AT515771B1 - Vorrichtung und Verfahren zum Nachrösten von Metalloxiden - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Nachrösten von Metalloxiden Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachrösten von in einem Reaktor pyrohydrolytisch gewonnenem Metalloxid, wobei der Reaktor wenigstens einen Reaktorboden mit wenigstens einer Austragsöffnung für das Metalloxid umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Reaktorbodens und an der Reaktoraußenseite mit diesem verbunden, eine Nachröstvorrichtung in Form eines Etagenofens (1) vorgesehen ist, wobei die Nachröstvorrichtung ferner mit Leitungen zum Zuführen eines gasförmigen Wärmeträgers ausgestattet ist und wenigstens zwei Böden (2) umfasst, welche Böden (2) wenigstens eine Austragsöffnung ( 3) und eine Fördervorrichtung pro Boden aufweisen.

Description

Beschreibung
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachrösten von pyrohydrolytisch, beispielsweise in einem Sprühröstreaktor, gewonnenem Metalloxid.
[0002] Bei den bekannten Röstreaktoren, insbesondere Sprühröstreaktoren, sammelt sich das Rohoxid im unteren Bereich des Reaktors. Während des Sprühröstens kann es zu Anlagerungen an der Reaktorwand oder im Bereich des Brenners kommen. Diese angelagerten Agglomerate lösen sich kontinuierlich und fallen herunter. Um diese Agglomerate zu zerkleinern ist in der Regel im Bereich des Reaktorausgangs eine Zerkleinerungsvorrichtung, beispielsweise ein Walzenbrecher oder ein Kegelbrecher vorgesehen. Das Rohoxid wird über ein Zellenrad aus dem Reaktor ausgetragen.
[0003] Das aus dem Reaktor ausgetragene rohe Metalloxid enthält jedoch Restgehalte an ungerösteten Metallsalzen, beispielsweise Metallchloriden. Daher ist es zum Erreichen bestimmter Oxidqualitäten notwendig, das erhaltende Rohoxid in einem weiteren Schritt nachzurösten.
[0004] Die EP0895952A1 offenbart einen Sprühröstreaktor, bei welchem in einem Austragskonus ein Kegelbrecher vorgesehen ist. Das im Sprühröstreaktor gebildete Rohoxid gelangt in den Austragskonus, wobei allfällige Agglomerate zerkleinert werden. In der Folge gelangt das Rohoxid in einen beheizten Bereich unterhalb des Kegelbrechers, in welchem eine Nachröstung des Rohoxides stattfindet. Am Boden des Nachröstbereiches ist ein Krählwerk angebracht, welches das nachzuröstende Oxid unter stetiger Durchmischung und damit verbunden stetiger Erneuerung der Reaktionsoberfläche zum Oxidaustrag befördert.
[0005] Die DE10006990A1 offenbart ein Verfahren zur Rückgewinnung von Säuren aus metallhaltigen Lösungen dieser Säuren. Dazu wird ein Sprühröstreaktor verwendet, bei welchem beispielsweise im Reaktorunterteil eine Nachröstzone mit Krählwerk oder nach dem Reaktor ein Drehrohrofen, ein Fließbett, oder ein beheizter Förderer, wie beispielsweise eine Schnecke, angeordnet ist, um mittels Nachröstung die Oxidqualität zu verbessern.
[0006] Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es eine alternative Vorrichtung zum Nachrösten von pyrohydrolytisch gewonnenem Metalloxid bereitzustellen, durch deren Betrieb Oxidqualitäten mit geringem Metallsalzgehalt hergestellt werden können.
[0007] Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Nachrösten von in einem Reaktor pyrohydrolytisch gewonnenem Metalloxid erreicht, wobei der Reaktor wenigstens einen Reaktorboden mit wenigstens einer Austragsöffnung für das Metalloxid umfasst, und unterhalb des Reaktorbodens und an der Reaktoraußenseite mit diesem verbunden, eine Nachröstvorrichtung in Form eines Etagenofens vorgesehen ist, wobei die Nachröstvorrichtung ferner mit Leitungen zum Zuführen eines gasförmigen Wärmeträgers ausgestattet ist und wenigstens 2, bevorzugt 2 bis 8, stärker bevorzugt 2 bis 6, am meisten bevorzugt 3 bis 4 Böden umfasst, welche Böden wenigstens eine Austragsöffnung und eine Fördervorrichtung pro Boden aufweisen.
[0008] Die Verweilzeit des Metallrohoxids in der Nachröstvorrichtung wird unter anderem durch die Anzahl der Böden bestimmt.
[0009] Am Boden des Reaktors kann ebenfalls eine Fördervorrichtung vorgesehen sein, mit welcher einerseits die Rohoxidagglomerate, die sich an der Reaktorwand oder im Bereich des Brenners gebildet haben, zerkleinert werden können, da diese Agglomerate nur lose Zusammenhängen und leicht zerrieben werden können. Es sind daher keine weiteren Zerkleinerungsvorrichtungen erforderlich. Andererseits bewirkt die Fördervorrichtung, dass das am Reaktorboden befindliche Rohoxid zwangsweise über die wenigstens eine Austragsöffnung im Reaktorboden in die Nachröstvorrichtung, das heißt den Etagenofen, ausgetragen wird.
[0010] Die Austragsöffnungen in den einzelnen Böden können von Boden zu Boden in jeder beliebigen Richtung gegeneinander versetzt angeordnet sein.
[0011] Die Fördervorrichtungen, die gegebenenfalls am Reaktorboden und an jedem der Böden des Etagenofens vorgesehen sind, sind bevorzugt Krählwerke.
[0012] Dabei umfassen diese Krählwerke wenigstens einen Krählbalken, der mit einer vom Fachmann entsprechend den Fördervorgaben leicht zu bestimmenden Anzahl an Krählzähnen, Schaufeln und dergleichen ausgestattet sein kann.
[0013] In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Nachröstvorrichtung Leitungen zum Zuführen eines gasförmigen Wärmeträgers, wobei der gasförmige Wärmeträger bevorzugt durch wenigstens eine Leitung pro vorhandenem Boden in den Etagenofen eingeführt wird. Hierdurch wird eine effiziente Energienutzung gewährleistet und das Abgas der Nachröstung aus dem Etagenofen kann direkt in den darüber liegenden Reaktor entweichen, aus welchem es gemeinsam mit dem im Röstreaktor entstehenden Abgas abgezogen und weiterbehandelt wird.
[0014] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Krählwerke auf den Böden des Etagenofens ebenso wie gegebenenfalls das Krählwerk oberhalb des Reaktorbodens auf einer Welle angeordnet, welche mittels eines Motors angetrieben wird. Die Motordrehzahl sowie die Anzahl der in der Nachröstvorrichtung vorhandenen Böden ermöglichen es, eine gewünschte Verweilzeit des Rohoxids in der Nachröstvorrichtung einzustellen.
[0015] Das Verfahren zum Nachrösten in einer wie vorstehend beschriebenen Vorrichtung erfolgt in der Weise, dass der gasförmige Wärmeträger, beispielsweise heiße Luft, die gegebenenfalls auch Wasserdampf umfassen kann, mit einer Temperatur von 300 bis 800 °C, bevorzugt 400 bis 700 °C, stärker bevorzugt 450 bis 600 °C, oder auch 400 bis 550 °C, mit einer Fließgeschwindigkeit von 400-800 Bm*/h in die Nachröstvorrichtung eingebracht wird.
[0016] Die Einheit Bm*/h bezeichnet Betriebs-Kubikmeter gasförmiger Wärmeträger pro Stunde, das heißt die gasförmige Wärmeträgermenge pro Stunde, die auf Betriebstemperatur und Betriebsdruck über das Leitungssystem in den Etagenofen eingebracht werden.
[0017] Die wie vorstehend beschrieben eingestellte Verweilzeit des Rohoxids in der Nachröstvorrichtung beträgt 2 bis 180 Min., bevorzugt 10 bis 150 Min., stärker bevorzugt 20 bis 100 Min., noch stärker bevorzugt 20 bis 50 Min. und am stärksten bevorzugt 20 bis 40 Min. Durch die Steuerung der Verweilzeit des Rohoxides in der Nachröstvorrichtung kann auch das zu lange Erhitzen (Totbrennen) des Metalloxides vermieden werden, welches insbesondere bei MgO auftreten kann, und dessen Rehydratisierung und Weiterverwendung verhindert.
[0018] Die Vorteile der Erfindung bestehen einerseits darin, dass ein Zwangsaustrag des Metalloxids aus dem Reaktor kombiniert mit einer Nachröstung stattfindet, und andererseits darin, dass keine zusätzlichen Komponenten am Reaktorboden erforderlich sind und schließlich auch darin, dass die Energie effizient genutzt wird, da das Abgas der Nachröstvorrichtung direkt in den Reaktor geleitet wird, was ebenfalls zur Folge hat, dass eine eigene Abgasbehandlung des Abgases der Nachröstvorrichtung sich erübrigt.
[0019] Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe von den Schutzumfang nicht einschränkenden Beispielen und den beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei ist:
[0020] Figur 1 ein senkrechter Schnitt durch eine erfindungsgemäße Nachröstvorrichtung; und [0021] Figur 2 eine Draufsicht auf einen Boden der erfindungsgemäßen Nachröstvorrichtung.
BEISPIEL 1
[0022] Ein Sprühröstreaktor (nicht gezeigt), zum Rösten von MgCl», der für eine Leistung zum Erzeugen von etwa 300 kg/h MgO ausgelegt ist, ist mit einem Etagenofen 1 (Finalizer) mit fünf Böden 2 ausgerüstet. Das Magnesiumrohoxid gelangt aus dem Reaktor (nicht gezeigt) in den Etagenofen 1. Darin umfasst jeder Boden 2 Austragsöffnungen 3 (in Figur 1 nicht dargestellt) und eine Fördervorrichtung pro Boden, in Form eines Krähiwerks, welches Krählbalken 4 umfasst, die mit Krählzähnen 5 versehen sind, wodurch das Rohoxid zwangsweise von einem darüber liegenden Boden auf einen darunter liegenden Boden befördert wird. Die Krählbalken 4 sind auf einer Welle 6 angeordnet, welche mittels eines Motors 7 angetrieben wird.
Leitungen (nicht gezeigt) zum Zuführen von heißer Luft zu jedem der Böden 2 im Etagenofen 1
sind vorgesehen. Die mit einer Fließgeschwindigkeit von 400-800 Bm*/h zugeführte Luft besitzt eine Temperatur von 450 bis 600 °C. Uber die am Motor 7 eingestellte Drehzahl wird die gewünschte Verweilzeit des Rohoxids im Etagenofen 1 auf 20 bis 40 Min. eingestellt. Das nachgeröstete Magnesiumoxid wird über den Stutzen 9 aus dem Etagenofen 1 entfernt.
BEISPIEL 2
[0023] Ein Sprühröstreaktor (nicht gezeigt), zum Rösten von FeCl,, der für eine Leistung zum Erzeugen von etwa 300 kg/h Fe2Os ausgelegt ist, ist mit einem Etagenofen 1 (Finalizer) mit fünf Böden 2 ausgerüstet. Das Eisenrohoxid gelangt aus dem Reaktor (nicht gezeigt) in den Etagenofen 1. Darin umfasst jeder Boden 2 Austragsöffnungen 3 (in Figur 1 nicht dargestellt) und eine Fördervorrichtung pro Boden, in Form eines Krählwerks, welches Krählbalken 4 umfasst, die mit Krählzähnen 5 versehen sind, wodurch das Rohoxid zwangsweise von einem darüber liegenden Boden auf einen darunter liegenden Boden befördert wird. Die Krählbalken 4 sind auf einer Welle 6 angeordnet, welche mittels eines Motors 7 angetrieben wird.
Leitungen (nicht gezeigt) zum Zuführen von heißer Luft zu jedem der Böden 2 im Etagenofen 1 sind vorgesehen. Die mit einer Fließgeschwindigkeit von 400-800 Bm*/h zugeführte Luft besitzt eine Temperatur von 400 bis 550 °C. Uber die am Motor 7 eingestellte Drehzahl wird die gewünschte Verweilzeit des Rohoxids im Etagenofen 1 auf 20 bis 40 Min. eingestellt. Das nachgeröstete Eisenoxid wird über den Stutzen 9 aus dem Etagenofen 1 entfernt.

Claims (8)

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Nachrösten von in einem Reaktor pyrohydrolytisch gewonnenem Metalloxid, wobei der Reaktor wenigstens einen Reaktorboden mit wenigstens einer AustragsÖffnung für das Metalloxid umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Reaktorbodens und an der Reaktoraußenseite mit diesem verbunden, eine Nachröstvorrichtung in Form eines Etagenofens (1) vorgesehen ist, wobei die Nachröstvorrichtung ferner mit Leitungen zum Zuführen eines gasförmigen Wärmeträgers ausgestattet ist und wenigstens zwei Böden (2) umfasst, welche Böden (2) wenigstens eine Austragsöffnung (3) und eine Fördervorrichtung pro Boden aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung pro Boden (1) ein Krählwerk ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Krählwerke wenigstens einen Krählbalken (4) umfasst.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass pro Boden (1) wenigstens eine Leitung zum Zuführen des gasförmigen Wärmeträgers vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Krählwerke auf einer Welle (6) angeordnet sind, welche Welle (6) durch einen Motor (7) angetrieben wird.
6. Verfahren zum Nachrösten von in einem Reaktor pyrohydrolytisch gewonnenem Metalloxid in einer Nachröstvorrichtung in Form eines Etagenofens, wie in Anspruch 1 definiert, gekennzeichnet durch Fördern des pyrohydrolytisch gewonnenen Metalloxids auf den ersten Boden des Etagenofens, Zuführen eines gasförmigen Wärmeträgers zu dem ersten Boden des Etagenofens und Nachrösten des Metalloxids, Fördern des behandelten Metalloxids auf einen weiteren unter dem ersten Boden liegenden zweiten Boden und Wiederholen der vorstehenden Schritte für den zweiten Boden und weitere Böden des Etagenofens bis zum letzten Boden des Etagenofens, Entfernen des nachgerösteten Metalloxids aus dem Etagenofen, wobei der gasförmige Wärmeträger mit einer Fließgeschwindigkeit von 400 bis 800 Bm*h in die Nachröstvorrichtung eingebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Wärmeträger heiße Luft mit einer Temperatur von 300 bis 800 °C ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit des Metalloxids in der Nachröstvorrichtung 2 bis 180 Min. beträgt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
ATA325/2014A 2014-05-02 2014-05-02 Vorrichtung und Verfahren zum Nachrösten von Metalloxiden AT515771B1 (de)

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