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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbereiten von kalzithaitigen Quarzsanden bzw. quarzhaitigen Kalzitsanden, wie z. B. Flotationsrückständen aus der Anreicherung von Kalkstein.
Die Gewinnung von Kalkstein für die Herstellung von hochreinen Zuschlagstoffen in der Zement- bzw. Eisenherstellung aus kalzithaitigen Quarzsanden bzw. quarzhaitigen Kalzitsanden ist mit einer Reihe von Schwierigkeiten verbunden. Insbesondere bei stark verunreinigten oder verwachsenen kalzithaltigen Quarzsanden bzw. quarzhaitigen Kalzitsanden gelingt mit Flotationsverfahren nur eine unvollständige Anreicherung bzw. Reinigung von Kalkstein, und es verbleiben grosse Mengen an Kalkstein enthaltenden Rückständen, welche nicht mehr unmittelbar verwendbar sind und verhaldet werden müssen.
Hinzukommt, dass derartige Rückstände noch organische Substanzen enthalten, welche als Flotationshilfsmittel eingesetzt wurden, sodass das zu verhaldende Material mit organischen Substanzen verunreinigt ist, welche eine mehr oder minder starke Geruchsbelästigung und/oder Umweltbelastung darstellen können.
Üblicherweise enthalten derartige Flotationsrückstände 20 bis 30 Gew. % Kalziumkarbonat bei kalzithaltigem Quarzsand bzw. 60 bis 70 Gew. % Kalzit bei quarzhaltigem Kalzitsand, welches durchaus noch gewinnungswürdig wäre, wenn ein einfaches, beispielsweise im Rahmen eines Zementwerkes oder im Rahmen einer metallurgischen Anlage, durchführbares Verfahren zur Verfügung stünde, welches eine Gewinnung und Reinigung derartig abgereicherter kalzithältiger Quarzsande bzw. quarzhältiger Kalzitsande ermöglicht.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, derartige schwach kalzithaltige Quarzsande bzw. quarzhaltige Kalzitsande und im besonderen derartige Flotationsrückstände aufzuarbeiten, um auf diese Weise den durch die Verhaldung entstehenden Umweltproblemen zu begegnen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass die kalzithaltigen Quarzsande bzw. quarzhaitigen Kalzitsande bei Temperaturen zwischen 800 und 12000C geglüht werden und anschliessend mit Wasser aufgeschlämmt bzw. gelöscht werden, dass
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die Aufschlämmung mechanisch in Kalkmilch und Sand getrennt wird und anschliessend Kalkbrei sedimentiert wird, wobei überstehendes Kalkwasser der Herstellung der Aufschlämmung bzw.
zum Löschen rückgeführt wird und dass hochreines Kalziumkarbonat aus dem überstehenden Kalkwasser ausgefällt wird. Dadurch, dass die kalzithaltigen Quarzsande bei Temperaturen zwischen 800 und 12000e geglüht werden, erfolgt eine zumindest teilweise Kalzinierung und Abspaltung von Kohlendioxid. Das zum Unterschied von Kalziumkarbonat relativ gut wasserlösliche Kalziumoxid kann in der Folge mit Wasser aufgeschlämmt bzw. gelöscht werden, wobei Kalziumhydroxid oder Kalkmilch entsteht und aufgrund der exothermen Reaktion Wärme abgeführt bzw. wiedergewonnen werden kann.
Dadurch, dass die Aufschlämmung mechanisch in Kalkmilch und Sand getrennt wird und anschliessend Kalkbrei sedimentiert wird, kann das überstehende Kalkwasser der Herstellung der Aufschlämmung bzw. zum Löschen rückgeführt werden, wobei durch Ausfällen von hochreinem Kalziumkarbonat aus dem Kalkwasser Basisstoffe für die pharmazeutische, Futtermittel-, Düngemittelindustrie etc. gewonnen werden.
Dadurch, dass die Aufschlämmung mechanisch, in vorteilhafter Weise durch Filtration oder in einem Zyklon, in Kalkmilch und Sand getrennt wird, lässt sich der Quarz bzw. Siliciumoxidanteil in einfacher Weise mechanisch abtrennen, wobei ein wesentlich kalziumreicher Kalkbrei sedimentiert werden kann und dadurch eine Anreicherung von Kalziumhydroxid im Kalkbrei erfolgt. Dadurch, dass nun überstehendes mit Ca (OH) 2 gesättigtes Kalkwasser der Herstellung der Aufschlämmung bzw. zum Löschen rückgeführt wird, wird eine weitestgehende Kreislaufführung und damit ein umweltschonendes Verfahren vorgeschlagen.
In besonders vorteilhafter Weise kann die Löschwärme zum Trocknen des Kalkbreies eingesetzt werden, wobei je nach dem Ausmass der mechanischen Abtrennung des Quarzsandes bzw. des Si02-Anteiles überaus reines Ca (OH) 2 bzw. CaO hergestellt werden kann.
In besonders einfacher Weise kann unter weitestgehender thermischer Nutzung der Glühwärme die Kühlung des geglühten Produktes so geführt werden, dass das geglühte Produkt über einen
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rekuperativen Luftkühler geführt wird und dass die erwärmte Kühlluft Brennern zum Glühen zugeführt wird.
Die mechanische Trennung von Kalkmilch und Sand kann, wie bereits eingangs erwähnt, durch beispielsweise einen Filter oder bei trockenem Löschvorgang durch Sichtung erfolgen, wobei das Siliciumdioxid bzw. der Quarzsand als Kopffraktion anfällt. In besonders einfacher Weise kann dieses Trennverfahren jedoch so durchgeführt werden, dass die mechanische Trennung von Kalkmilch und Sand im Anschluss an das Löschgefäss in wenigstens einem Hydrozyklon vorgenommen wird, wodurch insbesondere bei Verwendung einer Hydrozyklon-Batterie mit hohen Durchsatzmengen eine sehr rasche Abtrennung von Kalkmilch und Sand vorgenommen werden kann.
Anstelle einer direkten Einleitung des Produktes aus dem Luftkühler in das Löschgefäss, kann das Verfahren vorteilhaft dadurch verbessert werden, dass das gekühlte Produkt über eine weitere, dem Luftkühler nachgeschaltete Löscheinheit geführt wird und Fein-Ca (OH) 2 ausgesichtet und ausgetragen wird.
Je nach dem Ausmass der gewünschten Trennung lassen sich die beiden zu trennenden Fraktionen in beliebig gereinigter Weise darstellen. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, Quarzsand mit einer vorbestimmten Menge an Kalk herzustellen, um auf diese Weise unmittelbar ein für metallurgische Prozesse einsetzbares Produkt zu gewinnen. Eine derartige Einstellung des jeweils noch mitausgetragenen Kalksatzes, welcher gemeinsam mit dem Sand ausgebracht wird, lässt sich in besonders einfacher Weise durch Verwendung von Hydrozyklonen erzielen. Bei weitestgehender Reinigung des Quarz (Kalzit)-Sandes durch Magnetscheidung zum Abtrennen allfälliger Eisenträger lässt sich dieser Sand je nach verbleibendem Kalkanteil für die Grün- bzw. Braunglasherstellung verwenden.
Der von Kalkmilch abgetrennte Sand kann aber auch für Bauzwecke, insbesondere für Fertigmörtel eingesetzt werden, wobei in allen diesen Fällen eine vollständige Abtrennung von Kalziumoxid nicht erforderlich ist.
Prinzipiell lässt sich mit dem erfindungsgemässen Verfahren durch iterative Verfahrensführung und zumindest teilweiser Kreislaufführung auch ein Anreicherungsprozess fahren, wobei mit
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Vorteil so vorgegangen wird, dass die Aufschlämmung nach dem Abtrennen von Sand im Kreislauf geführt und neuerlich geglüht und gelöscht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung schematisch dargestellten Anlage für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens näher erläutert.
In der Zeichnung ist mit 1 ein Kalzinator bezeichnet, welcher bei Temperaturen zwischen 800 und 1200 C betrieben wird. Dem Kalzinator wird der kalzithaltige Quarzsand bzw. quarzhaltige Kalzitsand obenauf gegeben, wobei die Glühtemperatur durch Brenner 2, welche mit Gas gespeist werden, erzielt wird. Unterhalb der Austragsöffnung ist ein rekuperativer Kühler 3 angeordnet, welcher mit Luft gekühlt wird. Die auf diese Weise gebildete Heissluft wird den Brennern 2 zugeführt. Zusätzlich ist eine Trockenlöschanlage 4 mit Windsichter und Fein-Ca (OH) 2 Austrag nachgeschaltet.
Das abgekühlte zumindest teilweise kalzinierte Material besteht zu etwa 40 bis 55 Gew. % aus CaO und Quarzsand. Dieses kalzinierte Material wird in ein Löschgefäss 5 übergeführt, in welchem CaO mit Wasser zu Ca (OH) 2 umgesetzt wird. Im Inneren des Löschgefässes sind Rührwerke schematisch ersichtlich, der Grobsand kann über die Austragsöffnung 6 abgezogen und für die Bauund Glasindustrie verwendet werden. Die Kalkmilch sowie der Sand werden ebenfalls abgezogen. Die entstehende Löschwärme kann gleichfalls abgeführt werden.
Die aus dem Löschgefäss 5 abgezogene Kalkmilch und der Feinsand gelangen in eine Hydrozyklon-Batterie, wobei ein Hydrozyklon mit 7 bezeichnet ist. In einem derartigen Hydrozyklon fällt die Kalkmilch im Überlauf an und wird in einen Dekanter 8 übergeführt. Am Fussende des Hydrozyklons kann in Richtung des Pfeiles 11 Quarzsand für Bauzwecke oder die Glasindustrie abgezogen werden, wobei hier im Falle von Abfallprodukten einer Flotation aufgrund der hohen Glühtemperaturen keine Flotationsmittelreste mehr vorliegen.
Aus dem Dekanter 8 wird Kalkbrei abgezogen und gelangt in einen Trockner 9. Überstehendes, mit Ca (OH) 2 gesättigtes Kalkwasser im Dekanter 8 wird durch die Rückführungsleitung dem
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Löschgefäss 5 und 4 rückgeführt, wobei es im zwischengeschalteten Kristallisator 10 durch Einleitung von COs-Gas sowohl in die Mineralphase Kalzit als auch zu (reaktiveren) Aragonit gefällt wird.
Der Trockner kann als Abwärmetrockner ausgebildet sein und mit der Abwärme des Löschgefässes 5 betrieben werden, wobei hier Ca (OH) 2 getrocknet wird. Das gebildete Ca (OH) 2 bzw. CaO kann für Bauzwecke, für die Papierindustrie, für die Zuckererzeugung, für die Metallurgie oder im Falle einer nicht vollständigen Trennung von Siliciumdioxid auch als Zementrohmehlkomponente zum Einsatz gelangen.
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The invention relates to a method for processing calcite-containing quartz sands or quartz-containing calcite sands, such as. B. Flotation residues from the enrichment of limestone.
The extraction of limestone for the production of high-purity aggregates in cement or iron production from calcite-containing quartz sands or quartz-containing calcite sands is associated with a number of difficulties. Especially in the case of heavily contaminated or overgrown calcite-containing quartz sands or quartz-containing calcite sands, flotation processes only result in incomplete enrichment or cleaning of limestone, and large amounts of residues containing limestone remain which can no longer be used directly and must be treated.
In addition, such residues still contain organic substances which were used as flotation aids, so that the material to be handled is contaminated with organic substances which can represent a more or less strong odor nuisance and / or environmental pollution.
Such flotation residues usually contain 20 to 30% by weight of calcium carbonate in the case of calcite-containing quartz sand or 60 to 70% by weight of calcite in the case of quartz-containing calcite sand, which would still be worthwhile if a simple one, for example in the context of a cement plant or in the context of a metallurgical plant, could be carried out A method would be available which would allow the extraction and purification of depleted calcite-containing quartz sands or quartz-containing calcite sands.
The invention now aims to process such weakly calcite-containing quartz sands or quartz-containing calcite sands and in particular such flotation residues in order in this way to counteract the environmental problems arising from the stockpiling. To achieve this object, the method according to the invention essentially consists in that the calcite-containing quartz sands or quartz-containing calcite sands are annealed at temperatures between 800 and 12000 ° C. and then slurried or quenched with water
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the slurry is mechanically separated into lime milk and sand and then lime porridge is sedimented, with excess lime water from the preparation of the slurry or
recycled for extinction and that high-purity calcium carbonate is precipitated from the excess lime water. The fact that the calcite-containing quartz sands are annealed at temperatures between 800 and 12000e results in at least partial calcination and elimination of carbon dioxide. The calcium oxide, which is relatively water-soluble in contrast to calcium carbonate, can subsequently be slurried or quenched with water, calcium hydroxide or milk of lime being formed and heat being able to be dissipated or recovered due to the exothermic reaction.
By mechanically separating the slurry into lime milk and sand and then sedimenting the lime slurry, the excess lime water can be returned to the production of the slurry or for extinguishing, whereby base materials for the pharmaceutical, animal feed, Fertilizer industry, etc.
Because the slurry is separated mechanically, advantageously by filtration or in a cyclone, into lime milk and sand, the quartz or silicon oxide content can be mechanically separated in a simple manner, whereby a substantially calcium-rich lime paste can be sedimented and thereby enrichment of Calcium hydroxide is made in the lime porridge. The fact that excess lime water saturated with Ca (OH) 2 in the preparation of the slurry or for quenching is now recycled, suggests as far as possible a recycling process and thus an environmentally friendly process.
In a particularly advantageous manner, the heat of extinguishing can be used to dry the lime pulp, and depending on the extent of the mechanical separation of the quartz sand or the SiO 2 content, extremely pure Ca (OH) 2 or CaO can be produced.
The cooling of the annealed product can be carried out in a particularly simple manner with the most extensive thermal use of the annealing heat so that the annealed product has a
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recuperative air cooler is guided and that the heated cooling air is fed to burners for glowing.
The mechanical separation of lime milk and sand can, as already mentioned at the beginning, be carried out, for example, by a filter or, in the case of a dry extinguishing process, by screening, the silicon dioxide or the quartz sand being obtained as a top fraction. However, this separation process can be carried out in a particularly simple manner in such a way that the mechanical separation of lime milk and sand following the extinguishing vessel is carried out in at least one hydrocyclone, as a result of which a very rapid separation of lime milk and Sand can be made.
Instead of a direct introduction of the product from the air cooler into the extinguishing vessel, the method can advantageously be improved in that the cooled product is passed over another extinguishing unit downstream of the air cooler and fine Ca (OH) 2 is sighted and discharged.
Depending on the extent of the desired separation, the two fractions to be separated can be represented in any purified manner. For example, it can be advantageous to produce quartz sand with a predetermined amount of lime in order to directly obtain a product that can be used for metallurgical processes. Such a setting of the lime scale which is also carried along and which is applied together with the sand can be achieved in a particularly simple manner by using hydrocyclones. If the quartz (calcite) sand is cleaned as much as possible by magnetic separation to separate any iron carriers, this sand can be used for green or amber glass production depending on the remaining lime content.
However, the sand separated from lime milk can also be used for construction purposes, in particular for ready-mixed mortar, in which case a complete separation of calcium oxide is not necessary.
In principle, the process according to the invention can also be used to carry out an enrichment process by means of iterative process management and at least partial circuit management, with
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The advantage is that the slurry is circulated after the sand has been separated off and annealed and quenched again.
The invention is explained in more detail below with the aid of a system which is shown schematically in the drawing for carrying out the method according to the invention.
In the drawing, 1 denotes a calciner, which is operated at temperatures between 800 and 1200 C. The calcite-containing quartz sand or quartz-containing calcite sand is placed on top of the calciner, the annealing temperature being achieved by burners 2 which are fed with gas. A recuperative cooler 3, which is cooled with air, is arranged below the discharge opening. The hot air formed in this way is fed to the burners 2. In addition, a dry extinguishing system 4 with wind sifter and fine Ca (OH) 2 discharge is connected downstream.
The cooled, at least partially calcined material consists of approximately 40 to 55% by weight of CaO and quartz sand. This calcined material is transferred to an extinguishing vessel 5, in which CaO is reacted with water to form Ca (OH) 2. Agitators can be seen schematically inside the extinguishing vessel, the coarse sand can be drawn off via the discharge opening 6 and used for the construction and glass industries. The lime milk and the sand are also removed. The heat of extinguishing that arises can also be dissipated.
The lime milk drawn off from the extinguishing vessel 5 and the fine sand enter a hydrocyclone battery, a hydrocyclone being designated by 7. In such a hydrocyclone, the lime milk accumulates in the overflow and is transferred to a decanter 8. At the foot of the hydrocyclone, 11 quartz sand can be drawn off in the direction of the arrow for construction purposes or the glass industry, whereby in the case of waste products from flotation there are no residual flotation agent residues due to the high annealing temperatures.
Lime sludge is drawn off from the decanter 8 and goes into a dryer 9
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Extinguishing vessel 5 and 4 returned, wherein it is precipitated in the intermediate crystallizer 10 by introducing COs gas both into the mineral phase calcite and to (more reactive) aragonite.
The dryer can be designed as a waste heat dryer and operated with the waste heat from the extinguishing vessel 5, Ca (OH) 2 being dried here. The Ca (OH) 2 or CaO that is formed can also be used as a cement raw meal component for construction purposes, for the paper industry, for sugar production, for metallurgy or in the event of incomplete separation of silicon dioxide.