DD207735A5

DD207735A5 - Verfahren zur stabilisierung von instabilen pellets aus pulvrigen mineralischen materialien

Info

Publication number: DD207735A5
Application number: DD83248657A
Authority: DD
Inventors: Franz J Gattys
Original assignee: Gattys Ing Buero F J
Priority date: 1982-03-17
Filing date: 1983-03-09
Publication date: 1984-03-14
Also published as: DK44883A; BE896167A; SE8301316D0; SE8301316L; IT8320005A0; FR2523481A1; GB2117748A; CA1213734A; NL8300918A; DK44883D0; GB8307210D0; IT1212713B; GB2117748B; LU84693A1; DE3209618A1

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN ZUR STABILISIERUNG VON NACH DER AGGLOMERIERUNG AUF GRUND VON RUECKTROCKNUNG, HYGROSKOPIE ODER REAKTION MIT DER ATMOSPHAERE INSTABILEN PELLETS AUS PULVRIGEN MINERALISCHEN MATERIALIEN, BEISPIELSWEISE FE-ERZEN, DOLOMIT, KARBONAT- ODER PHOSPHATSALZEN FUER DIE LAND- UND BAUWIRTSCHAFT O. DGL. AUFGABE IST ES, EIN VERFAHREN ZU SCHAFFEN, MIT DEM UNABHAENGIG VON DER KONSISTENZ IM EINZELFALL SICH DER BILDUNG DAUERHAFTER AUFBAUAGGLOMERATE ENTZIEHENDE MATERIALIEN ZU BESTAENDIGEN PELLETS AUFBEREITET WERDEN KOENNEN. DIE PELLETS WERDEN ERFINDUNGSGEMAESS NACH IHRER BILDUNG DURCH AN SICH BEKANNTE AUFBAUGRANULIERUNG UNTER ZUGABE VON PELLETISIERFLUESSIGKEIT MIT EINER BESCHICHTUNG AUS EINEM NICHT ODER SCHWER WASSERLOESLICHEN MINERALISCHEN MATERIAL VERSEHEN. DIE BESCHICHTUNG KANN DURCH AUFSTAEUBEN INSBESONDERE DES OXIDES EINES METALLS DER II. HAUPT- UND NEBENGRUPPE ALS TROCKENES PULVER UND HYDROXILIERUNG MITTELS WASSER ODER DADURCH AUFGEBRACHT WERDEN, DASS EIN FLUESSIGES, GELOESTES ODER DISPERGIERTES AGENS AUFGESPUELT WIRD, DAS DURCH REAKTION MIT DEM PELLET-MATERIAL EINE WASSERUNLOESLICHE ODER IN WASSER SCHWER LOESLICHE VERBINDUNG BILDET.

Description

2η 8 6'5 7 D Berlin, den 21. 7. 83

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Verfahren zur Stabilisierung von instabilen Pellets aus •"pulvrigen' mineralischen Materialien

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung von nach der Agglomerierung durch Rücktrocknung, Hygroskopie oder Reaktion mit der Atmosphäre instabilen Pellets aus 'pulvrigen, körnigen oder staubförmigen mineralischen Materialien, beispielsweise Erzen, Dolomit, Karbonat- oder Phosphatsalzen für die chemische Industrie, Glas- und Keramik-Industrie, Landwirtschaft und Sauwirtschaft«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen .

In der Industrie fallen als Rohstoffe oder als Abfallmaterialien in großen Mengen pulvrige, körnige>oder staubförmige Materialien an, deren Lagerung, Transport und »Veiterverarbeitung in der vorliegenden Form aus den verschiedensten Gründen erhebliche Schwierigkeiten bereiten* Hierzu gehören etwa die bei der Verladung _t dem Transport und der Deponierung zu einem größeren Anteil abstaubenden und damit Verluste und eine erhebliche Umweltbelastung darstellenden Stäube aus Gasreinigungsanlagen, Z_ementstäube und andere ähnliche Staübmaterialien ebenso wie hygroskopische Materialien, etwa mineralische Düngemittel und Baustoffe, die je nach Grad der Hygroskopizität und des Wasserbindevermögens teils ver'klumpen, teils - bei höherem Was s erbind eve rmög en zerfließen und somit für den Transport .und gegebenenfalls die Weiterverarbeitung überhaupt unbrauchbar werden. Es ge-

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hört hierzu auch die Gruppe der Materialien, die mit Sauerstoff oder einem anderen Luftbestandteil chemisch reagieren und somit bei längerer Lagerung eine Änderung ihrer stofflichen Zusammensetzung erfahren, die sie möglicherweise ebenfalls für die weitere Verarbeitung unbrauchbar macht. Es gehören hierzu schließlich die Materialien, die - wie etwa verhüttbare Erze - zu einem beachtlichen Teil als Stäube oder Kleinmaterial anfallen, eine Weiterverarbeitung im Schachtofen jedoch nur oder wenigstens bevorzugt in Stückform zulassen.

Um den beschriebenen Nachteilen zu begegnen, werden in der Praxis je nach Art des Problems verschiedene, insgesamt jedoch sehr kostenaufwendige und die Nachteile teilweise nur ungenügend behebende Maßnahmen getroffen, So werden etwa hygroskopische· sowie mit Ätraosphärebes'tandteilen reagierende Materialien in kaschierten Säcken gelagert und transportiert, was einerseits einen erheblichen Verpackungsaufwand und im Vergleich zu dem bei Staub— und Kornmaterialien weitgehend üblichen Transport in Sand- oder Rohrförderanlagen einen erheblichen Transportkostenaufwand verursacht, ohne daß dies zu einer vollständig befriedigenden Lösung führt, da nach öffnung der Verpackung der nicht unmittelbar verbrauchte Inhalt wiederum dem unerwünschten Luft- und damit Feuchtigkeits· zutritt ausgesetzt ist* Die Lagerung und der Transport in dauerhaft verschließbaren Blechemballagen sind aus Kostengründen untragbar, .

Auch die Herstellung von nitrathaltigen Düngemitteln mit höheren Säuregehalten zum Zwecke der Vermeidung von Ammoniak-

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Verlusten in Mineraldüngern führt nicht zu einem befriedigenden Ergebnis. Die sich in diesen Mineraldüngern bildenden Stickoxide stellen einerseits ebenfalls einen Nährstoffverlust dar, sie sind andererseits auch extrem gesundheitsschädlich und bilden derart aggressive Verbindungen, daß sie bereits nach kurzer Zeit das Verpackungsmaterial zersetzen.

Auch die Ägglotnerierung dieser Materialien durch Äufbau-Pelletisierung mit Pelletisierflüssigkeit - in der Regel Wasser - führt bisher nicht zu einem befriedigenden Ergebnis* Für die hygroskopischen und mit der Atmosphäre chemisch reagierenden Materialien ergibt sich dies ohne weiteres, da durch die Aufbaugranulierung die Ursachen der Veränderung, nämlich: die Hygroskopizität· bzw. chemische Reaktionsfähigkeit, nicht beseitigt sind. Diese Nachteile entfallen zwar bei einem Großteil der anderen bezeichneten Materialien, etwa den Erzen, den Kohlestäuben und den meisten der Abfallstäube, diese Materialien entziehen sich jedoch unaeachtet · ' ..' . . · . ..' '. ihrer Agglomerierbarkeit einer Aufbau-Pelletisierung deswegen, weil sie nach der Pelletisierung durch Rücktrocknung die Pelletisierflüssigkeit an die Atmosphäre abgeben und danach bereits bei geringsten Druckbeanspruchungen in ihre ursprüngliche S^aubform zerfallen.

Ziel der Erfindung ,

Das Ziel der Erfindung besteht darin, das gattungsgemäße Verfahren so auszubilden, daß es für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten einsetzbar ist und eine kostengünstige.

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Herstellung, Transport und Weiterverarbeitung der Pellets ermöglicht* , "

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines Verfahrens zugrunde, mit dessen Hilfe unabhängig von 'der Konsistenz im Einzelfall, die sich der Bildung dauerhafter Aufbauagglomerate entziehende Materialien zu beständigen Pellets aufbereitet werden können. Hierbei, werden unter "Äufbau-Agglomeraten" solche Granulate verstanden, die aus Korn- oder Staubmaterial durch mischende oder rollende Materialbewegung in Anwesenheit bzw. unter Zugabe einer flüssigen Phase als Granulierflüssigkeit gebildet worden sind. Die Erfindung besteht darin, daß das feinkörnige bzw., staubförraige Material in an sich bekannter Weise unter Zugabe von Pelletisierflüssigkeit granuliert wird und die gebildeten Pellets anschließend mit einer Beschichtung aus einem nicht oder schwer wasserlöslichen, mineralischen Material versehen werden*

Durch die Erfindung ist ein. Verfahren zur Pelletisierung von Materialien geschaffen, die zwar bekanntermaßen der Agglomerierung mit Pelletisierflüssigkeit grundsätzlich zugänglich sind,, sich.jedoch nach herrschender Auffassung der Bildung dauerhafter Agglomerate entziehen, da sie entweder durch nachfolgende Trocknung oder durch nachfolgende Wasseraufnahme auf Grund ihrer Hygroskopie oder durch chemische Reaktionen mit in der Umgebungsatmosphäre enthaltenden Substanzen ihre Konsistenz kurzfristig, in einer. »Veise verän-

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dem, die die Zerstörung der gebildeten Agglomerate zur Folge hat. Durch die Oberf!ionenbeschichtung der gebildeten Pellets bzw. Granulate'mit einer Schicht eines wasserunlöslichen oder in Wasser schwer löslichen Materials wird der Zutritt von Feuchtigkeit oder anderen Atmosphärebestandteilen zu dem Pelletmaterial zuverlässig verhindert, so daß nicht nur die physikalischen Eigenschaften des Pellets, ins- besondere seine Festigkeit, sondern darüber hinaus auch seine chemische Stabilität dauerhaft gesichert werden.

Als Beschichtungsmaterial kann jedes den Bedingungen genügende Material Verwendung finden* Es kommen besonders vorteilhaft die Hydroxide der Metalle der II. Haupt- und Nebengruppen des periodischen Systems zum einsatz, bei denen es sich einerseits ebenfalls um mineralische, in den meisten Verarbeitungsverfahren keine störenden Reaktionen verursachende oder sogar mit Vorteil einsetzbare Materialien handelt und die andererseits auf verfahrenstechnisch auSerordentliqh einfache Weise auf die Pellets aufbringbar sind, und zwar derart, daß das zunächst zu agglomerierende Material in an sich bekannter Weise unter Zugabe von Pelletisierflüssigkeit hergestellt und anschließend das Seschichtungsmaterial als trockenes Metalloxid aufgebracht sowie durch Oberflächenfeuchtigkeit oder Wasserzugabe hydroxiliert wird.

Die Auswahl des Beschichtungsmaterials richtet sich im Falle der vorstehend beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung nach der Art des Pelletmaterials sowie dessen weiterer Verwendung. So kann als bevorzugtes Seschichtungsmaterial Kalziumhydroxid Ca (OH^ gelten, das in den-meisten -

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Einsatzgebieten für mineralische Materialien ebenfalls mit Vorteil verwertbar ist» so beispielsweise in der Landwirtschaft zur Neutralisierung saurer-Böden, in der Sauwirtschaft als Bindemittel sowie in den metallurgischen Verhüttungsverfahren als Basismaterial für die Schlackenbildunc.

In einer weiteren Ausführungsforra des Verfahrens der Erfindung kann die Beschichtung auch durch- Aufsprühen eines flüssigen, gelösten oder dispergieren Agens erfolgen, das durch Reaktion mit demP.elletinaterial· eine'wasserunlösliche oder in Wasser schwer lösliche Verbindung bildet, so daß auf diese Weise eine die Diffusion>von Feuchtigkeit verhindernde Schutzhülle gebildet wird. Als'ein derartiges Agens kann in Abhängigkeit von derr. Pelletmaterial und der Art seiner Weiterverarbeitung verdünnte Saure oder Lauge, organische Lösungsmittel, wie Benzin, 3enzol, Methanol, Spiritus, Tetrachlorkohlenstoff, Paraffin o. dgl. Verwendung finden, wobei je nach Anwendungsfall die Zugabe des mit dem Pelletmaterial reagierenden Agens in einer Menge erfolgen kann, daß bei der Umreaktion lediglich eine Teilumwandlung des Pelletmaterials erfolgt» Als Beispiel für die Anwendung dieser Ausführungsform des Verfahrens kann die Pelletisierung der. in der Landwirtschaft eingesetzten natürlichen Phosphate, beispielsweise Phosphorit und Apatit bzw. die Pelletisierung von Dolomit (Calcium-Magnesium-Carbonat) gelten. In diesen Fällen erfolgt die Beschichtung vorteilhaft durch Aufsprühen von verdünnter Schwefelsäure auf die Pellets oder durch direkten Einsatz von.verdünnter Schwefelsäure als Pelletisierflüssigkeit in der Endphase des Pelletisierungsvorganges_t wobei die Menge der aufgegebenen Schwefelsäure derart

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bemessen ist, daß die Umwandlung des tertiären Phosphates unter gleichzeitiger Bildung von Anhydrit (CaSG xH^O). nur , bis zum Kalziumhydrophosphat (CaHPO ) erfolgt. Die auf diese Weise gebildete Umhüllung besteht aus hur in Mineralsäuren löslichem Kalziumhydrophosphat und unlöslichem Anhydrit, so daß zwar der Zutritt, von Feuchtigkeit zum Pelletkern sowie ein Diffundieren von Feuchtigkeit in die Atmosphäre verhindert ist, das Korn wegen der Löslichkeit des Kalziumhydrophospnates in den bodeneigenen Mineralsäuren jedoch aufgeschlossen werden kann.

Die Beschichtung erfolgt vorteilhaft in einem Pflugscharmischer bei einer Trommelumf angsgescnvvindigkeit von Q,I2Ö bis O ,ISO, vorteilhaft 0,165 m/sec sowie einer Arbeitstemperatur von 30 C₁ wobei durch Regelung der Flüssigkeitszugabe die Temperaturerhöhung während der Abbindephase auf maximal . 10 C begrenzt wird. Hierbei beträgt der Einsatz an 1 Hol Wasser pro Mol Substanz bindenden Sindemitteln, wie beispielsweise CaO oder CaSO^ 2 bis 5 Geyj».-%_t vorteilhaft 2 bis 3 Gew«-% Bindemittel bezogen auf das Gesamtgewicht an fertiggestellten Pellets.

Ausführunqsbeispiel .

Die Erfindung ist nachstehend anhand einiger Beispiele erläutert« . ' '

3eispiel 1 ' .

Es werden in einem Pelletisier-Pflugscnarmischer V =300 L

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ca.'40,0 kg Dolokat (Mischung aus Dolomit und Calciumcarbonate eingewogen und nach Zugabe von 7,0 kg Wasser als Pelletisierflüssigkeitzu Pellets verarbeitet. Nach einer Mischzeit von 15 bis-20 Minuten werden 3,0 kg Branntkalk zugegeben und mit den Pellets intensiv gemischt, bis sich keine Temperaturerhöhung mehr zeigt. Die Hydroxilierung nach der Reaktion GaO + H₂O = Ca(OH)p ist danach beendet, und es ergeben sich dauerhaft feste sowie lagerfähige und transportierbare Pellets zum Einsatz als Düngemittel oder in der Gärungsindustrie.

Beispiel 2 , . . '

Es werden in einen Pelletier-Pflugscharmischer V = 300 L ca. 50 kg Galciumphosphat und 11,25 kg Wasser, als Pelletisierflüssigkeit eingewogen zu Pellets verarbeitet. Nun werden 2,75 kg konzentrierte Schwefelsäure (98,0 bis 99,5 Gew.- %) zugegeben und bei einer Temperatur von 50 bis 60 ⁰C durch Mischen gleichmäßig auf der Pelletoberfläche verteilt. Die Bildung der Umhüllung verläuft oberflächig nach der Reaktion Ca₃(PO₄)₂ + H₂SO₄ =GaS0₄ + 2CaHPO₄ und danach CaSO₄ + H₂O = CaSO₄ χ H_0. Die resultierenden Pellets sind mechanisch fest, stabil und lagerfähig sowie transportfähig und praktisch auf d^vie übliche Weise verwendbar.

Claims

1. Verfahren zur Stabilisierung von nach Agglornerierung auf Grund-von Rücktrocknung, Hygroskopie' oder Reaktion mit der Atmosphäre instabilen Pellets aus pulvrigen rainera-

• lischen Materialien, beispielsweise Fe-Srzen, Dolomit, Karbonat- oder Phosphatsalzen für die Land- und Sauwirtschaft o» dgl., gekennzeichnet dadurch, daß die Pellets nach ihrer Bildung durch an sich bekannte Aufbaugranulierung unter Zugabe von Pelletisierflüssigkeit mit einer Beschichtung aus einem nicht oder schwer wässerlöslichen mineralischen Material versehen wird.

2. Verfahren nach Punkt i, gekennzeichnet dadurch» daß als Beschichtungsmaterial die Hydroxide der Metalle der II, Haupt- und Nebengruppe Verwendung 'finden, '

3. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß zunächst das zu agglomerierende Material in an sich bekannter Weise unter Zugabe von Pelletisierflüssigkeit hergestellt und anschließend das Beschichtungsmaterial als trockenes Metalloxid durch Wälzen oder Aufstäuben aufgebracht sowie durch VJasseraufnähme aus dem Pellet oder Zugabe weiterer Pelletisierflüssigkeit hydroxiliert wird.

4. Verfahren'nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschichtung durch Aufsprühen eines flüssigen, gelösten oder dispergieren Agens erfolgt, das durch Reaktion mit dem Pell-et-Material eine wasserunlösliche oder in Wasser schwer lösliche Verbindung bildet, so' daß auf diese V/ei-.

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se eine Diffusion von Feuchtigkeit verhindernde Schutzhülle gebildet wird. .

5. Verfahren nach Punkt 4> gekennzeichnet dadurch, daß als Agens in Abhängigkeit von dem Pellet-Material und der Art seiner Weiterverarbeitung verdünnte Säuren oder Laugen, organische Lösungsmittel, wie Benzin, Benzol, Methanol, Spiritus, Tetrachlorkohlenstoff, Paraffin ο-« dgl* , Verwendung" finden'. .

6. Verfahren nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daS.die Zugabe.des mit dem Pellet-Material reagierenden Agens in einer Menge erfolgt,, daß bei der Urnreaktion lediglich eine chemische Teilumvvandlung des Pellet-Materials erfolgt,, durch die die Eigenschaften des Ausgangsproduktes nicht geändert oder beeinträchtigt werden,

7. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschichtung in einem Pflugscharmischer bei einer Trommelumfangsgeschwindigkeit von 0,120 bis 0,180, vorteilhaft 0,16:5 m/sec sowie einer Arbeitstemperatur von 30 C erfolgt.

8.» Verfahren nach, Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperaturerhöhung durch Regelung der Flüssigkeitszugabe während der fünftninutigen Abbindephase^ auf maximal 10 ⁰C begrenzt wird, . .

9* Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet

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dadurch, daß die Zugabemenge an jeweils 1 Mol Wasser pro Mol bindendem Beschichtungsmittel, beispielsweise CaO oder CaSO ', 2 bis 5 Gew.-^, vorzugsweise 2 bis 3 Geiv,- %_t bezogen auf die Gesarotmenge aer fertigen Pellets, . beträgt.