DD144868A1 - VERTICAL PIPE REACTOR FOR CONTINUOUS THERMOCHLORATION - Google Patents

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DD144868A1 DD21445279A DD21445279A DD144868A1 DD 144868 A1 DD144868 A1 DD 144868A1 DD 21445279 A DD21445279 A DD 21445279A DD 21445279 A DD21445279 A DD 21445279A DD 144868 A1 DD144868 A1 DD 144868A1
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Hans Lorenz
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Hans Lorenz
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Abstract

Es handelt sich um eine Vorrichtung zur kontinuierlichen thermochlorierenden Reinigung von rieselfähigen Rohstoffen, wie Quarzrohstoffen. Die Vorrichtung kann eingesetzt werden bei der Aufbereitung von mineralischen Rohstoffen. Die Vorrichtung zeichnet sich durch einen optimalen Wärmekreislauf aus. Außerdem wird ein Eindringen von Sauerstoff in die Chlorierzone vermieden.It is a device for continuous Thermochlorating cleaning of free-flowing raw materials, such as Quartz raw materials. The device can be used in the Processing of mineral raw materials. The device is drawing characterized by an optimal heat cycle. In addition, a Ingress of oxygen into the chlorination zone avoided.

Description

2t.4 4522t.4 452

Titel der ErfindungTitle of the invention

Vertikaler Rohrreaktor zur kontinuierlichen ThermochlorierungVertical tube reactor for continuous thermochlorination

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Es handelt sich um eine kontinuierlich arbeitende Anlage zur Thermochlorierung von rieselfähigen, vorzugsweise mineralischen Rohstoffen, wie Ouarzrohstoffen, zum Zwecke der Abminderung von Schadstoffen oder der Gewinnung von Nutzkomponenten,It is a continuous system for the thermochlorination of free-flowing, preferably mineral raw materials, such as Ouarzrohstoffen, for the purpose of reducing pollutants or the recovery of useful components,

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß mineralische Rohstoffe durch Chlorierung bei höheren Temperaturen von Verunreinigungen, wie TiO-, Fe?0„ u. a. befreit bzw. daß wertvolle Komponenten, wie Ti, B oder seltene Elemente, durch diesen Vorgang abgetrennt werden können, Dabei ergibt sich apparativ eine Reihe von Problemen. Für diese Thermochlorierung kommen 3 verschiedene Apparatetypen in Frage: Drehrohr-, Wirbelschicht- und Schachtofen.It is known that mineral raw materials by chlorination at higher temperatures of impurities such as TiO, Fe ? 0 "among other things freed or that valuable components, such as Ti, B or rare elements, can be separated by this process, this results in a number of equipment problems. For this Thermochlorierung 3 different types of apparatus come into question: rotary kiln, fluidized bed and shaft furnace.

Der Drehrohrofen ist für die Chlorierung von feinteiligen Rohstoffen geeignet, aber gegen den Austritt von Chlorierungsgasen schwer abzudichten (Kowa-Seiko-Verfahren, Ohkubo, Y., 0. Min. Metallurg. Inst, of Oapan 82 (1966) Nr. 939 S. 601). Der Wirbelschichtofen wird bei der chlorierenden Erzaufbereitung mit den dafür charakteristischen hohen Stoffumsätzen benutzt (BRD-AS 1 75S 473).The rotary kiln is suitable for the chlorination of finely divided raw materials, but difficult to seal against the escape of chlorination gases (Kowa-Seiko-Verfahren, Ohkubo, Y., 0. Min Metallurg. Inst, of Oapan 82 (1966) No. 939 S. 601). The fluidized bed furnace is used in the chlorinating ore processing with the characteristic high substance conversions (BRD-AS 1 75S 473).

Außerdem sind Schachtofen bekannt, die zur Gewinnung von NE-Metallen aus Eisenerzen verwendet werden. Dabei wird beispielsweise in BRD-OS i 931 649 eine Vorrichtung (Schachtofen) beschrieben, in der die chlorierenden Gase oben und unten in dasIn addition, shaft furnace are known which are used for the extraction of non-ferrous metals from iron ores. Here, for example, in BRD-OS i 931 649 a device (shaft furnace) is described in which the chlorinating gases at the top and bottom in the

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wandernde Erz eingespeist und durch Erzeugung eines Unterdruckes in der Mitte des Schachtes abgezogen werden. Der Nachteil dieser Lösung ist, daß durch den Unterdruck der Absaugung eine Verringerung des Partialdruckes an Chlorierungsmittel und damit eine Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit eintritt.migrating ore are fed and withdrawn by generating a negative pressure in the middle of the shaft. The disadvantage of this solution is that due to the negative pressure of the suction, a reduction of the partial pressure of chlorinating agent and thus a reduction in the reaction rate occurs.

Weiterhin wird durch den Unterdruck Luft in die Chlorierzone gesaugt. Damit ist die Gefahr der Rückbildung der verunreinigenden Metalloxide aus den Chloriden gegeben.Furthermore, air is sucked into the chlorination zone by the negative pressure. Thus, there is the risk of regression of the contaminating metal oxides from the chlorides.

Außerdem muß berücksichtigt werden, daß durch Schwankungen des Absaugdruckes Chlorierungsgase am Kopf des Reaktors aus-" treten oder daß sich Chloride an den kälteren Rohrteilen oberhalb der Reaktionszone absetzen, die periodisch entfernt v/erden müssen.In addition, it must be taken into account that fluctuations in the suction pressure result in chlorination gases at the top of the reactor or that chlorides are deposited on the colder pipe sections above the reaction zone, which must be periodically removed.

Andererseits ist für die Gewinnung von NE-Metallen aus Ei/senerz ein Schachtofen bekannt (BRD-AS 1 160 622 und BRD-AS 1 583 895). In diesem erfolgt die Abdichtung der Reaktionszone durch Einschnürung des Ofenquerschnittes, und ein Überdruck an Kühl- und Aufheizgas wird aufrechterhalten, so daß der Austritt von Chlorgasen aus dem Reaktionsraum in die Aufheiz- und Kühlzone verhindert wird. Nachteilig ist dabei, daß der Eintritt von Luftsauerstoff in die Chlorierzone jedoch möglich ist.On the other hand, a shaft furnace is known for the extraction of non-ferrous metals from iron ore ore (BRD-AS 1 160 622 and BRD-AS 1 583 895). In this, the sealing of the reaction zone by constriction of the furnace cross-section, and an overpressure of cooling and Aufheizgas is maintained, so that the escape of chlorine gas from the reaction space is prevented in the heating and cooling zone. The disadvantage here is that the entry of atmospheric oxygen into the chlorination zone is possible.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, einen Reaktor zu entwickeln, der für die kontinuierliche Thermochlorierung von rieselfähigen Rohstoffen geeignet ist und der die Nachteile der bekannten Reaktoren, insbesondere die Gefahr des Eindringens von Sauerstoff in die Chlorierzone, nicht besitzt.The aim of the invention is to develop a reactor which is suitable for the continuous thermochlorination of free-flowing raw materials and which does not have the disadvantages of the known reactors, in particular the risk of oxygen entering the chlorination zone.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Dieses Ziel wird erreicht durch einen vertikalen Rohrreaktor zur kontinuierlichen Thermochlorierung von rieselfähigen Rohstoffen, in welchem der Rohstoff nacheinander eine Vorwärmzone, eine Thermochlorierzone und eine Abkühlzone durchläuft sowie die Wärme des austretenden auf den eintretenden RohstoffThis object is achieved by a vertical tubular reactor for the continuous thermochlorination of free-flowing raw materials, in which the raw material successively passes through a preheating zone, a thermochlorination zone and a cooling zone and the heat of the exiting to the incoming raw material

übertraaen wird iund der Reaktor vor und nach der ChlorierzoneThe reactor is transferred before and after the chlorination zone

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eine Einschnürung besitzt, indem erfindungsgemäß durch die Erzeugung eines Inertgasdruckes im Reaktor in der Einschnürung ober- und unterhalb der Thermochlorierzone sowohl das Eintreten von reaktionsfähigen Gasen aus der Abkühlzone in die Chlorierzone als auch von Chlorierungsgasen aus der Chlorierzone in die beiden angrenzenden Zonen verhindert wird.has a constriction is prevented by the invention by the generation of an inert gas pressure in the constriction above and below the Thermochlorierzone both the entry of reactive gases from the cooling zone in the Chlorierzone and chlorination gases from the Chlorierzone in the two adjacent zones.

Als Rohstoffe eignen sich insbesondere solche, wie Quarzrohstoffe, Glassande oder Feldspäte.Suitable raw materials are in particular those such as quartz raw materials, glass sands or feldspars.

Der rieselfähige Rohstoff durchwandert den Reaktor von oben nach unten.The free-flowing raw material passes through the reactor from top to bottom.

Zur Abdichtung der Reaktionszone wird oberhalb und unterhalb dieser ein Inertgas, wie Reinststickstoff, oder ein Edelgas eingeblasen. Dabei kann des Inertgas über Düsen oder Rohrkränze in die Einschnürungszone vor und nach der Chlorierzone zugegeben werden.To seal the reaction zone, an inert gas, such as pure nitrogen, or a noble gas is injected above and below it. In this case, the inert gas can be added via nozzles or pipe rings in the constriction zone before and after the chlorination zone.

Um die Wärmeverluste so gering wie möglich zu halten, wird die mit dem heißen Rohstoff nach der Chlorierung ausgetragene Wärmemenge durch einen Luftstrom im Wärmetauschgefäß auf den Rohstoff, der sich im Vorwärmgefäß befindet, übertragen. Durch die Nutzung der Abwärme ist erheblich weniger Energie für die indirekte Heizung in der Chlorierzone und/oder Vorheizzone notwendig. Bei hohen Durchsätzen ist wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit der mineralischen Rohstoffe die Heizung in das Innere der Chlorierzone zu verlegen, z. B. in der Art, daß das Reaktorrohr gegen das Innere abgeschirmte Heizstäbe enthält.In order to keep the heat losses as low as possible, the amount of heat discharged with the hot raw material after the chlorination is transmitted through an air flow in the heat exchange vessel to the raw material which is located in the preheating vessel. By using the waste heat considerably less energy is required for the indirect heating in the chlorination zone and / or preheating zone. At high throughputs is due to the poor thermal conductivity of the mineral raw materials to move the heating in the interior of the chlorinating zone, z. B. in the way that the reactor tube contains shielded against the interior heating elements.

Durch eine Überlappung des Ableitungsrohres für die Chlorierur.gsabgase im oberen Teil des Chlorierraumes und den Rohstoffzufluß ist im Reaktor ein Hohlraum vorhanden, in welchem sich Chlorierungsabgase inclusive gasförmiger Chloride vor ihrer Austreibung sammeln.By an overlap of the discharge pipe for the Chlorierur.gsabgase in the upper part of the Chlorierraumes and the raw material inflow a cavity is present in the reactor, in which collect chlorination gases including gaseous chlorides before their expulsion.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß das Eindringen von 0» in die Chlorierzone verhindert und damit die Rückbildung der verunreinigenden Metalloxide aus den Chloriden vermieden wird*The advantage of the solution according to the invention is that the penetration of O »into the chlorination zone is prevented and thus the regression of the contaminating metal oxides from the chlorides is avoided *

AusfÖhrungsbeispiele ' ' 2Ü 4 4S2Embodiment examples "2Ü 4 4S2

Beispiel 1example 1

Anhand des in Abb. 1 im Vertikalschnitt dargestellten Reaktors soll die Erfindung näher erläutert werden.Based on the reactor shown in Fig. 1 in vertical section, the invention will be explained in more detail.

Der rieselfähige Rohstoff rutscht aus dem wechselbaren Vorratsgefäß (1) in das Wärmetauschgefäß (2). Hier wird er durch den im Abkühlgefäß (6) aufgeheizten über (7) nach (2) geleiteten Luftstrom im Gegenstrom vorgewärmt und, wenn nötig, getrocknet. Das bei (3) eingespeiste Stickstoffgas verhindert sowohl den Eintritt von Luftsauerstoff in die Chlorierzone (4) als auch den Austritt von Chlorierungsgasen aus dieser Zone. Qer gleiche Stickstoffgasverschluß (5 ) befindet sich am Ausgang der Chlorierzone. Der Rohstoff rutscht nach Durchlaufen der Chlorierzone in das Abkühlgefäß (6), wo er im Gegenstrom durch einen Luftstrom gekühlt und dieser über die wärmeisolierte Leitung (7) in (2) eingeleitet wird. Die Wärmeverluste werden durch die indirekte Heizung der Chlorierungszone und Vorheizzone ausgeglichen, wobei diese durch Heizkanäle (8) durchzogen sein können. Chlorierungsgase werden bei (9) eingeleitet. Aus dem Gasraum (10) der Chlorierzone werden über (11) die Chlorierungsprodukte nach unten zur weiteren Verarbeitung oder Neutralisation abgeleitet. Die Verweilzeit des Rohstoffes in der Chlorierzone wird durch bekannte Dosiereinrichtungen, die ausgangsseitig angebracht sind, geregelt.The free-flowing raw material slips out of the exchangeable storage vessel (1) into the heat exchange vessel (2). Here it is preheated by the in the cooling vessel (6) heated by (7) to (2) directed air flow in countercurrent and, if necessary, dried. The nitrogen gas fed in (3) prevents both the entry of atmospheric oxygen into the chlorination zone (4) and the exit of chlorination gases from this zone. The same nitrogen gas occlusion (5) is located at the exit of the chlorination zone. The raw material slips after passing through the chlorination zone into the cooling vessel (6), where it is cooled in countercurrent by an air flow and this is introduced via the heat-insulated line (7) in (2). The heat losses are compensated by the indirect heating of the chlorination zone and preheating zone, which may be crossed by heating channels (8). Chlorination gases are introduced at (9). From the gas space (10) of the chlorination zone, the chlorination products are discharged downwards (11) for further processing or neutralization. The residence time of the raw material in the chlorination zone is controlled by known metering devices which are mounted on the outlet side.

Beispiel 2Example 2

Im Laborreaktorrohr aus Quarzglas wurden folgende Abreicherungen an Schadstoffen aus Mineralischen Rohstoffen erreicht:The following depletion of pollutants from mineral resources was achieved in the laboratory reactor tube made of quartz glass:

Gehalt an Rohstoff Fe2°3 (in Ppm) TiOp (in ppm)Content of raw material Fe 2 ° 3 ( in P pm ) TiOp (in ppm)

Kieselglasrohstoff, vor derSilica glass raw material, before

Thermochlorierung 260 37Thermochlorination 260 37

Kieseiglasrohstoff , nach derKieseiglasrohstoff, after the

Thermochlorierung 38 4Thermochlorination 38 4

Glassand, vor der Thermochlorierung ' 153Glass sand, before thermochlorination '153

Glassand, nach der Thermochlorierung 55Glass sand, after thermochlorination 55

Claims (1)

Erfindungsanspruchinvention claim 1. V.rtlk.ler Rohrreaktor zur kontinuierlich! ,nernoch1. V.rtlk.ler tubular reactor for continuous! , ner n och -rung von rieselfähigen Rohstoffen, in welche, Roh.-rung of free-flowing ähig e n raw materials, in which, Roh. «off nacheinander eine Vorwar.zone, eine The^ochlorie zone und eine Abkühlzone durchläuft sowie die"One after the other passes through a prehistoric zone, a zone of the chlorination and a cooling zone, and the reten von rea.tionsfähigen Gaeen aus der AbkühlL Γ'η Cl,r„rlon, als auch von Chlorierungsgasen aus der Chlorine in die oeiden angrenzenden Zonen verhindeTtReten of rea.tionsf ä hi g s G AEEN from de r Abkü hIL Γ'η Cl, r "on signal RLON, as well as from the Chlorierungsgasen Chlorine in the adjacent zones oeiden verhindeTt vert^ler Rohrreaktor nach Punkt lf gekennzeichnet dadurch d« :-rd!nert9aa Rein—'<" = » -r ein 6delgss verwel- " verti- cular tubular reactor according to point lf characterized by d «: -rd! nert9aa Rein - '<"=" - a 6 del gss verwel- " Hierzu !Seite ZeichnungenSee drawings!
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000068147A1 (en) * 1999-05-07 2000-11-16 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg METHOD FOR PURIFYING SiO2-PARTICLES, DEVICE FOR CARRYING OUT SAID METHOD AND GRANULATION PRODUCED ACCORDING TO SAID METHOD
DE102009059016A1 (en) 2009-12-17 2011-06-22 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG, 63450 Treating free-flowing grain from inorganic raw material, comprises continuously supplying grain to heated treatment chamber over grain inlet and then heating the grain in it, and exposing treatment gas flowing between gas inlet and -outlet

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2000068147A1 (en) * 1999-05-07 2000-11-16 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg METHOD FOR PURIFYING SiO2-PARTICLES, DEVICE FOR CARRYING OUT SAID METHOD AND GRANULATION PRODUCED ACCORDING TO SAID METHOD
DE102009059016A1 (en) 2009-12-17 2011-06-22 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG, 63450 Treating free-flowing grain from inorganic raw material, comprises continuously supplying grain to heated treatment chamber over grain inlet and then heating the grain in it, and exposing treatment gas flowing between gas inlet and -outlet
DE102009059016B4 (en) 2009-12-17 2019-02-21 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Process for the treatment of a quartz sand or quartz glass grain

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