise eingestellt werden. Ein Vorteil des Absetzbeckens besteht darin, daß die Schlacke genug Zeit hat, in dem Ofen abzusetzen, bevor sie abgezogen wird, und somit ist es einfacher, die Schlackenzusammensetzung in der gewünschten Richtung entsprechend der weiteren Verwendung zu regulieren.
- Die in dem Reaktionsschacht erzeugten Gase und Stäube werden durch den Aufnahmeschacht in einen Abwärmekessel geführt, wo die Gase - falls notwendig - nachverbrannt werden. In einigen Fällen können die Gase auch in dem Absetzbecken verbrannt werden. Ein Teil des in dem Gas enthaltenen Staubs setzt sich in dem Kessel ab, und der Rest wird mit einem Elektrofilter entfernt. Aufgrund seines hohen Gehalts an wertvollen Metallen und seines niedrigen Gehalts an Eisen ist der Staub als Beschikkungsgut in herkömmlichen Metallherstellungsverfahren geeignet.
- Die Erfindung wird weiterhin beschrieben mit Bezug auf die nachfolgenden Beispiele:
- In einer Serie von Experimenten wurde Jarosit in einem Flammschmelzofen im Pilotmaßstab geschmolzen. Die Zusammensetzung des Jarosits ist nachfolgend in Gew.-% wiedergegeben:
- Fe 22.0 - 24.1%
- SO&sub4; 34.5 - 46.8%
- SiO&sub2; 4.7 - 6.6%
- CaO 1.6 - 3.3%
- Al&sub2;O&sub3; 1.1 - 1.5%
- Zn 2.3 - 2.7%
- Pb 4.7 - 6.8%
- Die Energie zum Schmelzen wurde durch Verbrennen von Butan mit Sauerstoff erzeugt. Als Flußmittel wurde Sand verwendet, welches hinsichtlich der weiteren Verwendung der Schlacke vorteilhaft ist. Silikatschlacke ist extrem leicht löslich und unter saueren Bedingungen beträchtlich weniger löslich als oxidische Schlacke. Als Schmelzprodukt wurde Eisensilikatschlacke erhalten, deren Zink- und Bleigehalt innerhalb eines großen Bereiches durch Einstellen des Sauerstoffdrucks des Ofens verändert werden konnte. Es wurde ebenfalls ein Staub mit hohem Zink- und Bleianteil erhalten.
- Die Gasphase des Ofens wurde reduzierend gehalten, indem das Butan mit einem geringeren als dem stöchiometrischen Sauerstoffanteil verbrannt wurde, was eine Voraussetzung für die Verdampfung bzw. Verflüchtigung des Zinks und Bleis ist. Das CO&sub2;/CO-Verhältnis des Verbrennungsgases in dem Reaktionsschacht variierte im Bereich von 2,7 bis 70, in erster Linie jedoch zwischen 4,5 und 20. Im Ofenauslaß betrug das CO&sub2;/CO-Verhältnis zwischen 3,6 und 75, zumeist zwischen 6 und 30. Die Gastemperatur im Reaktionsschacht betrug 1400º bis 1570ºC und die entsprechende Temperatur der Schmelze im Absetzbecken betrug 1360º bis 1480º C.
- In den Pilotversuchen stellte sich das Energiegleichgewicht des Flammschmelzofens wie folgt dar:
- - Abwärme mit Schlacke und Staub 696 - 732 MJ/h
- - Abwärme mit Gas 2.175 - 2.422 MJ/h
- - Wärmebedarf der Reaktionen 1.800 - 1.935 MJ/h
- - Wärmeverluste 1.490 - 1.570 MJ/h
- Im kommerziellen Maßstab kann der relative Anteil an Wärmeverlusten in der gesamten Energiebilanz natürlich beträchtlich auf ungefähr 10 bis 15% der Energiebilanz verringert werden.
- Die Produktanalysen variierten innerhalb der nachfolgenden Bereiche:
- Schlacke:
- Fe 31.0 - 46.2%
- Fe&sub3;O&sub4; 17.4 - 44.7% (unter Verwendung der Satmagan-Methode)
- S < 0.01- 0.16%
- SiO&sub2; 20.0 - 28.8%
- CaO 2.9 - 5.4%
- Al&sub2;O&sub3; 2.6 - 3.2%
- Zn 1.0 - 2.5%
- Pb 0.6 - 4.2%
- Elektrofilterstaub:
- Fe 10.3 - 28.5%
- S 3.4 - 12.9%
- SiO&sub2; 1.8 - 7.1%
- CaO 1.0 - 2.8%
- Al&sub2;0&sub3; 0.6 - 1.5%
- Zn 3.9 - 13.2%
- Pb 23.1 - 41.9%
- Die Zurückgewinnung der flüchtigen Metalle in dem Staub lagen bei: Zn 54.2 - 77.9% und Pb 74.9 - 93.8%. Wie oben festgestellt wurde, kann der Verflüchtigungsgrad über den Sauerstoffdruck des Ofens eingestellt werden. Die Zurückgewinnung hängt ebenfalls von der Zusammensetzung des ursprünglichen Materials ab.
- Die Zurückgewinnung nicht flüchtiger Komponenten in der Schlacke betrug: Fe 82.0 - 87.2%, SiO&sub2; 92.6 - 94.4%, CaO 85.0 - 91.2% und Al&sub2;O&sub3; 89.2 - 91.8%. Die Staubbildung dieser Komponen ten und ihre daraufhin erfolgende Zurückgewinnung in der Schlacke hängt stark vom Feinheitsgrad des Beschickungsgutes ab, weshalb direkte Vergleiche zwischen unterschiedlichem Beschickungsmaterial nicht gemacht werden können.
- Die oben beschriebenen Schmelzexperimente wurden in diesem Fall durchgeführt in einem Pilot-Flammschmelzofen mit einer Beschikkungskapazität von 650 bis 1000 kg/h. Der Anteil an geschmolzenem Jarosit betrug um die 280 to. Das verwendete Flußmittel war Sand, insgesamt 20 to. Die Zugabe von Zinkkonzentrat zum Beschickungsmaterial wurde ebenfalls in einer Experimentiercharge von über 5 to getestet. Ungefähr 130 to Schlacke und 38 to Staub wurden in diesen Tests produziert.
- Als Ergebnis dieses Versuches kann zusammengefaßt werden, daß der Energieverbrauch effizient war, weil die Vorgänge klar bei Temperaturen durchgeführt wurden, die geringer als z.B. die aus dem Stand der Technik waren. Das C0&sub2;/CO-Verhältnis der Verbrennungsgase war hoch und der Verwendungsgrad der Verbrennungswärme war gleicherweise hoch.
- In einer anderen Serie von Experimenten wurden Jarosit und Abfallkalk mit Sand in einem Flammschmelzofen im Modellrnaßstab mit einer Beschickungskapazität von 60 bis 100 kg/h für diese Art von Rohmaterialien aufgeschmolzen.
- Die Analysen der bei den Experimenten verwendeten Materialien zeigte in Gew.-%: Jarosit Gips + Sand
- Zum Schmelzen wurde die Energie verwendet, die durch Butan-Sauerstoffbrenner erzeugt wurde. Die durchschnittliche Zufuhrrate der Rohmaterialien in diesen Serien von Experimenten betrug insgesamt 65,5 kg/h und der Butanverbrauch im Reaktionsschacht lag bei 12,6 kg/h. Die Temperatur in dem Schacht betrug 1330º bis 1430º C.
- Die Analyse der in den Experimenten erzeugten Olivinschlacke zeigte:
- Fe 33.9 - 42.5%
- Fe&sub3;O&sub4; 13.5 - 34.6%
- S 0.02 - 0.58%
- SiO&sub2; 19.1 - 24.8%
- CaO 5.9 - 10.7%
- Al&sub2;O&sub3; 2.6 - 3.9%
- Zn 1.0 - 2.7%
- Pb 0.24 - 3.1%
- Die Zurückgewinnung der nicht flüchtigen Komponenten in der Schlacke betrug 90.3 - 99.5%.
- Die Analyse des erzeugten Staubes zeigte: Fe 8.4 - 18.0%
- 4.5 - 10.7%
- SiO&sub2; 1.9 - 4.3%
- CaO 5.3 - 16.0%
- Al&sub2;O&sub3; 0.6 - 1.4%
- Zn 7.2 - 16.3%
- Pb 14.3 - 35.0%
- Die Gewinnung in dem Staub betrug entsprechend dem Sauerstoffdruck: Zn 44 - 80% und Pb 63 - 93%.
- Wie von den Analysen her gesehen wird, entsprechen die Resultate denen aus den Experimenten im Pilotmaßstab.
Claims (13)
1. Verfahren zum Zurückgewinnen wertvoller Metallbestandteile
aus nicht brennbaren metallurgischen Abfallprezipitaten,
Stäuben und Zwischenprodukten, als auch zum Erzeugen leicht
löslicher Schlacke,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem oberen Teil des Reaktionsschachtes eines
Flammschmelzofens durch Brenner radial von dem Gewölbe des Ofens
Verbrennungsgas und Brennstoff zugeführt werden und in die so
erzeugte Flamme nicht brennbarer fein verteilter
metallurgischer Abfall oder ein Zwischenprodukt geführt wird, um eine
gute Suspension zu erzeugen; und daß um ein sanftes
Temperaturprofil in dem Reaktionsschacht zu erhalten, Brennstoff und
Sauerstoff durch an den Schachtwänden angeordnete Brenner
zugeführt wird; und daß die in dem Reaktionsschacht verflüchtigten
bzw. verdampften Metalle zusammen mit den Gasen durch den
Abzugschacht entfernt werden und die erzeugte eisenenthaltende
Schlacke aus dem Absetzbecken abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß unter reduzierenden Bedingungen geschmolzen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur in dem Reaktionsschacht 1300º bis 1600º C
beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbrennungsgas Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte
Luft ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das metallurgische Abfallprezipitat oder Zwischenprodukt
das Abfallprezipitat oder Zwischenprodukt von
hydrometallurgischem Zink ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Abfallprezipitat Jarosit ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Abfallprezipitat Hämatit ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Abfallprezipitat Goethit ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Abfallprezipitat ein Zwischenprodukt aus einer
neutralisierenden Lösung ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Reaktionsschacht des Flammschmelzofens ein
Flußmittel zugeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Flußmittel silikatisch ist.
12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Flußmittel alkalisch ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl silikatische als auch alkalische Materialien als
Flußmittel verwendet werden.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI910692A FI910692A (fi) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | Foerfarande foer tillvaratagande av metallinnehaollet i metallurgiska avfallsutfaellning och -damm genom att anvaenda suspensionssmaeltningsfoerfarande. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE69210074D1 DE69210074D1 (de) | 1996-05-30 |
| DE69210074T2 true DE69210074T2 (de) | 1996-10-31 |
Family
ID=8531908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE69210074T Expired - Fee Related DE69210074T2 (de) | 1991-02-13 | 1992-02-12 | Verfahren zur Rückgewinnung von Metallen aus metallurgischen Abfallstoffen mittels Flammschmelzen |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5199974A (de) |
| EP (1) | EP0502339B1 (de) |
| JP (1) | JP3590074B2 (de) |
| AU (1) | AU647571B2 (de) |
| CA (1) | CA2061088C (de) |
| DE (1) | DE69210074T2 (de) |
| FI (1) | FI910692A (de) |
| NO (1) | NO180204C (de) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2004256162B2 (en) * | 2003-07-04 | 2009-03-26 | Umicore | Recovery of non-ferrous metals from zinc residues |
| JP5071770B2 (ja) * | 2003-09-29 | 2012-11-14 | ユミコア | 亜鉛残留物から非鉄金属を回収するための方法及び装置 |
| BRPI0720363A2 (pt) * | 2006-12-22 | 2013-12-24 | Umicore Nv | PROCESSO PARA PREPARAR PÓ DE LiMnPO4 CRISTALINO, PÓ DE LiMnPO4 CRISTALINO PARA USO COMO MATERIAL DE ELETRODO EM UMA BATERIA, USO DO MESMO, E MISTURA DE ELETRODO. |
| KR101502184B1 (ko) * | 2007-03-19 | 2015-03-12 | 유미코르 | Ｌｉ계 배터리에 사용하기 위한 상온 단상 Ｌｉ 삽입／추출 물질 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3298825A (en) * | 1958-04-24 | 1967-01-17 | Mansfeld Kombinat W Pieck Veb | Process and furnace for separating volatile from non-volatile material |
| FR1436671A (fr) * | 1965-03-11 | 1966-04-29 | Soc Metallurgique Imphy | Procédé et installation d'obtention de zinc solide à partir de fumées contenant des vapeurs de zinc |
| US4113470A (en) * | 1974-07-05 | 1978-09-12 | Outokumpu Oy | Process for suspension smelting of finely-divided sulfidic and/or oxidic ores or concentrates |
| FI66648C (fi) * | 1983-02-17 | 1984-11-12 | Outokumpu Oy | Suspensionssmaeltningsfoerfarande och anordning foer inmatningav extra gas i flamsmaeltugnens reaktionsschakt |
| FI68661C (fi) * | 1983-10-27 | 1985-10-10 | Rm Metal Consulting Ky | Foerfarande foer raffinering av sulfidkoncentrat innehaollandearsenik antimon och vismut |
| US4732368A (en) * | 1985-11-19 | 1988-03-22 | St. Joe Minerals Corporation | Apparatus for the pyrometallurgical treatment of finely divided materials |
| US4654077A (en) * | 1985-11-19 | 1987-03-31 | St. Joe Minerals Corporation | Method for the pyrometallurgical treatment of finely divided materials |
| US4822410A (en) * | 1988-03-14 | 1989-04-18 | Mkr, Inc. | Reclamation of metals by flash direct reduction |
| JPH0796690B2 (ja) * | 1988-03-31 | 1995-10-18 | 住友金属鉱山株式会社 | 自熔製錬炉 |
-
1991
- 1991-02-13 FI FI910692A patent/FI910692A/fi unknown
-
1992
- 1992-01-20 AU AU10346/92A patent/AU647571B2/en not_active Ceased
- 1992-01-27 US US07/826,118 patent/US5199974A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-04 JP JP4769492A patent/JP3590074B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-11 NO NO920538A patent/NO180204C/no unknown
- 1992-02-12 DE DE69210074T patent/DE69210074T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-12 EP EP19920102304 patent/EP0502339B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-12 CA CA 2061088 patent/CA2061088C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2061088C (en) | 1997-08-05 |
| JP3590074B2 (ja) | 2004-11-17 |
| CA2061088A1 (en) | 1992-08-14 |
| AU1034692A (en) | 1992-08-20 |
| FI910692A0 (fi) | 1991-02-13 |
| NO920538D0 (no) | 1992-02-11 |
| NO180204B (no) | 1996-11-25 |
| NO180204C (no) | 1997-03-05 |
| NO920538L (no) | 1992-08-14 |
| US5199974A (en) | 1993-04-06 |
| AU647571B2 (en) | 1994-03-24 |
| DE69210074D1 (de) | 1996-05-30 |
| EP0502339A1 (de) | 1992-09-09 |
| JPH0570853A (ja) | 1993-03-23 |
| FI910692A (fi) | 1992-08-14 |
| EP0502339B1 (de) | 1996-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2660884C2 (de) | Verfahren zur Herstellung geschmolzenen Metalls | |
| DE3879706T2 (de) | Vorrichtng und verfahren zur behandlung von verfahrensgasen. | |
| DE69027437T2 (de) | Verhüttung metallurgischer abfallstoffe enthaltend eisenbestandteile und toxische elemente | |
| DE2710970C2 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Roh- bzw. Blasenkupfer aus sulfidischem Kupferrohmaterial | |
| DE3220609C2 (de) | ||
| DE2001450A1 (de) | Ein im Zusammenhang mit dem Schmelzen von Sulfiderzen anzuwendendes Verfahren | |
| EP0222452A1 (de) | Verfahren zur Reduktion von höheren Metalloxiden zu niedrigen Metalloxiden | |
| DE886390C (de) | Verfahren zum Schmelzen von sulfidhaltigen Rohstoffen | |
| DE3212100C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung pyrometallurgischer Prozesse | |
| DE69210074T2 (de) | Verfahren zur Rückgewinnung von Metallen aus metallurgischen Abfallstoffen mittels Flammschmelzen | |
| DE3101369C2 (de) | Verfahren zur Verhüttung von feinkörnigem sulfidischen Kupfererzkonzentrat | |
| DE60014379T2 (de) | Verfahren zur reduzierung des gehaltes von nicht-eisen metallen in schlacken während der herstellung von nicht-eisen metallen in flammschmelzöfen | |
| EP0171845B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen pyrometallurgischen Verarbeitung von Kupferbleistein | |
| DE1433325A1 (de) | Verfahren zur Reduktion von nickelhaltigem,lateritischem Erz | |
| DE3639343C2 (de) | Verfahren und Anlage zur pyrometallurgischen Verhüttung von feinverteilten Materialien | |
| DE3115502C2 (de) | ||
| DE3413664C2 (de) | ||
| DE2320548A1 (de) | Bleiverhuettungsverfahren | |
| DE1758715A1 (de) | Kontinuierliches Verfahren zur Gewinnung von hochhaltigem Zinkoxyd aus zinkhaltigen Mineralien | |
| DE1154817B (de) | Verfahren zum Reduzieren von Eisenerz unter Einfuehrung von feinzerkleinertem Eisenerz, Flussmittel, Brennstoff, Sauerstoff und/oder Luft durch Brenner in eine Reaktionskammer | |
| DE69901047T2 (de) | Pyrometallurgische Behandlung metallhaltiger und organischer Abfälle in einer Schmelzkammer | |
| DE69328780T2 (de) | Verfahren zur wiederaufbereitung bleihaltiger materialien | |
| DE222203C (de) | ||
| DE153820C (de) | ||
| DE840441C (de) | Verfahren zur Gewinnung von Nickel und Kupfer aus nickel- und kupferhaltigen Sulfiden |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |