DD271287A1 - Vorrichtung zur herstellung von pulver aus einer schmelze - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung dient zur Herstellung eines pulverfoermigen Materials aus einer metallhaltigen Schmelze, insbesondere aus sulfidischen und/oder arsenidischen metallurgischen Zwischenprodukten. Die erfindungsgemaesse Vorrichtung besteht aus einer Auslaufoeffnung zur Erzeugung eines vertikalen Giessstrahles, einer zentralen Duese zur Erzeugung eines auf den Giessstrahl gerichteten horizontalen Gasstrahles und einem die zentrale Duese umschliessenden Duesenring zur Erzeugung eines Kuehlmittelmantelstrahles, der aus einem Luft-Wasser oder einem Dampf-Wasser-Gemisch gebildet wird. Die Vorrichtung ermoeglicht die Herstellung eines hochdispersen Pulvers aus insbesondere metallurgischen Steinen bzw. Speisen und gewaehrleistet einen intensiven Waermeaustausch durch Nutzung des Verdampfungskuehleffektes. Die Vorrichtung sichert einen geringen Aufwand an Energie, Druckluft und Kuehlmittel und eine hohe Arbeitssicherheit.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines pulvrigen oder feinkörnigen Materials aus einer metallhaltigen Schmelze, die insbesondere aus einer sulfidischen und/oder arsenidischen Phase besteht, indem die Schmelze zerstäubt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Eine bekannte Verfahrenskonzeption der Gewinnung von Nichteisenmetallen aus Erzen, Konzentraten oder Sekundärrohstoffen beinhaltet die thermische Konzentrierung von Metalien, wie insbesondere Kupfer, Nickel, Cobalt, in einer sulfidischen Phase (Stein) und/oder einer arsenidischen Phase (Speise), die im weiteron auf hydrometallurgischem Wege zu Reinmetallen verarbeitet werden.

Dazu ist es im allgemeinen notwendig, die Zwischenprodukte Stein und Speise vor einer hydrometallurgischen Weiterverarbeitung ausreichend, d. h. bis zur Pulverfeinheit zu zerkleinern.

Es sind Vorrichtungen bekannt, mittels derer ein Strahl einer Schmelze durch einen schnell strömenden Gasstrahl zerstäubt

Bekannt sind.horizontal (EP 0007536) und vertikal blasende Zerstäubungsvorrichtungen (DE-OS 1964584, DE-OS 2058964), bei denen die zugeführte Schmelze ven einem schnell strömenden Gas, das aus V- oder rinnenförmigen (EP 0007536) oder ringförmigen (DE-OS 1964584) Strahldüsen austritt, zerstäubt und teilweise gekühlt wird. Die Vollendung der Kühlung des zerstäubten Materials erfolgt durch Kühlgas, indem das Kühlgas durch Ejektorwirkung der Gasstrahldüse dem zerstäubten Materialstrom zugeführt wird (EP 0007536). Die weitere Kühlung erfolgt in einer anderen Apparatesektion, z. B. in einer Wirbelschicht (DE-OS 20^8964), oder in einem Wasserbad. Die Kühlung in anderen Apparatesektionen macht sich insbesondere in Verbindung mit vertikalen Zerstäubungsvorrichtungen erforderlich, da bei diesen Vorrichtungen trotz der hohen Zerstäubungstürme die Flugphase der schmelzflüssigen Tropfen ein mit hoher Geschwindigkeit strömenden Zerstäubungsgas nicht genügend lang ist, um die schmelzflüssigen Tropfen in festes Pulver zu überführen.

Ii horizontalen Zerstäubumsvorrichtungen wird ein trockenes, festes Pulver hergestellt, indem dei Strom aus Zerstäubungsgas und schmelzflüssigen Tropfen zusätzlich große Mengen Kühlgas zugeführt werden.

Von großem Nachteil ist, daß zur Herstellung von trockenem und förderfähigem Pulver unter reduziertem Verbrauch an Zerstäubungsgas ein hoherteclwisch-apparativer Aufwand erforderlich ist, um diezur Kühlung derschmelzflüssigen Tropfen in der Gasphase zu Pulver benötigte grüße Kühlgasmenge bereitzustellen.

Eine Zerstäubung einer sulfidischen und/oder rsenidischen Schmelze ist insofern problematisch, als das Zusammentreffen mit Luft zu einem Rösteffekt, d. h. zur Verflüchtigung und Oxydation von Bestandteilen, wie Schwefel und Arsen, führen kann. Ein Zusammentreffen der Schmelze mit Wasser birgt die Gefahr der Bildung explosiver Knallgaskonzentrationen und ist deshalb aus Gründen des Arbeitsschutzes und der Arbeitssicherheit auszuschließen. Außerdem entsteht ein sehr nasses Produkt, das sich schlecht fördern läßt.

Ziel der Windung

Ziel dor Erfindung irt es, eine Vorrichtung zur Herstellung von Pulver, insbesondere aus einem sulfidischen und/oder ar.sen'dischen metallurgischen Zwischenprodukt, durch Zerstäuben einer Schmelze mit einem Gasstrahl zu entwickeln, wobei ein hoher apparativer Aufwand und ein Arbeitsschutzrisiko vermieden werden sollen und ein gut förderfähiges Produkt erhalten wird.

Darlegung dt* Wesens der Erfindung

Der Etfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von Pulver, insbesondere aus einem sulfidischen und/oder arsenidischen metallurgischen Zwischenprodukt, durch Zerstäuben eines bießstrahles mittels eines Gasstrahles bei Einstellung extrem hoher Abkühlungsgeschwindigkeiten mit definierten niederen Kühlmittelmengen zu enlwrkeln. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß einm Ablauföffnung zl . Erzeugung eines vertikalen Gießstrahles eine zentrale Düse zur Erzeugung eines auf den Gießstrahl gerichteten, im wesentlichen horizontalen Gasstrahles hohen Druckes und ein die zentrale Düse umschließender Düsenring zur Erzeugung eines schnellströmönden Kühlmirtelsträhles zugeordnet sind. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, einen von einer kreisrunden Form abweichenden Querschnitt der zentralen Düse, insbesondere einen dreieck-, U-, W-, X- oder T-förmigen Querschnitt zu verwinden, um eine besonders intensive Zerstäubung zu erzielen. Der Düsenring ist zweckmäßigerweise hufeisenförmig ausgebildet und oben geöffnet und sollte mindestens 66% des Umfanges der zentralen Düsen umschließen. Der Düsenring kann aus einer einzigen Öffnung oder aus mehreren Öffnungen, die einen Ring bilden, bestehen. Der Düsenring kann auch aus mehreren, konzentrisch angeordneten ringförmigen oder ringsegmentähnlichen Öffnungen bestehen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, als Gasstrahl Luft hohen Druckes und als Kühlmittelstrahl ein schnell strömendes Luft-Wasser-Gomisch oder Dampf-Wasser-Gemisch einzusetzen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1: Vorrichtung in Seitenansicht im Schnitt Fig. 2: Vorrichtung in Vorderansicht

Eine sulfidische Nickelschmolze mit einer Temperatur von 1200⁰C tritt aus einer Auslauföffnung 1, die aus einer feuerfesten Keramik besteht, in Form eines vertikalen Gießstrahles in einer Menge von etwa 1,2 t/h aus. Unterhalb der Auslauföffnung 1 ist eine zentrale Düse 2 zur Erzeugung eines Gasstrahles mit 0,4 MPa Druck so angeordnet, daß der Gasstrahl den Gießstrahl in geringem Abstand nach Verlassen der Auslauföffnung 1 trifft. Die zentrale Düse 2 ist von einem Düsenring 3 umschlossen, der zur Erzeugung eines schnell strömenden Kühlmittelsirahles von etwa 320 m/s dient. Die zentrale Düse hat einen dreieckförmigen Querschnitt, wodurch zunächst eine intensive Zerstäubung des Gießstrahles in feine Schmelzetröpfchen erzielt wird. Der ringförmige Kühlmittelstrahl, der, insbesondere durch Verdüsung eines Luft/Wasser- oder eines Dampf/Wasser-Gemisches, eine hohe Kontaktobr; fläche zwischen Schmelzetröpfchen und Kühlmitteltröpfchen erzeugt, bewirkt einen intensiven Wärmeübergang und eine rasche Überführung der schmelzflüssigen Partikel in die Pulverform.

Das Kühlmittel Wasser wird über die Zuleitungen 4 zugeführt. Das Pulver kann in bekannter einfacher Weise in einem Sedimentationsraum aus dem Gasstrom abgeschieden werden. Damit wird trotz geringen Wassereinsatzes von etwa 220 l/h ein maximaler Kühleffekt erreicht, weil durch die nahezu restlose Überführung des Kühlmittels Wasser in die Dampfform ein hoher Verbrauch an Wärmeenergie aus der Schmelze zur Deckung der erforderlichen Verdampfungsenthalpie realisiert werden kann.

Der Luftverbrauch beträgt etwa 300m³ i.N./t Schmelze.

Der Feuchtegehalt des Pulvers ist mit der Wassermenge leicht regulierbar. Es hat sich gezeigt, daß eine Gefährdung durch Knallgasbildung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeschlossen ist.

Das erzeugte Nickelsteinpulver steht mit einem Nässegehalt von 0,2 Ma.-% in einer Körnung von 50 bis 500Mm für den Transport und die Weiterverwendung zur Verfügung.

Die erfindungsgemäße Zerstäubungsvorrichtung gewährleistet die Herstellung von relativ trockenem, förderfähigem Pulver aus einer schmelzflüssigen, insbesondere sulfidischen und/oder arsenidischen Phase.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Herstellung von Pulver aus einer Schmelze durch Zerstäuben eines Gießstrahles mittels einos Gasstrahles, indem einem Gießstrahl eine Öffnung zur Erzeugung eines auf den Gießstrahl gerichteten Gasstrahles zugeordnet ist und Mittel zur Kühlung der aus dem Gießstrahl gebildeten Schmelztröpfchen zwecks Überführung in feste Partikel vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß einer Auslauföffnung (1) zur Erzeugung eines vertikalen Gießstrahles eine zentrale Düse (2) zur Erzeugung eines auf den Gießstrahl gerichteten, im wesentlichen horizontalen Gasstrahles hohen Druckes und ein die zentrale Düse umschließender Düsenring (3) zur Erzeugung einos schnell strömenden Kühlmittelstrahles zugeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung der zentralen Düse (2) einen dreieck-, U-, W-, T- oder X-förmigen Querschnitt besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenring (3) mindestens 66% des Umfanges der zentralen Düse (2) umschließt. '

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenring (3) hufeisenförmig mit oben offener Seite die zentrale Düse (2) umschließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenring (3) aus einer einzigen ringförmigen Öffnung besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenring (3) aus mehreren Öffnungen besteht, die einen Ring bilden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1,5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenring (3) aus mehreren konzentrisch angeordneten ringförmigen Öffnungen besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrahl aus Luft und der Kühlmittelstrahl aus einem Luft-Wasser-Gemisch oder einem Dampf-Wasser-Gemisch besteht.