NL8002743A

NL8002743A - Werkwijze voor het verwerken van zink- en loodhoudende gasstof afkomstig van siderurgische processen.

Info

Publication number: NL8002743A
Application number: NL8002743A
Authority: NL
Original assignee: Estel Hoogovens Bv
Priority date: 1980-05-13
Filing date: 1980-05-13
Publication date: 1981-12-16
Also published as: DE3170374D1; JPS575826A; ATE13201T1; US4376043A; EP0040870A1; AU7020181A; DE40870T1; CA1163382A; EP0040870B1; JPS627254B2; AU538381B2

Description

' , - * HO 412

WERKWIJZE VOOR HET VERWERKEN VAN ZIEK- Eli LOODHOUDENDE GASSTOP AFKOMSTIG VAN SIDERURGÏ3CÏÏE PROCESSED

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:

Cornells Petras HEIJKEGEN te Castricum en Willem Kat te Heiloo

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwerken van zink- en loodhoudende gasstof afkomstig uit de gasreiniging bij siderurgische processen, waarbij gebruik wordt gemaakt van een flotatiebewerking.

5 Eerder is een dergelijke werkwijze voorgesteld, bijvoor beeld in de ter inzage gelegde Nederlandse octrooiaanvrage No. 76.ΟΟ876. Daarbij werd er steeds naar gestreefd om door middel van flotatie zink en lood afzonderlijk en voor de volle honderd procent af te scheiden tijdens de flotatiebewerking. Tot nu toe 10 hebben deze pogingen steeds gefaald, om welke reden de toepas sing van flotatietechnieken bij het verwerken van dergelijk gasstof zonder succes zijn gebleven. Indien al een verwerking van zinken loodhoudend gasstof in de praktijk wordt toegepast, geschiedt dit in hoofdzaak op basis van een thermische verwerking van het 15 stof, waarbij zink en lood selektief uit deze stof worden ver wijderd. Ook is wel voorgesteld om direkt door het uitlogen van het gasstof zink en lood selektief af te scheiden.

Thermische verwerking van het stof leidt tot aanzienlijke investeringen en hoge bedrijfskosten, in hoofdzaak energie-20 kosten. Om die reden wordt momenteel gezocht naar fysisch- chemische verwerkingsmogelijkheden, die aanzienlijk goedkoper kunnen zijn dan thermische processen.

Ook is wel voorgesteld om tot een scheiding van een zinken loodrijke fraktie en V3n een zink- en loodarme fraktie te 800 2 7 43 /2 / 2 HO 418 ^ £ komen door middel van zogenaamde hydrocyclonage. Deze methode vergt echter ook hoge investeringskosten en is bovendien storings-gevoelig.

Opgemerkt wordt, dat bijvoorbeeld hoogovengasstof voor een 5 gedeelte van 5 a 20$ nit deeltjes bestaat welke kleiner zijn dan 0,02 mm. Juist deze deeltjes zijn relatief rijk aan zink- en lood-verbindingen. Gebleken is, dat 70 3. 90 gew.$ van de totale hoeveelheid zink en lood zich in deze fijne fraktie bevindt. Daarbij blijken zink en lood hoofdzakelijk als oxydische verbindingen in 10 het stof aanwezig te zijn.

Bij een LD-staalproces is gebleken, dat zink en lood in hoofdzaak vrij komen tijdens het laden en kantelen van de staalconverter. Het tijdens dit laden en kantelen van de converter via een secondaire afzuiginstallatie opgevangen stof (het zogenaamde secondaire 15 stof) heeft een hoog gehalte van 10 a 20$ zink en lood. Ook hierbij bevat de fraktie van 15 a 30$ van dit stof, welke een deeltjesgrootte heeft van minder dan 0,02 mm, circa JO a 90$ van de totale hoeveelheden zink en lood, welke ook hier weer hoofdzakelijk in de vorm van o^ydische verbindingen voor komen.

20 Het is het .-'doel·'van de uitvinding om éen zink- en loodarm restmateriaal weer in een siderurgisch proces inzetbaar te maken.

Het is een verder doel van deze uitvinding om het gasstof zodanig te verwerken, dat zink en lood sterk geconcentreerd worden, waardoor het aldus afgescheiden zink en lood bevattende materiaal 25 op meer economische wijze kan worden verwerkt voor het scheiden van deze elementen.

De uitvinding bestaat nu daarin, dat het gasstof aan een voor de componenten niet-selektieve flotatiebewerking wordt onderworpen, en de zuurgraad van het bad wordt ingesteld op een pH 7 a 9» en 30 waarbij het niet in de schuimlaag verzamelde stof vervolgens na filtratie wordt toegevoerd aan een ertsvoorbereidingsproces alvorens in een reduktie-oven te worden gevoed. Filtratie is bijvoorbeeld mogelijk op een vakuumfilter of met een persfilter..

Goede resultaten worden daarbij in het bijzonder bereikt, indien 35 bij de flotatie als schuimer (frother) een materiaal wordt gekozen uit de groep omvattende alcoholpolyglycolethers met korte ketens • /3 800 2 7 43 ƒ 3 BO 418 ί * en verder vertakte alcoholen van het hexanol of decanol type, en dat bij voorkeur 0,1 - 1,0 kg schuimer wordt gebruikt per ton droge stof.

Opgemerkt wordt, dat deze werkwijze zich wezenlijk onderscheidt 5 van vroegere voorstellen voor de toepassing van een flotatiebe— werking, en wel daardoor dat er niet meer naar wordt gestreefd om door middel van de toevoeging van scheidingsmiddelen tijdens de flotatiebewerking een scheiding van zink en lood in de schuimlaag te bewerkstelligen, noch om de flotatiebewerking zodanig uit te 10 voeren, dat alle zink en lood worden verwijderd. In plaats daarvan wordt nu door slechts het gebruik van een geschikte schuimer een scheiding bewerkstelligt tussen een zink- en loodrijke fraktie in de schuimlaag en een zink- en loodarme fraktie welke zich niet in de schuimlaag verzameld. Deze scheiding tussen de arme en de 15 rijke frakties houdt mede verhand met het feit, dat de overgrote meerderheid van lood en zink aanwezig is in de stoffraktie met een deeltjesgrootte van minder dan 0,02 mm. Gestreefd wordt er daarbij naar om in de zink- en loodarme fraktie zo weinig zink en lood aanwezig te doen zijn, dat deze zonder problemen via een ertsvoorbe-20 reidingsprooes in bijvoorbeeld een hoogoven kan worden ingezet.

Als geschikt ertsvoorbereidingsproces kan hierbij bijvoorbeeld gedacht worden aan een menging van deze fraktie met poedervormige ertsgrondstof, welke op een sinterband tot sinter gebrand wordt.

Op deze wijze kan worden bereikt, dat het weer ingezette 25 materiaal zo arm is aan zink en lood, dat in de hoogoven niet een ooncentrering optreedt met deze metalen, waarbij vermeden wordt, dat het zink in de hoogoven afzettingen vormt welke de vuurvaste bemetseling aantasten en de procesgang kunnen verstoren. Bovendien is de hoeveelheid zink en lood in het afgetapte ruwijzer nu zo-30 danig laag, dat er vrijwel geen zinkdampen tijdens het aftappen vrij komen, welke ontoelaatbare werkomstandigheden zouden kunnen veroorzaken.

Eet herinzetten van een belangrijk deel van het gasstof in de hoogoven betekent verder een besparing op de ijzerhuishouding, zo-dat meer ijzer en staal uit het erts kan worden verkregen, terwijl 800 2 7 43 14 4 HO 412 zich tevens geen probleem meer hoeft voor te doen bij het dumpen van overtollig gasstof.

Indien het gasstof extra hoge gehaltes aan zink en/of lood bevat, is het verder volgens de uitvinding mogelijk om tot een 5 verdere concentratie van zink en lood te komen door de verzamelde schuimlaag van de flotatiebewerking aan een tweede of verdere soortgelijke flotatiebewerking te onderwerpen. Door daarbij het zich niet in de schuimlaag van deze tweede bewerking verzamelde stof terug te voeren naar de voeding van de eerste flotatiebe-10 werking, vindt dan nog een extra verrijking van de beide schuimlagen met zink en lood plaats.

Gebleken is, dat de schuimlaag, respectievelijk de schuimlagen ook nog niet verwaarloosbare gehaltes aan ijzerverbindingen en koolstof bevatten. Van belang is het daarbij om deze componenten 15 ook weer uit de schuimlaag te kunnen afscheiden en in het proces terug te voeren. Zeer in het bijzonder geldt dit voor de koolstof, welke een sterke neiging heeft zich in de schuimlaag te verzamelen. Daar deze koolstof als energiedrager nuttig is bij het sinterproces, respectievelijk bij het hoogovenproces, verdient het aanbeveling 20 om enerzijds de zink- en loodverbindingen, en anderzijds de overige componenten van het gasstof onderling te scheiden. Bij voorkeur geschiedt dit volgens de uitvinding door de laatst verzamelde schuimlaag met 1nHC1 uit te logen onder omstandigheden, waarbij meer dan 90$ van de aanwezige zink- en loodverbindingen in óplos-25 sing gaan, en waarbij de resterende vaste fase eveneens na filtratie aan het ertsvoorbereidingsproces wordt toegevoerd. De loog-tijd bedraagt als regel tussen de 10 en 40 minuten.

Het is denkbaar om de oplossing van zink en lood in zoutzuur in deze vorm tóe te leveren aan een raffinagebedrijf voor het 30 scheiden van lood en zink. Gebleken is echter, dat deze bewerking zeer eenvoudig aansluitend op de flotatiebewerking kan worden aangesloten. bijvoorbeeld doordat volgens de uitvinding met behulp van in de chemische technologie bekende solvent extractie zink en lood uit de oplossing worden teruggewonnen.

35 Een andere mogelijkheid bestaat echter daarin, dat volgens de uitvinding door het zorgvuldig omhoog brengen van de zuurgraad in de oplossing zink en lood daaruit worden teruggewonnen.

800 2 7 43 /5 vif > ! 5 HO 412

Gebleken is, dat de beschreven werkwijze minder geschikt is voor toepassing op primair LD-stof, hetwelk tijdens de blaasbe-werking in de staalconverter vrij komt. Dit houdt verband met de kleine deeltjesgrootte van de LD-stof, waardoor door middel van 5 de flotatiebewerking geen effektieve scheiding tussen een zinken loodrijke fraktie en een arme fraktie kan worden verkregen.

Bij uitstek echter is de nieuwe werkwijze geschikt gebleken voor toepassing op gasstof, hetwelk afkomstig is uit een hoogoven en/ of van de secondaire gasreiniging uit een LD-staalfahriek.

10 Opgemerkt wordt hierbij, dat waar in het voorgaande sprake is van een LD-proces hiermee gelijkwaardig gesteld worden andere staalbereidingsprocessen, waarbij met zuurstof op of door het bad wordt geblazen, zoals de uit de literatuur algemeen bekende LD-AC en de OBM-processen en varianten daarop.

15 Meer in het bijzonder zijn goede resultaten verkregen door te floteren in een bad met een stofconcentratie van 20 a 40$, met een luchthoeveelheid van 2 a 6 liter per minuut per liter vloeistof, en wel gedurende 15 ü 30 minuten bij een temperatuur van 5 a 50°C en bij voorkeur van 15 a 30°C.

20 Het is duidelijk, dat een roerder moet worden toegepast om de vloeistof goed in beweging te houden en de lucht goed over de hele vloeistofmassa te verdelen. De vorm van deze roerder is afhankelijk van de vorm en de afmetingen van het flotatievat» Indien dit vat een inhoud heeft van 1 tot 10 werden goede resul- 25 taten verkregen met een toerental voor de roerder van circa 800 a 1.500 omwentelingen per minuut. Dit toerental is vrijwel niet afhankelijk van de afmetingen van het flotatievat. Het moet voldoende zijn om de juiste hoeveelheid lucht in te slaan en om de vloeistof in voldoende mate in bevraging te brengen.

30 Voor het uitlogen van de schuimlaag met zoutzuur is verder gebleken, dat de beste resultaten kunnen worden verkregen met een temperatuur van het bad van 20 a 80°C en bij voorkeur van circa 50°C.

De uitvinding zal vervolgens worden toegelicht aan de hand 35 van enkele schetsen en schema’s en van enkele voorbeelden.

800 27 43 16 ( 6 HO 412

V

In fig. 1 is schematisch het verloop aangegeven van een uitvoeringsvorm van de nieuwe werkwijze.

In fig. 2 is dit proces in een blokschema getekend.

In fig. 3 is het blokschema weergegeven van een verdere uit- 5. breiding van de nieuwe werkwijze.

Overeenkomstige elementen en funkties in de figuren zijn met overeenkomstige verwijzingscijfers aangegeven.

In fig. 1, en deels in fig. 2 verwqzen de verwijzingscijfers naar de volgende elementen, respectievelijk funkties in de instal-10 latie. Met verwijzingscijfer 1 is een regelbare gaswasser van een op zichzelf bekende konstruktie aangegeven. Een siderurgisch procesgas, bijvoorbeeld hoogovengas wordt ter plaatse 2 in de gaswasser geleid, waarbij het waswater en het hierdoor ingevangen stof via leiding 3 naar een bezinkbassin 4 wordt geleid. Ook be-15 zinkbassin 4 is van een gebruikelijke bekende konstruktie. Het na bezinking van het gasstof in hoofdzaak van stof vrije waswater wordt door de gaswasser via leiding 5 gerecirculeerd, terwijl het bezinksel via leiding 6 naar een flotatie-inrichting 7 wordt geleid. De flotatie-inrichting 7 kan uit een aantal achter elkaar 20 gebouwde cellen bestaan, waarvan de vorm circa die van een kubus kan hebben. Vanuit vat 8 wordt tevens aan deze flotatie-inrichting een schuimer toegevoegd, welke ertoe leidt dat bovenuit de flotatie-inrichting een schuimlaag 10 kan worden afgevoerd, welke rijk is aan zink- en loodoxyden, en onderuit de flotatie-eenheid een be-25 zonken stofmassa, welke arm is aan zink en lood, kan worden afgevoerd via leiding 9· De schuimlaag wordt vervolgens via leiding 10 aan een tank 11 toegevoerd, waarin de schuimlaag wordt uitgeloogd met behulp van zoutzuur. Dit zoutzuur wordt vanuit tank 12 toegevoerd. Hadat zink- en loodverbindingen in voldoende mate in 30 oplossing zijn gegaan, wordt het reststof onderuit de tank 11 via leiding 13 afgevoerd. Het produkt hetwelk uit leidingen 9 en 13 afkomstig is, wordt verzameld in leiding 14 en vervolgens toegevoerd aan een sinterbad voor de vervaardiging van sintermateriaal, hetwelk op zijn beurt aan een hoogoven kan worden toegevoerd. De 35 uit vat 11 afkomstige oplossing wordt vervolgens via leiding 15 naar een reaktor 16 gevoerd, waarin zink en lood kunnen worden 800 2 7 43 h / 7 HO 412 afgescheiden en afgevoerd via leiding 17» hetzij via de weg van solvent ertraktie, dan wel door een zorgvuldig verhogen van de zuurgraad door doseren van kalkmelk. De aldus in hoofdzaak van zink en lood ontdane oplossing kan vervolgens via leiding 18 in 5 het riool worden gespuid, daar deze vrijwel geen voor het oppervlaktewater schadelijke materialen meer hevat.

VOORBEELD 1

Met de "beschreven inrichting werd een hoogoven gasstof uitgewassen en behandeld met de volgende samenstelling: 10 Zn 0,57$

Pb 0,06$

Fe 34 $ C 33 $

De volgende procesomstandigheden werden ingesteld: 15 schuimer: een alcoholpolyglyoolether met korte ketens van een in de handel als schuimer gebruikelijk type; pH : 8; temperatuur flotatietank: 20°C; inhoud flotatietank : 5 > 20 toerental roerder in de flotatietank: T.5OO omwentelingen/roinuut; toegevoerde luchthoeveelheid per minuut: 4 liter/liter vloeistox; flotatietijd: 16 minuten; concentratie van toegevoerd stof: 30$.

Uit de fletatiebewerking werd het volgende resultaat verkregen: 25 Analyse van gasstof in schuimlaag en restant:

$ Zn $ Pb $ Fe $ C

Schuimlaag 1,9 0,25 8,6 69

Restant 0,2 0,03 45» 1 19

Uitgedrukt in een als volgt gedefinieerd flotatierendement be~ 30 tekent dit: r hoeveelheid materiaal in schuimlaag \ F1 otatierendement: ·.—— v.— --:-:—r———X 100$\ -------------t hoeveelheid uitgangsmateriaal ) /8 800 27 43 8 HO 412

Cr t

Stof j Zn [ Pb j' Fe C

24^ 76$ 73$ 6$ 5455

Hieruit blijkt, dat een zeer belangrijk gedeelte van zink en lood uit het gasstof is afgescheiden en slechts een geringe hoeveel-5 heid van het aanwezige ijzer. Het restant van de flotatiebewerking is daarom na filtratie reeds geschikt om naar een sinterband te worden af gevoerd. Tijdens de uitloging in tank 11 bij 50°C met 1nHC1 en gedurende circa 30 minuten gaat meer dan 90$ van het aanwezige zink en lood uit de schuimlaag in oplossing, terwijl t0 slechts 5 & 15$ van het ijzer in oplossing gaat. Het niet-opge-loste restant, is daardoor rijk aan ijzer en koolstof en is ook zeer geschikt om na filtratie naar een sinterband te worden gevoerd. Deze loging kan zowel continu als ladingsgewijs worden uitgevoerd.

t5 In fig. 3 is een alternatieve werkwijze aangegeven, eveneens in een blokschema. De verwijzingscijfers 4, 6, 7» 10, 9 en 14 verwijzen naar overeenkomstige elementen, respectievelijk funkties als in figuren 1 en 2.

Aanvullend is aangegeven, dat de afgescheiden schuimlaag 10 20 wordt toegevoerd aan een tweede flotatiestap, waarin weer een schuimlaag 20 wordt afgescheiden van een restant 21. Dit restant 21 wordt nu niet direkt aan een sinterband toegevoerd, doch eerst teruggevoerd naar de eerste flotatiestap 7, waardoor het restant van deze eerste flotatiestap verrijkt wordt met ijzer en kool-25 stof, en dus nog meer geschikt is gemaakt voor toelevering naar een sinterband.

VOORBEELD 2

Aan een inrichting van het type overeenkomstig het blokschema van fig. 3 wordt een hoogovengasstof aan de gaswasser toegevoerd, van 30 welk gasstof de analyse als volgt is:

Zn 0,56$

Pb 0,23$

Fe 46,9 $ C 24,8 $ /9 800 27 43 , 9 HO 412 f

De flotatie wordt in twee stappen nitgevoerd met na de eerste stap nogmaals flotatie van de schuimlaag afkomstig uit de eerste stap. In heide stappen wordt als schuimer alcoholpolyglycolether met korte keten gebruikt, terwijl de pH en de temperatuur van het 5 bad in beide stappen worden ingesteld op pil = 8 en een temperatuur van 20°C. Eveneens in beide gevallen wordt de toegeveerde luchthoeveelheid per minuut ingesteld op 4 liter per liter vloeistof. Terwijl echter in de eerste stap de stofconcentratie in de vloeistof wordt ingesteld op 35 gew,$ en de flotatietijd op 20 minuten, 10 worden deze grootheden in de tweede stap ingesteld op 20$, respectievelijk 25 minuten.

Op gelijke wijze als in voorbeeld 1 werd de analyse bepaald van de frakfcie van het gasstof welke in de tweede schuimlaag terecht is gekomen en die van het restant gasstof afkomstig van de eerste 15 flotatiebewerking. Tevens werd weer op gelijke wijze het flotatie-rendement bepaald.

Analyse: $ Zn $ Pb $ Fe $ 0

Schuimlaag 2 2,4 0,53 10 65 20 restant 1δ flotatie 0,13 0,02 45 9 / hoeveelheid materiaal in schuimlaag 2 \

Flotatierendement: /= *-——rr————-----;—:—X 100$\ ---------------------- ( hoeveelheid uitgangsmateriaal )

Stof Zn Pb Fe C

25 20$ 80$ 80$ 5$ 60$

Duidelijk blijkt uit dit resultaat, dat het flotatierendement voor wat betreft zink en lood is verbeterd, evenals dat van koolstof, doch dat het flotatierendement van ijzer minder is geworden. Het restant afkomstig van de eerste flotatie is dus beter geschikt 30 voor de inzet van dit restant op een sinterband, terwijl de ver dere behandeling van de tweede schuimlaag tot een rijkere oplos- 800 2 7 43 /10 / 10 HO 412 S* v sing van zink en lood leidt.

De nabehandeling van de tweede schuimlaag is in dit geval volkomen analoog aan die volgens het eerste voorbeeld.

Samengevat kan worden gesteld, dat de nieuwe methode als 5 voordelen boven de tot nu toe bekende verwerkingsmethode heeft: - relatief lage investeringskosten; - lage bedrijfskosten; - een eenvoudig systeem.

Eén en ander wordt in hoofdzaak bereikt door toepassing van 10 een niet-selektieve flotatietechniek, waarbij slechts een ge*-schikt gekozen schuimer wordt toegepast.

800 2 7 43 /11

Claims

1, Werkwijze voor het verwerken van zink- en loodhoudend gasstof afkomstig uit de gasreiniging bij siderurgische processen, waarbij gebruik wordt gemaakt van een flotatiebewerking, met het kenmerk, dat het gasstof aan een voor de componenten niet-5 selektieve flotatiebewerking wordt onderworpen en de zuurgraad van het bad wordt ingesteld op pH 7 a 9» en dat het niet in de schuimlaag verzamelde stof vervolgens na filtratie wordt toegevoerd aan een ertsvoorbereidingsproces alvorens in een re-duktie-oven te worden gevoed.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat bij de flotatie als schuimer (frother) een materiaal wordt gekozen uit de groep omvattende alcoholpolyglycolethers met korte ketens en verder vertakte alcoholen van het hexanol- of decanol type, en dat bij voorkeur 0,1 - 1,0 kg. schuimer wordt gebruikt 15 per ton droge stof.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de verzamelde schuimlaag aan een tweede of verdere soortgelijke flotatiebewerking wordt onderworpen, waarbij het zich niet in de schuimlaag daarvan verzamelde stof wordt teruggevoerd aan 20 de voeding van de eerste flotatiebewerking.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de laatst verzamelde zink- en loodrijke schuimlaag met HC1 wordt uitgeloogd onder omstandigheden, waarbij meer dan $0$ van de aanwezige zink- en loodverbindingen in oplossing gaat, en dat 25 de resterende vaste fase eveneens aan het ertsvoorbereidings proces wordt toegevoerd.

5· Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat met behulp van solvent extraktie zink en lood uit de oplossing worden teruggewonnen. 800 2 7 43 /12 V V

12 HD 412

6. Werkwijze volgens conclusie 4» met het kenmerk, dat door het omhoog brengen van de zuurgraad in de oplossing zink en lood daaruit worden teruggewonnen.

7. Werkwijze volgens conclusie 1, 2, 3 of 4» met het kenmerk, dat 5 uitgegaan wordt van gasstof, hetwelk afkomstig is uit een hoog oven en/of van de secondaire gasreiniging uit een LD-staalfabriek.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat gefloteerd wordt in een bad met een stofconcentratie van 20 a 40$, met een luchthoeveelheid van 2 a 6 liter/oinuut per liter 10 vloeistof, gedurende 15 a 30 minuten bij een temperatuur van 5 & 50°C en bij voorkeur van 15 a 30°C.

9. Werkwijze'volgens conclusie 4, met het kenmerk» dat de uitloging met HC1 plaats vindt bij een temperatuur van 20 k 80°C. 800 2743