DD200896A1 - METHOD OF OBTAINING THE ALKALINE CONTENT OF INDUSTRIAL SUPPLIES - Google Patents

METHOD OF OBTAINING THE ALKALINE CONTENT OF INDUSTRIAL SUPPLIES Download PDF

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DD200896A1
DD200896A1 DD81233521A DD23352181A DD200896A1 DD 200896 A1 DD200896 A1 DD 200896A1 DD 81233521 A DD81233521 A DD 81233521A DD 23352181 A DD23352181 A DD 23352181A DD 200896 A1 DD200896 A1 DD 200896A1
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Siegfried Ziegenbalg
Manfred Rudorf
Dieter Loewe
Horst Ufer
Dietmar Jeschke
Zoltan Felfoeldi
Tibor Ferenczi
Gyula Horvath
Peter Siklosi
Karoly Solymar
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Siegfried Ziegenbalg
Manfred Rudorf
Dieter Loewe
Horst Ufer
Dietmar Jeschke
Zoltan Felfoeldi
Tibor Ferenczi
Gyula Horvath
Peter Siklosi
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rueckstandslosen Verwertung von eisen- und alkalihaltigen Industrierueckstaenden, insbesondere von alkalireichen Rotschlaemmen aus der Bauxitverarbeitung nach dem Bayer-Prozess. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine spezielle Moellermischung und ein verbessertes Reduktionsschmelzen Roheisen und fluessige Kalziumsilikat-Aluminat-Schlacken derart zu gewinnen, dass insbesondere der Alkaliinhalt des Industrierueckstandes vollstaendig zurueckgewonnen werden kann. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass zu Moellermischung so viel Kalk zugesetzt wird, dass mindestens 20% Kalziumdisilikat bei Gehalten von mehr als 45% CaO in der Schlacke gebildet werden, das TiOind2 als Kalziumtitanat sowie das AIind2Oind3 als Kalziumaluminat gebunden werden. Das im Industrierueckstand enthaltene Alkali wird erst waehrend des Schmelzprozesses quantitativ verdampft und zu mehr als 99% als Flugstaub zurueckgewonnen. Der Eiseninhalt des Industrierueckstandes wird vollstaendig als hochwertige Eisenlegierung ausgebracht.The invention relates to a process for the recycling of ferrous and alkaline industrial residues, in particular alkali-rich red mud from bauxite processing according to the Bayer process. The object of the invention is to obtain pig iron and liquid calcium silicate-aluminate slag by means of a special mixture of the batches and an improved reduction melt such that in particular the alkali content of the industrial residue can be completely recovered. According to the invention, the object is achieved by adding enough lime to the mixture of lotion to form at least 20% calcium disilicate in the slag at levels of more than 45% CaO, bound TiOind2 as calcium titanate and Alind2Oind3 as calcium aluminate. The alkali contained in the industrial residue is quantitatively evaporated only during the melting process and recovered to more than 99% as fly ash. The iron content of the industrial residue is completely applied as a high quality iron alloy.

Description

Υerfehren,„zur gewinnung..,.des. Alkaliinhaltes^ yon, IndustrierückständenΥerfehren, "to win ..,. Alkali content, industrial residues

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rückstandslosen Verwertung von eisen- und alkalihaltigen Industrierückständen, insbesondere von alkalireichen Rotschlam-men aus der Bauxitverarbeitung nach dem Bayer-Prozeß durch reduzierendes Schmelzen unter Zuschlag von Koks, Kalk und Sand, wobei eine Eisenlegierung und Kalziumsilikat/Aluminat-Schlacken, die anschließend alkalisch gelaugt, der Tonerdeinhalt ausgebracht und die Laugerückstände auf Zement verarbeitet sowie Alkalistaub erzeugt werden»The invention relates to a process for the residue-free recovery of iron and alkali-containing industrial residues, especially of alkali-rich Rotschlam-men from the bauxite after the Bayer process by reducing melting with the addition of coke, lime and sand, with an iron alloy and calcium silicate / aluminate slags , which then leached alkaline, the alumina content is applied and the lye residues are processed on cement and alkali dust are generated »

Charakteristik^der bekannten; technischen LösungenCharacteristic of the known; technical solutions

Die Nutzbarmachung des beim nassen Aufschlußverfahren von Bauxit zu Aluminiumoxid als Hebenprodukt anfallenden Rot s chi amins ist eine Aufgabe, die man seit Jahrzehnten zu lösen versucht hat.The harnessing of the resulting in the wet pulping process from bauxite to alumina as a lifting product red s amine is a task that has been trying to solve for decades.

^?! β?ή^ ^\β STLfSlIeTV^.ph Rctsciilsiiniiis sizif Grund ihres Gehaltes an Wertkomponenten eine bedeutende Rohstoffquelle und andererseits stellt die Unterbringung des in der Tonerdeindustrie anfallenden RotSchlammes ein ernstes Haldenproblem dar. Unter den bekannt gewordenen zahlreichen Verarbeitungs- und Anwendungsmöglichkeiten hat sich bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt keine technisch durchgesetzte Das gilt auch für die Verfahren der reduzierenden Aufbereitung des Hotsch!amme s mit dem Ziel der restlosen Gewinnung des Eisen» und Alkaliinhalts und einer Schlacke, die die restlichen Bestandteile des Rotschlamms enthält.^ ?! β ?ήή ^ \ β β β β β β R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R Grund Grund Grund Grund Grund Grund Grund Grund Grund Grund Grund Grund Grund Grund Grund Grund Grund Grund Grund Grund Grund und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und und Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot Rot This also applies to the process of reducing the treatment of the hot-bath with the aim of obtaining the iron and alkali content and a slag containing the remaining components of the red mud.

.Folgende technologische Möglichkeiten der thermischen RotSchlammverarbeitung wurden bisher untersucht;The following technological possibilities of thermal red-mud processing have been investigated so far;

1« Kombiniertes Bayer-Sinter-Yerfahren nach dem Krupp-Renn-Prozeß, Magnetscheidung der anfallenden Eisenluppen von der Schlacke, nachfolgende Sinterung der Schlacke mit Soda und Kalkstein und Laugung des Sinterproduktes»1 "Combined Bayer sintering process after the Krupp-Renn process, magnetic separation of the resulting iron slag from the slag, subsequent sintering of the slag with soda and limestone and leaching of the sintered product»

2* Reduzierendes Schmelzen zur Herstellung von Roheisen und Sinterung der Schlacke mit Soda und Kalkstein«.2 * Reducing smelting for the production of pig iron and sintering of the slag with soda and limestone «.

3. Reduzierendes Schmelzen des Rotschlamms und Behandlung der geschmolzenen Schlacke mit Kalk bei Bildung von direkt auslaugbarer Natrium- und KalsiumaluminatschlackSe3. Reducing red mud melting and treating the molten slag with lime to form directly leachable sodium and potassium aluminate slag

4. Kaustifizierung des Rotschlamins und nachfolgendes Schmelzen unter Bildung einer selbstzerfallenden, direkt auslaugbaren Kalziumaluminat-Kalziumdisilikatschlacke*4. Causticization of the Red Smelter and Subsequent Melting to Form a Self-Degrading, Directly Leachable Calcium Aluminate Calcium Disilicate Slag *

Der nach Auslaugung der o, g. Schlacke zurückbleibende Schlamm wird nach sämtlichen Verfahren zu Zement verarbeitet und die Aluminatlauge dem Bayer-Verfahren zugeführt·The leaching after o, g. Slag remaining sludge is processed into cement by all processes and the aluminate liquor is fed to the Bayer process.

Aus der DE-OS 2328674 ist bekannt, daß Rotschlamm reduzierend unter Zusatz bestimmter Mengen an Kalk geschmolzen wird, die entstandene Eisenlegierung durch Magnetscheidung oder im schmelzflüssigen Zustand abgetrerüt, die Schlacke aufgemahlen und einer alkalischen Laugung zum Zwecke der 'Tonerde- und Alkaligewinnung unterworfen wird. Der Nachteil dieses Verfahrensvorschlages besteht darin, daß auf Grund der Schmelz- und Reaktionsbedingungen keine selbstzerfallende Schlacke entsteht, so daß die große Schlackenmenge mit hohen Kosten aufgemahlen werden muß und des weiteren, daß Eisen und Alkali nicht vollständig gewonnen und in ein verwendbares Produkt überführt werden kanne Aus dem DD-AP 99971 ist bekannt, daß Rotschlamm einem reduzieranden Schmelzvorgang unterworfen und das erhaltene Roheisen flüssig von der Schlacke getrennt wird. Die Schlacke wird unter Zusatz von Kalk gemahlen und homogenisiert, gesintert, das Sintergut wiederum verkleinert und zur Alkali- und Tonerdegewinnung gelaugte Es ist keine Beeinflussung der Eisenqualität möglich. Ein weiterer Hachteil besteht in einer Vielzahl von Zerkleinerungsstufen mit hohen Kosten und der unvoll-From DE-OS 2328674 it is known that red mud is melt-reducing with the addition of certain amounts of lime, the resulting iron alloy by magnetic separation or in the molten state abgescherüt, the slag is ground and an alkaline leaching for the purpose of 'alumina and alkali extraction is subjected. The disadvantage of this method proposal is that due to the melting and reaction conditions no self-decomposing slag is formed, so that the large amount of slag must be ground at high cost and further that iron and alkali can not be completely recovered and converted into a usable product e from the DD-AP 99971 is known that red mud subjected to a reduzieranden melting process and the cast iron obtained is liquid separated from the slag. The slag is ground with the addition of lime and homogenized, sintered, the sintered material in turn reduced and leached to the alkali and clay extraction It is not possible to influence the iron quality. Another aspect of the invention is a large number of comminution stages with high costs and incomplete

*ι ι j sr ä ^ r^* ι s s ä ^ ^

13 3d I \ 6 13 3d I \ 6

dea Alkali-.Una iSiseninhaltes» Aus der DS-OS 2807615 ist bekannt, daß geschmolzene Hüttenschlacke ab 1350 C einer langsamen AbkühlungDea alkali-.Una iSiseninhaltes »From DS-OS 2807615 is known that molten slag from 1350 C a slow cooling

ο ~1ο ~ 1

von weniger als 10 C min unterzogen wird, wobei ein 3elb3tzerfall eintritt und die zerfallende Schlakke zur Tonerdegewinnung gelaugt wird. Der Selbstzerfall wird beschleunigt durch Anwendung von Ultraschall bei Temperaturen ab < 700 0C, Eine Bisengewinnung wird nicht durchgeführt, nachteilig ist die Begrenzung der Abkühlgeschwindigkeit auf weniger alsof less than 10 C min, with a 3elb3tzerfall occurs and the disintegrating Schlakke is leached to the alumina extraction. The self-decomposition is accelerated by application of ultrasound at temperatures from <700 0 C, a Bisengewinnung is not carried out, disadvantageous is the limitation of the cooling rate to less than

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10 C min , die hohe Invest- sowie Verarbeitungskosten bei der Realisierung erfordert.10 C min, which requires high investment and processing costs in the realization.

lach dem DD-WP 11379 wird Rotschlamm unter Zusatz von Reduktionsmitteln, Kalkhydrat sowie Soda oder anderer Alkalien geschmolzen, das Eisen abgetrennt und aus der Schlacke das Titan durch Auslaugen gewonnen« Der Laugerückstand wird in bekannter Weise zu Zement verarbeitet. Die Bisenabtrennung erfolgt nach diesem Vorschlag nach Aufmahlen des Schmelz- oder Sinterproduktes durch Magnetscheidung, so daß keine vollständige Eisengewinnung möglich ist, der Alkaliinhalt wird nur zu 67 % genutzt. Entsprechend der DE-AS 1202297 werden Rotschlamm und andere aluminiumhaltige Rohstoffe reduzierend geschmolzen, das Eisen abgetrennt und die Schlacke schwefelsauer v/eiterbehandelt zur Gewinnung von Titan Lind Tonerde« Der Alkaliinhalt der Vorlaufstoffe wird durch diese Verfahrensweise nicht gewonnen» Die gesamte Schlackenmenge muß feinzerkleinert werden. Es ist außerdem eine Verfahrensmöglichkeit in dem DS-AP IO5OO4 vorgeschlagen worden, Rotschlamm mit Kalk im Verhältnis GaOsSiO2 = 1,8 .„* 2,2; CaOsTiO2 « 0,9 ....According to DD-WP 11379, red mud is melted with the addition of reducing agents, hydrated lime and soda or other alkalis, the iron is separated off and the titanium is leached out of the slag. "The lye residue is processed in a known manner to form cement. The Bisenabtrennung takes place according to this proposal after grinding the melted or sintered product by magnetic separation, so that no complete iron extraction is possible, the alkali content is only used to 67%. According to DE-AS 1202297 red mud and other aluminum-containing raw materials are melted reducing, the iron separated and the slag sulfuric acid v / eiterbehandelt to obtain titanium Lind alumina "The alkali content of the precursors is not recovered by this procedure" The total amount of slag must be comminuted. It has also been proposed a process option in the DS-AP IO5OO4, red mud with lime in the ratio GaOsSiO 2 = 1.8. "* 2.2; CaOsTiO 2 «0.9 ....

1,1ΐ GaG5Ie2O3 - 1,8- ,,» 2,2} CaOiAl2O3ZHa2 - 0 ...12,7 zu mischen^ reduzierend zu schmelzen, das entstehende Eisen flüssig abzutrennen und die ITatriumaluminat sowie Kalziumaluiainat enthaltende Schlacke zuzerkleinern und in bekannter Weise auf Tonerde zu verarbeiten. Hach dem angegebenen Verfahren wird mehr Kalk eingesetzt als notwendig ist, da das Fe2O3 reduziert wird und nicht mehr in der Schlacke enthalten ist, das Alkali wird nur zu 61 %, das Eisen zu 90 % gewonnen» Die Aufmahlkosten für die Schlacke sind sehr hoch«1,1ΐ GaG 5 Ie 2 O 3 - 1,8- ,, »2,2} CaOiAl 2 O 3 ZHa 2 - 0 ... 12,7 to be mixed ^ to melt, to separate off the resulting iron in liquid form and to remove the sodium silicate and slag containing calcium aluminate and to be processed to alumina in a known manner. According to the given method, more lime is used than is necessary, since the Fe 2 O 3 is reduced and is no longer contained in the slag, the alkali is recovered only to 61%, the iron to 90 % »The Aufmahlkosten for the slag very high"

Aus einem jugoslawischen Verfahrensvorschlag (Heue Hütte, 1975, Heft 3) ist ersichtlich, daß Rotschlamm reduzierend geschmolzen, das entstehende Roheisen abgetrennt und die Schlacke granuliert wird. Eine Alkaligewinnung ist nicht vorgesehen, die Schlacke muß vor der Laugung mit H2SO4 feinzerkleinert werden»From a Yugoslav method proposal (Heue hut, 1975, Issue 3) it can be seen that red mud melt-reducing melted, the resulting pig iron is separated and the slag is granulated. An alkali recovery is not provided, the slag must be comminuted before leaching with H 2 SO 4 finely »

Zusammenfassend ist festzustellen, daß nach den bisher bekannten Verfahrensvorschlagen eine Rotschlammverwertung möglich ist, die jedoch mit folgenden Nach teilen behaftet istsIn summary, it should be noted that according to the previously known method proposals, a red mud utilization is possible, which, however, shares the following after ists

- Eisen und insbesonders Alkali werden nur unvollständig zurückgewonnen«- Iron and especially alkali are only partially recovered «

- Die Verfahren bestehen insbesondere bei der Alkaligewinnung aus zu vielen kostspieligen Sinzeloperationen.The methods consist in particular in the alkali extraction of too many costly Sinzeloperationen.

- Der günstige Schlackenselbstzerfallsprozeß ist auf Grund der Abkühlungsbedingungen (Abkühlungsgeschwin digkeit weniger als 10 0C min ) schwierig zu reali sieren und deshalb kostenintensiv.The favorable Schlackenselfbstzerfallsprozeß is due to the cooling conditions (cooling rate less than 10 0 C min) difficult to reali Sieren and therefore costly.

Ziel der Erfindung ist ein wirtschaftliches Verfahren zur komplexen und rückstandslosen Verwertung von eisen- und alkalihaltigen Industrierückständen, vorzugsweise von Rotschlamm, mit allen praktisch vorkommenden Alkaligehalten.The aim of the invention is an economical process for the complex and residue-free recycling of iron and alkali-containing industrial residues, preferably red mud, with all practically occurring alkali contents.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine spezielle Möllermischung und ein verbessertes Reduktionsschmelzen Roheisen und flüssige Kalziumsilikat-Al uminat -Schlacke derart zu gewinnen, daß insbesondere der Alkaliinhalt des Industrierückstandes vollständig zurückgewonnen werden kann.The invention has for its object to win by a special Möllermischung and an improved reduction smelting pig iron and liquid calcium silicate-Al uminat -Schlacke such that in particular the alkali content of the industrial residue can be completely recovered.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Mollermischung soviel Kalk zugesetzt wird, daß mindestens 20 % Kalziumdisilikat bei Gehalten von mehr als 45 % GaO in.der Schlacke gebildet werden, das TiOp als Kalziumtitanat sowie das AIpO- als Kalziumaluminat.gebunden werden (Eisen kann vernachlässigt werden) und die im Schmelzprozeß anfallende Schlacke nach dem Abstich einer Abkühlung von nicht mehr alsAccording to the invention, this object is achieved in that the lollipop mixture so much lime is added that at least 20% calcium disilicate are formed at levels of more than 45% GaO in.der slag, the TiOp as calcium titanate and the AIpO- be bound as calcium aluminate (iron can be neglected) and the slag produced in the melting process after tapping a cooling of not more than

ο —1ο -1

30 C min unterworfen wird. Dabei erfolgt der Selbstzerfall der Schlacke im Niedertemperaturbereich zur Korngröße von < 150 /Um zu mehr'als 95 %. Das verbleibende Überkorn wird in den Schmelzprozeß zurückgeführt. Das im Industrierückstand enthaltene Alkali wird erst während des Schmelzprozesses quantitativ yerdampft und zu mehr als 99 % als Flugstaub zurück-30 C min is subjected. The self-decomposition of the slag in the low temperature range to the particle size of <150 / to more than 95 %. The remaining oversize is returned to the melting process. The alkali contained in the industrial residue is quantitatively evaporated only during the melting process and returned to more than 99% as fly ash.

gGv;cnnon. Der Eissninhalt des ladustrierückstandes wird vollständig als hochwertige Eisenlegierung ausgebracht»CDR; cnnon. The ice content of the load residue is completely applied as a high grade ferrous alloy »

Bei dem erfindungsgeraäßen Verfahren wird die Tatsache ausgenutzt, daß die in der Schlacke vorliegenden Natriumverbindungen durch GaO bei hohen Temperaturen, insbesondere im Elektrodenbereich eines Elektroschmelzofens, verlegt werden, das freiwerdende Ha?0 verdampft und/oder mit Kohlenstoff zu Natrium reduziert wird, das danach verdampft und zu NapO oxydiert und mit den Ofenabgasen aus dem Prozeß entfernt wird. Dazu sind ausreichende Mengen an CaO3 die größer sind als 70 % des stöchiometrischen Bedarfs, für die Bildung von Kalziumdisilikat, Kalziumaluminiumsilikat ind Kalziumtitanat erforderlich und des weiteren Reduktionsmittel, vorzugsweise Kohlenstoff, in Form von Koks und kohlenstoffhaltigen Elektroden, das aus- . reicht zur Osidreduktion, Legierungsbildung und der Alkalireduktion, jedoch mindestens 10 %, bezogen auf trockenen Industrierückstand mit beispielsweise größer als 25 % Pe3O3,The process according to the invention utilizes the fact that the sodium compounds present in the slag are displaced by GaO at high temperatures, in particular in the electrode region of an electric melting furnace, the Ha released . 0 evaporated and / or reduced with carbon to sodium, which is then evaporated and oxidized to NapO and removed with the furnace exhaust gases from the process. These are sufficient amounts of CaO 3 greater than 70 % of the stoichiometric demand, for the formation of calcium disilicate, calcium aluminum silicate in calcium titanate required and further reducing agent, preferably carbon, in the form of coke and carbonaceous electrodes, the off. sufficient for Osidreduktion, alloying and alkali reduction, but at least 10%, based on dry industrial residue with, for example, greater than 25 % Pe 3 O 3 ,

Dabei braucht eine für die Bildung von selbstzerfallender Schlacke günstige mittlere Schmelzbadtemperatur (gleichzeitig Abstichtemperatur) von 1430 bis 1450 G nicht überschritten zu werden und es wird gleichzeitig die für den gesicherten Schlackenselbstzerfallsprozeß maximal zulässige Alkalikonzentration von weniger als 1 % Na?0 in der überraschend kurzen Zeit von weniger als 5 min eingestellte Die erfindungsgemäße Entfernung des Alkalis aus dem Rotschlamm führt zu einem hochangereicherten Alkaliflugstaub mitIn this case, a favorable for the formation of self-decomposing slag average melt bath temperature (simultaneously tapping temperature) of 1430 to 1450 G does not need to be exceeded and it is at the same time for the secured Schlackenselbstzerfallsprozeß maximum allowable alkali concentration of less than 1 % Na ? 0 set in the surprisingly short time of less than 5 min The inventive removal of the alkali from the red mud leads to a highly enriched alkali gas dust with

bis zu bü l/b Ma2O + K„0, aus dem durch einfache Wasserlaugung eine Alkalilösung beliebiger Konzentration hergestellt, werden kann, die bis zu 95 % des im RotschlanM vorlaufenden Alkalis enthält und dem Schlackenlaugungsprozefi zur Tonerdegewinnung oder dem Bayerprozeß zugeführt werden kann»up to b / l Ma 2 O + K "0, from which can be prepared by simple water leaching an alkali solution of any concentration, which contains up to 95 % of the leading in RotschlanM alkali and the slag leaching process for alumina extraction or the Bayer process can be supplied »

Dabei ist der direkte Einsatz von Alkaliflugstaub auch möglich«. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren wurde gefunden, daß bei einer Zusammensetzung der Schlacke, die gekennzeichnet ist durch einen Anteil von mehr als 20 % Kalziumdisilikat, mehr als 50 % CaO und weniger als 5 % Verunreinigungen, eine Bildung nichtselbstzerfallender Verbindungen in der Schlacke nicht stattfindet und eine Abkühlungsgeschwindigkeit der Schlacke bis zu 30 0C min gestattet, so daß ein vollständiger Selbstzerfall nach Abkühlung auf unter 500 0C eintritt, Im Interesse einer günstigen Wärmewirtschaft kann eine Vorreduktion und Vorwärmung der Möllermischungen in einem in Verbund mit einem Elektroofen arbeitenden, mit billigen Brennstoffen beheizten Drehrohrofen erfolgen.The direct use of alkali-dust is also possible «. In contrast to known methods, it has been found that with a composition of the slag characterized by a proportion of more than 20 % calcium disilicate, more than 50 % CaO and less than 5 % impurities, formation of non-self-decomposing compounds in the slag does not take place and a cooling rate of the slag is allowed up to 30 0 C min, so that a complete self-decomposition after cooling to below 500 0 C occurs in the interest of a favorable heat economy, a prereduction and preheating the Möllermischungen working in conjunction with an electric furnace, with cheap fuels heated rotary kiln.

Über einen Schmelzkokszusatz für das Elektroofenschmelzen von 10 bis 25 % und eine Verweilzeit der durch Reduktion des ^e2O,, und anderer Oxide entstehenden Eisenlegierung bis zu 3 Stunden kann der Gehalt an Legierungselementen, insbesondere von !Titan, Silizium und Kohlenstoff eingestellt werden. So wurde gefunden, daß der Titangehalt in 3 Stunden von 0,9 auf 0,1 % und der Siliziumgehalt von 0,5 auf weniger als 0,1 % abgesenkt werden kann, wobei VerweilzeitenCan be adjusted over a Schmelzkokszusatz for the electric furnace smelting of 10 to 25% and a residence time of the resultant by reduction of the ^ e 2 O ,, and other oxides iron alloy up to 3 hours, the content of alloying elements, in particular! Titanium, silicon and carbon. Thus, it has been found that the titanium content can be lowered from 0.9 to 0.1 % in 3 hours and the silicon content from 0.5 to less than 0.1 % , with residence times

von 3 Stunden bei intermittierendem Abstechen der Metallphase aus einem Elektroofen in jedem Fall erreicht werden. Bei Einhaltung einer derartigen Verweilzeit ist das direkte Schmelzen auf eine metallurgisch sofort einsetzbare Eisenlegierung möglich·of 3 hours with intermittent tapping of the metal phase from an electric furnace can be achieved in each case. If such a residence time is maintained, direct melting to a metallurgically usable iron alloy is possible.

Erfindungsgemäß wird eine Schlacke mit weniger als 0,1 % Pe erhalten und das Bisen zu mehr als 99 % in der Eisenlegierung ausgebracht, wenn mindestens 5 bis 10 cm, vorzugsweise 10 cm über der Phasengrenzfläche Metall - Schlacke die Schlacke intermittierend abgestochen v/ird.According to the invention, a slag with less than 0.1 % of PE is obtained and more than 99% of the iron is applied in the iron alloy if the slag is intermittently tapped at least 5 to 10 cm, preferably 10 cm above the phase interface metal slag.

Ss wird vorgeschlagen, die phosphinhaltige Abluft der Verbrennung im Vorreduktions- oder Vorwärmprozeß zuzuführen und damit unschädlich zu machen»It is proposed to supply the phosphine-containing exhaust air to the combustion in the prereduction or preheating process and thus render it harmless »

Wenn dem Rotschlamm die für die Bildung von Kalziumdisilikat, Kaiziumaluminat und Kalziumtitanat erforderliche CaO-Menge zugegeben wird und auch die übrigen Bedingungen gemäß der Erfindung eingehalten werden, so kann aus Rot3Chlamm mit allen praktisch vorkommenden Alkaligehalten das Alkali zu über 95 % und das Eisen vollständig bei einem AIpO-,-Ausbringen von über 80 % gewonnen werden»If the quantity of CaO required for the formation of calcium disilicate, calcium aluminate and calcium titanate is added to the red mud and also the other conditions according to the invention are maintained, the alkali can be more than 95 % and the iron completely soluble in red carbon with all practically occurring alkali contents an AIpO -, - yielding over 80 % can be won »

Au sf uh ru η gab ei spie1Au sf uh ru η gave eie Spie1

Filterfeuchter Rotschlamm mitFilter moisturizer red mud with

8,47 ... 16,6 % Al2O3 8.47 to 16.6 % Al 2 O 3

6,59 ... H,1 % SiO2 6.59 ... H, 1 % SiO 2

32,30 ... 39,7 % Pe2O3 32.30 ... 39.7 % Pe 2 O 3

2,15... 4,3 % TiO2 2.15 ... 4.3% TiO 2

2,70 ... 23,8 % CaO2.70 ... 23.8% CaO

1,90 ,** 9,0 % Ua2O (+1.90, ** 9.0% Ua 2 O (+

0,16 ... 0,49 % P2O5 0.16 ... 0.49% P 2 O 5

12,00 ... 14,00 % Glühverlust12,00 ... 14,00% loss on ignition

und etwa 48 % anhaftende Feuchte wurde in einem Drehrohrofen bis auf 6 % Restfeuchte getrocknet, mit Kalkstein Korngröße 10 mm sowie Koks 10 mm gemischt und in einem 450-kW-Slektroofen eingeschmolzen. Die Zugabe von CaO im Kalkstein war so berechnet, daß SiO2 als Kalziumdisilikat (2 CaO . SiO2), Al3O3 als Kalziumaluminat (12 CaO . 7 Al2O3) und TiO2 als Kalziumtitanat (CaO « TiO2) gebunden werden konnte. Da in der Schlacke nur 0,1 % Fe3O erwartet wurde, konnte ein Kalkzuschlag für Fe2O., entfallen, ein Überschuß von 2 % wurde lediglich für die Alkalireaktion zugegeben. Der Kokszusatz wurde mit 15 bis 20 % entsprechend dem Fe20,-Gehalt des Rotschlammes und des Bedarfs für die Legierungsbildung und der UapO-Reduktion eingestellt«,and about 48 % adhering moisture was dried in a rotary kiln to 6 % residual moisture, mixed with limestone grain size 10 mm and coke 10 mm and melted in a 450 kW Slektroofen. The addition of CaO in the limestone was calculated to give SiO 2 as the calcium disilicate (2 CaO, SiO 2 ), Al 3 O 3 as the calcium aluminate (12 CaO, 7 Al 2 O 3 ), and TiO 2 as the calcium titanate (CaO "TiO 2 ). could be tied. Since only 0.1 % Fe 3 O was expected in the slag, a lime addition for Fe 2 O. could be omitted, a 2 % excess was added only for the alkali reaction. The addition of coke was adjusted at 15 to 20 % according to the Fe 2 0 content of the red mud and the need for alloy formation and UapO reduction.

Die durchschnittliche Schmelzbadtemperatur betrug 1420 bis 1450 0C, die Temperatur in Elektrodennähe 1700 bis 1800 0C und die Vervveilzeit wurde mit 1 ,5 Stunden begrenzt. Nach dem Einschmelzen der ChargeThe average melt temperature was 1420 to 1450 0 C, the temperature near the electrodes 1700 to 1800 0 C and the Vervveilzeit was limited to 1, 5 hours. After melting the batch

von etwa 380 kg in 1 Stunde oder kontinuierlichem Einschmelzen mit intermittierendem Abstich wurde die Schlacke in Pfannen abgestochen und mit ca, 60 G min" von Badtemperatur auf etwa 1200 0G und anschließend mit 30 0G min"1 gekühlt. Die Schlacke verfiel zu 95 bis 98 % in Korngrößen vorzugsweise 80 /Um und der Rest 150 /Um bei 200-kg-Blöcken in weniger als 2 Stunden, wenn die Temperatur unter 500 0C erreicht wurde, in gelbgrünes bis graues Pulver, das der hydrometallurgischen Schlackenlaugung zugeführt wurde.From about 380 kg in 1 hour or continuous melting with intermittent tapping the slag was tapped into pans and cooled with ca '60 G min "of bath temperature to about 1200 0 G and then with 30 0 G min" 1 . The slag fell to 95 to 98 % in grain sizes preferably 80 / Um and the remainder 150 / Um at 200 kg blocks in less than 2 hours, when the temperature was reached below 500 0 C, in yellowish green to gray powder, the hydrometallurgical slag leaching was supplied.

Das Abgas aus dem Elektroofen mit ca* 1100 G wurde mit Falschluft und Wasser auf etwa 120 0C gekühlt und in normalen Gewebefiltern entstaubt. Der Filterstaub enthielt wenig Primärkornanteil, ließ sich gut vom Filter trennen und wurde anschließend mit Wasser gelaugt.The exhaust gas from the electric furnace with ca * 1100 G was cooled with false air and water to about 120 0 C and dedusted in normal fabric filters. The filter dust contained little amount of primary grain, was easily separated from the filter and was then leached with water.

Die erhaltene Eisenlegierung v/urde entweder chargenweise nach der gewählten Verweilzeit im Ofen oder nach Sammeln einer größeren Menge bei kontinuierlichem Betrieb abgestochen und vermasselt.The iron alloy obtained was either tapped in batches after the selected residence time in the furnace or after collecting a larger amount in continuous operation and screwed.

Bei den experimentellen Untersuchungen wurden folgende Ergebnisse erzielt?The following results were obtained in the experimental investigations?

1. Alkalirückgewinnung1. Alkaline recovery

Alkaliverdampfung im Elektroofen % 99,8Alkaline evaporation in electric furnace % 99.8

Alkaligewinnung im Flugstaub % 99Alkali recovery in flue dust % 99

Kornanalyse des Flugstaubes . % Grain analysis of the flue dust. %

0,001 mm 150.001 mm 15

0,001 0,0020,001 0,002

0,002 mm 0,003 mm0.002 mm 0.003 mm

Ös005 mmÖ s 005 mm

Plugs taubzusaminense tzung 18. 26,6Plugs deafness 18. 26.6

onon

17,317.3

2525 . " . 60, 60 %% Ia2 Ia 2 11 , 11, 11 %% Al2 Al 2 22 * " . 7, 7 %% CaOCaO 22 , 6.., 6 .. . 6, 6 %% SiOSiO 00 ,1..,1.. . 0, 0 ,2%, 2% TiOTiO

Alkaliausbingen aus dem Plugstaub durch WasserlaugungAlkaline release from the plug dust by water leaching

2. Schlackenverwertung Selbstzerfallsrate2. Slag utilization rate of self-destruction

Analyse der Schlacke .-.; "95Analysis of slag .-; "95

9898

Abkühlungsregimecooling regime

50 .50. .. 5454 %% CaOCaO 70 0C70 0 C min" abmin "off 18 17,6 .18 17.6. .. 22 ·· 20,.. 22 ·· 20, %% 2%2% Al2O3 SiO2 Al 2 O 3 SiO 2 C 30 .C 30. 0,05.0.05. .. % .. % Pe2O3 Pe 2 O 3 5 0C min"1 5 0 C min " 1 1,51.1.51. •. 6•. 6 %% TiO2 TiO 2 0,1 .0.1. .. %..% Ua2OEg 2 O 0,10.1 %% K2OK 2 O 0,2 .0.2. .. 0,.. 0, 3%3% CC 0,5 .0,5. ·· 0,·· 0, 7%7% SS von Badtempera tür 1450 0C bis ca, 1200 0C mitfrom bath tempera door 1450 0 C to ca, 1200 0 C with 50 ...50 ... 1200 °1200 °

Al2O„-Ausbringen bei der SchlackenlaugungAl 2 O "removal in slag leaching

8282

/o/O

Analyse des Lauger Licks tandesAnalysis of the Lauger Licks tandes

Eisenanalyse (nach dem Einschmelzen)Iron analysis (after melting)

3,6 .. 54,4 ..3.6 .. 54.4 .. . 4 . 57, 4. 57 ,3 ,7, 3, 7 /0 A 2 3 % GaO / 0 A 2 3% GaO 20,5 "..20.5 ".. . 21, 21 ,9, 9 % SiO2 % SiO 2 0,050.05 % Fe2S3 % Fe 2 S 3 1,501.50 % TiO2 % TiO 2 1212 . 14, 14 % Glüh- veriust % Annealing

3« Metallgewinnung3 «Metal extraction

Eisenausbringen % 99,6Iron yield % 99.6

Eisenanalyse (Verweilseit 155 h 15 % Kokszusatz)Iron analysis (residence 1 5 5 h 15% coke addition)

0,30.3 . 0, 0 .% Si% Si 0,20.2 C^ rp-i /ί? Χ JLC ^ rp-i / ί? Χ JL 0,3 .c0.3 .c ,5% Mn, 5% Mn 0,010.01 . 0, 0 Cf q Cf q 0,10.1 . 0, 0 % Al% Al 0,2 e.0.2 e . . 5, 5 , 4% ?, 4%? 0,3 ..0.3 .. 00 ,4% Y, 4% Y 4,2 e.4.2 e . 00 ,OfO C, OfO C ,5 % Si, 5% Si ,9 % Ti, 9% Ti

Rotschlamin v/ird in einem Drehrohrofen zusammen mit einer Teilmenge Koks sowie Kalkstein vorreduziert und in vorgewärmtem Zustand direkt einem nachgeschalteten Elektroofen mit der Restmenge an Reduktionskoks zugeführt und nach Beispiel 1 weiterbehandelt.Rotschlamin v / ird in a rotary kiln pre-reduced together with a subset of coke and limestone and supplied in the preheated state directly to a downstream electric furnace with the remaining amount of reducing coke and further treated according to Example 1.

Claims (2)

Erfi ndungs a nsp rueηInventive a nsp rueη "Κ Verfahren zur Gewinnung des Alkaliinhalts von Indus trierückstanden, vorzugs?/eise alkalireichen Rotschlännnen aus der Bauxitverarbeitung nach dem Bayerprozeß, durch Reduktionsschmelzen unter Zuschlag von Koks, Kalk und Sand im Elektroofen, wobei Roheisen und Kalziumsilikat-ZAluminatschlacken erzeugt, letztere zur Ausbringung des Tonerdeinhalts alkalisch gelaugt und die Laugerückstände aufZement verarbeitet werden,"Κ Process for recovering the alkali content of industrial residues, preferably alkaline reds from bauxite processing by the Bayer process, by reduction melting with addition of coke, lime and sand in the electric furnace, producing pig iron and calcium silicate-Z aluminate slag, the latter for spreading the clay content leached alkaline and the lye residues are processed on cement, der Möllermischung soviel Kalk zugesetzt wird, daß mindestens 20 % Kalziumdisilikat bei Gehalten von mehr als 45 % GaO in der Schlacke gebildet werden, die an- . fallende Schlacke intermittierend oder kontinuierlich mindestens 10 cm oberhalb der Phasengrenzfläche Metall - Schlacke abgestochen und nach Erreichen der Solidustempera tür einer Abkühlung von nicht mehr als 30 °C/min unterworfen wird und das in den Industrierückständen enthaltene Alkali während der Einschmelzphase verdampft und im Plugstaub zusammen mit den in den Industrierückständen möglicherweise enthaltenen Begleitelementen, beispielsweise Seltene Erdens Gallium, Selen u. a, gewonnen wird·the lime mixture is added so much lime that at least 20 % calcium disilicate are formed at levels greater than 45 % GaO in the slag, the on. falling slag intermittently or continuously at least 10 cm above the phase interface metal slag tapped and after reaching the Solidustempera door cooling to not more than 30 ° C / min is subjected and the alkali contained in the industrial residues evaporated during the melting phase and in Plugstaub together with the accompanying elements may be present in the industrial residues, such as rare earths s gallium, selenium u. a, is won · 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Industrierückständen soviel kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel bei Herstellung der Möllermischung zugesetzt v/erden, daß zusammen mit dem in den Industrierückständen bereits vorhandenen Kohlenstoff2. The method according to item 1, characterized in that the carbon black reducing agent added to the industrial residues in the preparation of the Möllermischung v / earth, that together with the existing in the industrial residues carbon zusammen etwa 10 bis 25 % Trockenmasse der Industrieriickstände, außer der Reduktion der Eisenoxide und der Oxide der Begleitelemente auch insbesondere die Reduktion des Alkaliinhaltes gewährleistet ist und gleichzeitig der Kohlenstoffbedarf der sich bildenden Eisenlegierungen berücksichtigt wird.Together, about 10 to 25 % dry matter of Industrieriickstände, in addition to the reduction of iron oxides and the oxides of the accompanying elements in particular the reduction of the alkali content is ensured and at the same time the carbon demand of the forming iron alloys is taken into account.
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