-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Seltenerd-Bestandteilen, welche Seltenerd-Bestandteile jeweils wenigstens eine Seltenerd-Element-Verbindung enthalten, welche Seltenerd-Element-Verbindung wenigstens ein Seltenerd-Element enthält, aus einem unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile sowie wenigstens einen Nicht-Seltenerd-Bestandteil, welcher keine Seltenerd-Element-Verbindung enthält, enthaltenden Gemengestrom.
-
Seltenerd-Elemente liegen in der Natur stets in oxidierter Form in seltenerdhaltigen Mineralien gebunden vor. Charakteristisch an derartigen Mineralien ist, dass diese das gesamte Spektrum an Seltenerd-Elementen abdecken.
-
Die Abtrennung entsprechender, im Weiteren als Seltenerd-Bestandteile bezeichneter Mineralien, ist regelmäßig, insbesondere bedingt durch die hohe Ähnlichkeit der Seltenerd-Elemente sowie deren „Vergesellschaftung“ mit anderen Elementen bzw. Elementverbindungen regelmäßig sehr aufwändig.
-
Mithin sind die bekannten Verfahren zur Abtrennung von Seltenerd-Bestandteilen aus unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile sowie wenigstens einen Nicht-Seltenerd-Bestandteil enthaltenden Gemengeströmen üblicherweise wenig effizient und somit wenig wirtschaftlich. Dies liegt insbesondere daran, dass hierbei typischerweise sehr aufwändig zu realisierende Mahlgrade, allgemein Zerkleinerungsgrade, vorzusehen sind, um einen ausreichenden Aufschlussgrad entsprechender Gemengeströme zu erreichen.
-
Üblicherweise sind derartige Verfahren zudem bedingt durch die großen Mengen an zur Extraktion entsprechender Seltenerd-Bestandteile erforderlichen Chemikalien im Hinblick auf ihre Umweltverträglichkeit bedenklich. In diesem Zusammenhang ist auch zu beachten, dass entsprechende Seltenerd-Bestandteile radioaktive Elemente, wie z.B. Uran und/oder Thorium, enthalten können, welche bei der Abtrennung aus entsprechenden Gemengeströmen freigelegt werden können.
-
Der Erfindung liegt sonach die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Abtrennung von entsprechenden Seltenerd-Bestandteilen aus einem unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile sowie wenigstens einen entsprechenden Nicht-Seltenerd-Bestandteil enthaltenden Gemengestrom anzugeben.
-
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches sich erfindungsgemäß durch die folgenden Schritte auszeichnet:
- – Bereitstellen eines Gemengestroms, welcher unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile sowie wenigstens einen Nicht-Seltenerd-Bestandteil enthält,
- – Abtrennen wenigstens eines Teils des wenigstens einen Nicht-Seltenerd-Bestandteils aus dem Gemengestrom unter Ausbildung eines die Seltenerd-Bestandteile, sowie gegebenenfalls nicht abgetrennte Nicht-Seltenerd-Bestandteile, enthaltenden ersten Gemengeteilstroms und eines die abgetrennten Nicht-Seltenerd-Bestandteile enthaltenden zweiten Gemengeteilstroms,
- – selektives Abtrennen der einzelnen Seltenerd-Bestandteile aus dem ersten Gemengeteilstrom unter Ausbildung jeweiliger, jeweils einen bestimmten Seltenerd-Bestandteil enthaltender Konzentratströme.
-
Das erfindungsgemäße Prinzip betrifft einen besonderen technischen Ansatz zur Abtrennung von Seltenerd-Bestandteilen aus einem mehrere (chemisch) unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile sowie wenigstens einen Nicht-Seltenerd-Bestandteil enthaltenden Gemengestrom.
-
Unter einem Seltenerd-Bestandteil ist ein Stoff oder eine Stoffverbindung zu verstehen, welche(r) wenigstens eine, typischerweise mehrere (chemisch) unterschiedliche, Seltenerd-Element-Verbindungen enthält. Eine Seltenerd-Element-Verbindung enthält wiederum wenigstens ein Seltenerd-Element, welches in der Seltenerd-Element-Verbindung, typischerweise in oxidierter Form, mit wenigstens einem weiteren Verbindungselement verbunden ist.
-
Bei einem Seltenerd-Bestandteil kann es sich sonach um ein wenigstens eine Seltenerd-Element-Verbindung enthaltendes Mineral, wie z.B. Allanit, Apatit, oder Monazit, handeln. Bei einer Seltenerd-Element-Verbindung kann es sich beispielsweise um ein Seltenerd-Carbonat, d.h. eine chemische Verbindung eines Seltenerd-Elements mit einem Carbonat-Bestandteil, oder um ein Seltenerd-Phosphat, d.h. eine chemische Verbindung eines Seltenerd-Elements mit einem Phosphat-, allgemein Phosphorbestandteil, oder um ein Seltenerd-Silikat, d.h. eine chemische Verbindung eines Seltenerd-Elements mit einem Silikat-Bestandteil, handeln.
-
Unter einem Nicht-Seltenerd-Bestandteil ist ein Stoff oder eine Stoffverbindung zu verstehen, welche(r) keine Seltenerd-Element-Verbindung und sonach auch keine Seltenerd-Elemente enthält. Je nach Ursprung des im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens aufzutrennenden Gemengestroms können also chemisch deutlich unterschiedliche Nicht-Seltenerd-Bestandteile vorliegen.
-
Bei einem Nicht-Seltenerd-Bestandteil kann es sich z.B. um ein Eisenerz, wie Magnetit, handeln. Die chemische Zusammensetzung des Nicht-Seltenerd-Bestandteils bestimmt sich maßgeblich durch die Herkunft des Gemengestroms.
-
In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein mehrere (chemisch) unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile sowie wenigstens einen Nicht-Seltenerd-Bestandteil enthaltender Gemengestrom bereitgestellt. Der Gemengestrom kann, in Abhängigkeit seiner eigentlichen Herkunft, bereits bestimmte Aufbereitungsprozesse, in welchen bestimmte Gemengestrom-Bestandteile abgetrennt und/oder aufkonzentriert wurden, durchlaufen haben. Bei einem solchen Gemengestrom kann es sich, wie im Weiteren noch näher erläutert wird, insbesondere um einen, z.B. bei der Produktion von Eisen anfallenden, Bergestrom handeln.
-
In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein wenigstens teilweises, insbesondere möglichst vollständiges, Abtrennen des wenigstens einen Nicht-Seltenerd-Bestandteils aus dem Gemengestrom. Es wird hierbei ein die Seltenerd-Bestandteile, sowie gegebenenfalls nicht abgetrennte Nicht-Seltenerd-Bestandteile, enthaltender erster Gemengeteilstrom und ein die abgetrennten Nicht-Seltenerd-Bestandteile enthaltender zweiter Gemengeteilstrom gebildet. In dem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird sonach eine erste Abtrennstufe realisiert, in welcher ein möglichst vollständiges Abtrennen der Nicht-Seltenerd-Bestandteile von den Seltenerd-Bestandteilen, oder umgekehrt, erfolgt.
-
Die Abtrennung der Nicht-Seltenerd-Bestandteile aus dem Gemengestrom wird insbesondere unter Anwendung von im Hinblick auf die chemische Zusammensetzung der abzutrennenden Nicht-Seltenerd-Bestandteile zweckmäßigen Abtrennprozessen durchgeführt. Es kann dabei beispielsweise vorgesehen sein, dass das Abtrennen der Nicht-Seltenerd-Bestandteile aus dem Gemengestrom mittels inverser Flotationsabtrennung erfolgt.
-
In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein selektives Abtrennen der einzelnen Seltenerd-Bestandteile aus dem ersten Gemengeteilstrom unter Ausbildung jeweiliger, jeweils einen bestimmten Seltenerd-Bestandteil enthaltender Konzentratströme. In dem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden sonach weitere Abtrennstufen realisiert, in welchen jeweils ein Abtrennen eines bestimmten Seltenerd-Bestandteils aus dem ersten Gemengeteilstrom durchgeführt wird. Der die unterschiedlichen Seltenerd-Bestandteile sowie gegebenenfalls einen Restanteil an in dem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht abgetrennten Nicht-Seltenerd-Bestandteilen enthaltende erste Gemengeteilstrom wird sonach durch mehrere aufeinander folgende bzw. nacheinander geschaltete Abtrennstufen geführt. Dabei wird in jeder Abtrennstufe ein bestimmter Seltenerd-Bestandteil abgetrennt. In jeder Abtrennstufe wird hierbei jeweils ein einen bestimmten Seltenerd-Bestandteil enthaltender Konzentratstrom gebildet.
-
Grundsätzlich bemisst sich die Anzahl der gebildeten Konzentratströme nach der Anzahl der selektiv abzutrennenden Seltenerd-Bestandteile.
-
Die selektive Abtrennung der unterschiedlichen Seltenerd-Bestandteile aus dem ersten Gemengeteilstrom wird ebenso insbesondere unter Anwendung von im Hinblick auf die jeweilige chemische Zusammensetzung der abzutrennenden Seltenerd-Bestandteile zweckmäßigen Abtrennprozessen durchgeführt.
-
Bevorzugt ist es dabei vorgesehen, dass das selektive Abtrennen der einzelnen Seltenerd-Bestandteile aus dem ersten Gemengeteilstrom jeweils mittels Flotationsabtrennung erfolgt. Mithin können im Rahmen des selektiven Abtrennens der Seltenerd-Bestandteile aus dem ersten Gemengeteilstrom mehrere jeweils unterschiedlich selektive Flotationsprozesse nacheinander durchgeführt werden. In den jeweiligen Flotationsprozessen werden typischerweise jeweils für einen bestimmten Seltenerd-Bestandteil selektive Flotationschemikalien, insbesondere Hydrophobierungsmittel und/oder Drückeragenzien, eingesetzt, so dass in jedem Flotationsprozess ein bestimmter Seltenerd-Bestandteil abgetrennt wird. Die in den jeweiligen Flotationsprozessen jeweils abgetrennten Seltenerd-Bestandteile werden, wie erwähnt, jeweils in eigene und somit separate Konzentratströme überführt.
-
Die in den jeweiligen Konzentratströmen in jeweiligen Seltenerd-Element-Bestandteilen enthaltenen Seltenerd-Verbindungen können im Weiteren mittels zweckmäßiger Abtrenn- bzw. Extraktionsprozesse aus den jeweiligen Seltenerd-Element-Bestandteilen abgetrennt bzw. extrahiert und sonach isoliert dargestellt werden.
-
Das Abtrennen bzw. Extrahieren der Seltenerd-Element-Verbindungen aus den jeweiligen Seltenerd-Element-Bestandteilen erfolgt zweckmäßigerweise mittels für die jeweiligen Seltenerd-Element-Verbindungen spezifischen Abtrenn- bzw. Extraktionsprozessen. Im Rahmen entsprechender Prozesse können z.B. geeignete Chemikalien, d.h. insbesondere bestimmte Säuren, wie z.B. Schwefelsäure oder Flusssäure, und/oder Basen, wie z.B. Natronlauge, eingesetzt werden. Das Abtrennen bzw. Extrahieren der Seltenerd-Element-Verbindungen aus den jeweiligen Seltenerd-Element-Bestandteilen erfolgt sonach zweckmäßig mittels des Einsatzes von Säuren und/oder Basen bzw. Laugen.
-
Selbstverständlich ist es im Weiteren denkbar, auch die in den jeweiligen Seltenerd-Element-Verbindungen enthaltenen Seltenerd-Elemente aus den jeweiligen Seltenerd-Element-Verbindungen abzutrennen bzw. zu extrahieren. Mithin können die in den jeweiligen Seltenerd-Element-Verbindungen enthaltenen Seltenerd-Elemente isoliert, d.h. in elementarer bzw. metallischer Form, dargestellt werden. Hierfür kann z.B. eine redoxbasierte Umsetzung, d.h. eine Reduktion, der in den Seltenerd-Element-Verbindungen enthaltenen Seltenerd-Elemente vorgesehen werden, welche mittels eines geeigneten Reduktionsmittels, z.B. im Rahmen einer Schmelzflusselektrolyse, erfolgen kann.
-
Die in den jeweiligen Konzentratströmen enthaltenen Seltenerd-Bestandteile können jedoch, zumindest teilweise, auch zur Herstellung von Ausgangsstoffen für wenigstens einen industriellen Produktionsprozess verwendet werden. Die Seltenerd-Bestandteile können sonach, wie im Weiteren noch näher erläutert wird, zu bestimmten Ausgangsstoffen für bestimmte industrielle Produktionsprozesse verarbeitet werden. Entsprechend können die Seltenerd-Bestandteile im Rahmen verschiedener industrieller Produktionsprozesse unmittelbar oder mittelbar für die Herstellung bestimmter, insbesondere chemischer, Produkte eingesetzt werden können.
-
Wie erwähnt, kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein, insbesondere aus der Produktion von Eisen anfallender, Gemengestrom verwendet werden, welcher als Seltenerd-Bestandteile jeweilige Seltenerd-Element-Verbindungen enthaltende Minerale enthält. Bei diesen Mineralien handelt es sich insbesondere um Allanit, Apatit oder Monazit. Bei einem solchen Gemengestrom kann es sich um einen Bergestrom handeln. Entsprechende Mineralien sind in der einschlägigen Fachwelt weithin bekannt und enthalten beispielsweise phosphatische und/oder silikatische Seltenerd-Element-Verbindungen. So stellt z.B. Allanit im Allgemeinen eine Sammelbezeichnung für bestimmte silikatische Seltenerd-Element-Verbindungen dar. Apatit und Monazit stellen im Allgemeinen Sammelbezeichnungen für bestimmte phosphatische Seltenerd-Element-Verbindungen dar.
-
Sofern ein Gemengestrom verwendet wird, welcher Allanit, Apatit und Monazit als jeweilige Seltenerd-Element-Verbindungen enthaltende Mineralien enthält, kann in Anbetracht obiger Ausführungen ein Allanit enthaltender Allanit-Konzentratstrom, ein Apatit enthaltender Apatit-Konzentratstrom und ein Monazit enthaltender Monazit-Konzentratstrom gebildet werden.
-
Wie weiter oben ebenso ausgeführt, kann mit den entsprechenden Konzentratströmen im Allgemeinen unterschiedlich verfahren werden.
-
Insbesondere ist es möglich, die in den jeweiligen Konzentratströmen enthaltenen Seltenerd-Bestandteile weiter aufzutrennen, um an entsprechende Seltenerd-Element-Verbindungen bzw. Seltenerd-Elemente zu gelangen. Aus dem Allanit-Konzentratstrom und/oder dem Apatit-Konzentratstrom und/oder dem Monazit-Konzentratstrom können sonach entsprechende Seltenerd-Element-Verbindungen und im Weiteren Seltenerd-Elemente abgetrennt bzw. extrahiert werden.
-
Im Rahmen des Abtrennens bzw. der Extraktion der Seltenerd-Element-Verbindungen aus den Seltenerd-Bestandteilen anfallende Nebenprodukte können ebenso weiterverwendet bzw. weiterverwertet werden. So ist es beispielsweise denkbar, dass aus einem Apatit- und/oder Monazit-Konzentratstrom anfallende Nebenprodukte im Rahmen eines industriellen Produktionsprozesses z.B. zur Herstellung von Düngemitteln verwendet werden.
-
In diesem Zusammenhang ist es auch denkbar, dass im Rahmen eines sauren Aufschlusses entsprechender Konzentratströme anfallende, insbesondere saure, Nebenprodukte weiterverwendet werden. So ist es z.B. möglich, dass etwa aus einem Allanit-Konzentratstrom und einem Monazit-Konzentratstrom jeweils Seltenerd-Element-Verbindungen mittels Säuren abgetrennt werden, wobei im Rahmen des Abtrennens entstehende, saure Nebenprodukte, d.h. insbesondere saure Abgase, für einen industriellen Produktionsprozess z.B. zur Herstellung von Gips verwendet werden.
-
Wie erwähnt, ist es möglich, die in den jeweiligen Konzentratströmen enthaltenen Seltenerd-Bestandteile zur Herstellung von Ausgangsstoffen für wenigstens einen industriellen Produktionsprozess zu verwenden. So ist es beispielsweise denkbar, dass z.B. ein Apatit-Konzentratstrom zur Herstellung von Ausgangsstoffen für einen industriellen Produktionsprozess zur Herstellung z.B. von Phosphorsäure verwendet wird.
-
Dabei kann zweckmäßig vorgesehen werden, dass aus im Rahmen der Herstellung von Phosphorsäure anfallenden, Seltenerd-Element-Verbindungen enthaltenden Nebenprodukten Seltenerd-Element-Verbindungen mit wenigstens einer Säure, insbesondere Schwefelsäure, abgetrennt werden. Die im Rahmen der Abtrennung entstehende, abgetrennte Seltenerd-Element-Verbindungen enthaltende Säure kann zumindest zum Teil zur Abtrennung von Seltenerd-Element-Verbindungen aus einem weiteren Konzentratstrom, d.h. insbesondere einem Monazit-Konzentratstrom, verwendet werden.
-
Im Rahmen des Abtrennens entsprechender Seltenerd-Element-Verbindungen bzw. im Rahmen der Weiterverwendung bzw. Weiterverwertung der Seltenerd-Element-Verbindungen verwendete Einrichtungen, wie z.B. Laugungseinrichtungen oder Abgasabführungseinrichtungen, können zweckmäßig, weil effizient, gemeinsam verwendet werden.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
-
1 bis 3 jeweils ein schematisches Schaubild zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Die 1 bis 3 zeigen jeweils ein schematisches Schaubild zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Das Ausführungsbeispiel betrifft im Allgemeinen ein Verfahren zur Abtrennung von Seltenerd-Bestandteilen aus einem unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile sowie wenigstens einen Nicht-Seltenerd-Bestandteil enthaltenden Gemengestrom G.
-
Bei dem Gemengestrom G handelt es sich um einen bei der Produktion von Eisen anfallenden Bergestrom. Der Gemengestrom G enthält sonach als Seltenerd-Bestandteile jeweilige Seltenerd-Element-Verbindungen enthaltende Mineralien, d.h. insbesondere Allanit, Apatit und Monazit. In den jeweiligen Mineralien sind silikatisch oder phosphatisch gebundene, d.h. insbesondere als Silikat- oder Phosphat-Verbindungen vorliegende Seltenerd-Elemente, enthalten. Als Nicht-Seltenerd-Bestandteil enthält der Gemengestrom G insbesondere Magnetit (Eisen(II, III)-oxid).
-
Unter Seltenerd-Elementen sind die Elemente der 3. Nebengruppe des Periodensystems, mit Ausnahme des Actiniums, sowie die Lanthanoide zu verstehen.
-
In einem ersten Schritt des Verfahrens wird ein entsprechender Gemengestrom G bereitgestellt.
-
Mit Bezug auf 1 soll jedoch zunächst beschrieben werden, welche prozesstechnische Herkunft ein solcher Gemengestrom G haben kann, sofern es sich dabei, wie erwähnt, um einen bei der Produktion von Eisen anfallenden Bergestrom handelt.
-
Ausgegangen wird von einem bei „1“ angedeuteten Erz, worunter selbstverständlich auch ein Erzgemisch zu verstehen ist. Das Erz 1 enthält bestimmte Seltenerd-Bestandteile und bestimmte Nicht-Seltenerd-Bestandteile.
-
Das Erz 1 wird in einem durch den Kasten 2 angedeuteten Prozess zunächst zerkleinert, d.h. gebrochen, und klassiert. Dabei wird über eine geeignete Zerkleinerungsvorrichtung (nicht gezeigt) realisierten Zerkleinerns eine bestimmte Bruchstuckgröße erzeugt. Im Rahmen des Klassierens, werden Erzbruchstücke mit einer oberhalb der bestimmten Bruchstückgröße liegenden Bruchstückgröße zurück in die Zerkleinerungsvorrichtung geführt, um nochmals zerkleinert zu werden.
-
Aus den auf die bestimmte Bruchstückgröße zerkleinerten Erzbruchstücken wird ein Massestrom gebildet, welcher in dem durch den Kasten 3 angedeuteten Prozess aufkonzentriert wird. Die Aufkonzentrierung dient der Erhöhung des Anteils der Nicht-Seltenerd-Bestandteile, d.h. insbesondere des Magnetits, und erfolgt über ein mittels einer geeigneten Abtrennvorrichtung (nicht gezeigt) realisiertes Abtrennen. Bei dem Abtrennen handelt es sich typischerweise um eine Magnetabtrennung. Ein im Rahmen der Aufkonzentrierung gebildeter Tailingstrom wird, wie durch den Pfeil 4 angedeutet, entfernt.
-
Der sonach aufkonzentrierte Massestrom wird in dem durch den Kasten 5 angedeuteten Prozess nochmals zerkleinert, d.h. gemahlen, und klassiert. Dabei wird über eine geeignete Mahlvorrichtung (nicht gezeigt) realisierten Zerkleinerns ein bestimmter Mahlgrad, z.B. ca. 150 µm, erzeugt. Im Rahmen des Klassierens, werden gemahlene Erzbruchstücke mit einem oberhalb des bestimmten Mahlgrads liegenden Mahlgrad zurück in die Mahlvorrichtung geführt, um nochmals gemahlen zu werden.
-
Nach dem Mahlen liegt ein Gemengestrom G vor, welcher, wie eingangs erwähnt, entsprechende Seltenerd-Bestandteile, Nicht-Seltenerd-Bestandteile sowie gegebenenfalls weitere Bestandteile enthält.
-
In einem zweiten Schritt des Verfahrens erfolgt ein durch den Kasten 6 angedeutetes möglichst vollständiges Abtrennen der Nicht-Seltenerd-Bestandteile aus dem Gemengestrom G. Das möglichst vollständige Abtrennen der Nicht-Seltenerd-Bestandteile aus dem Gemengestrom G ist deshalb ratsam, als derart im Weiteren die erforderliche Menge an zum „Aufschluss“ bestimmter Seltenerd-Bestandteile eingesetzten Chemikalien reduziert werden kann.
-
Das Abtrennen der Nicht-Seltenerd-Bestandteile aus dem Gemengestrom G wird über einen inversen Flotationsprozess realisiert. Hierunter ist zu verstehen, dass die Seltenerd-Bestandteile in die Schaumzone ausgetragen werden, die Nicht-Seltenerd-Bestandteile jedoch in der Flotationssuspension bzw. Flotationspulpe verbleiben bzw. sich sedimentativ an dem Boden einer den Flotationsprozess implementierenden Flotationszelle absetzen. Im Rahmen des Abtrennens können bestimmte Zielgrößen, d.h. z.B. bestimmte Gehalte an Phosphat und/oder Kieselsäure, vorgegeben bzw. erreicht werden.
-
In dem zweiten Schritt des Verfahrens wird sonach ein die Seltenerd-Bestandteile, sowie gegebenenfalls einen Restanteil an nicht abgetrennten Nicht-Seltenerd-Bestandteilen, enthaltender erster Gemengeteilstroms G1 und ein die abgetrennten Nicht-Seltenerd-Bestandteile enthaltender zweiter Gemengeteilstrom G2 gebildet.
-
Der erste Gemengeteilstrom G1 wird im Stand der Technik üblicherweise auf Halde deponiert und nicht weiter verwendet. Im Rahmen des mit Bezug auf die Fig. beschriebenen Verfahrens wird dieser Gemengeteilstrom G1 jedoch gezielt weiter verwendet, um aus diesem die in diesem enthaltenen Seltenerd-Bestandteile selektiv abzutrennen.
-
Entsprechend erfolgt in einem dritten Schritt des Verfahrens ein selektives Abtrennen der einzelnen Seltenerd-Bestandteile aus dem ersten Gemengeteilstrom G1. Dabei werden jeweilige, jeweils einen bestimmten Seltenerd-Bestandteil enthaltende Konzentratströme K1, K2, K3 gebildet.
-
Wie durch die Kästen 7 bis 9 angedeutet, erfolgt das selektive Abtrennen der einzelnen Seltenerd-Bestandteile aus dem ersten Gemengeteilstrom G1 jeweils selektiv mittels Flotationsabtrennung, d.h. mittels bestimmter aufeinander folgender bzw. nacheinander geschalteter Flotationsprozesse. Mithin werden im Rahmen des selektiven Abtrennens der Seltenerd-Bestandteile aus dem ersten Gemengeteilstrom G1 mehrere jeweils für einen bestimmten Seltenerd-Bestandteil selektive Flotationsprozesse nacheinander durchgeführt.
-
In den jeweiligen Flotationsprozessen werden typischerweise jeweils für den jeweils selektiv abzutrennenden bestimmten Seltenerd-Bestandteil selektive Flotationschemikalien eingesetzt, so dass in jedem Flotationsprozess ein bestimmter Seltenerd-Bestandteil abgetrennt werden kann. Konkreter kann es sich bei entsprechenden Flotationschemikalien insbesondere um Hydrophobierungsmittel, so genannte Sammler, wie z.B. Ölsäure, und/oder so genannte Drücker, wie z.B. (starke) Säuren, Stärke etc., handeln, welche derart zusammenwirken, dass in jedem Flotationsprozess nur jeweils ein bestimmter Seltenerd-Bestandteil abgetrennt wird.
-
Der in dem jeweiligen Flotationsprozess abgetrennte Seltenerd-Bestandteil wird, wie erwähnt, jeweils in einen eigenen Konzentratstrom K1, K2, K3 überführt. Grundsätzlich bemisst sich die Anzahl der Konzentratströme nach der Anzahl der selektiv abzutrennenden Seltenerd-Bestandteile.
-
Bei dem mit K1 bezeichneten Konzentratstrom handelt es sich um einen Apatit enthaltenden Apatit-Konzentratstrom, bei dem mit K2 bezeichneten Konzentratstrom handelt es sich um einen Allanit enthaltenden Allanit-Konzentratstrom und bei dem mit K3 bezeichneten Konzentratstrom handelt es sich um einen Monazit enthaltenden Monazit-Konzentratstrom.
-
Aus der durch den Kasten 9 angedeuteten letzten Flotationsabtrennung kann ein durch den Pfeil 10 angedeuteter Tailingstrom abgeführt werden.
-
Das beschriebene Prinzip bedingt mehrere ökologische wie auch ökonomische Vorteile. So kann durch die selektive und somit spezifische Ausbildung entsprechender Konzentratströme K1, K2, K3 ein nachgeschalteter Abtrenn- bzw. Extraktionsprozess gezielt auf den in den jeweiligen Konzentratströmen K1, K2, K3 enthaltenen Seltenerd-Bestandteil abgestimmt werden, wodurch die hierfür erforderliche Menge an Chemikalien (Extraktionschemikalien) reduziert werden kann.
-
Gleichermaßen können Situationen, in welchen bestimmte Verunreinigungen bestimmter Seltenerd-Bestandteile, welche ein „Aufschließen“ anderer Seltenerd-Bestandteile erschweren, ausgeschlossen werden, da für die jeweiligen in separaten Konzentratströmen K1, K2, K3 vorliegenden Seltenerd-Bestandteile jeweils ein selektives „Aufschließen“ durchgeführt werden kann, d.h. jeweils selektive Extraktionsprozesse durchgeführt werden können.
-
Ferner können einzelne Konzentratströme K1, K2, K3, deren Seltenerd-Bestandteile, z.B. bedingt durch einen zu geringen Anteil an Seltenerd-Element-Verbindungen oder ein ungünstiges Verhältnis von leichten Seltenerd-Elementen zu schweren Seltenerd-Elementen, für die Gewinnung bestimmter Wertprodukte nicht rentabel sind, gezielt verworfen werden.
-
Im Hinblick auf gegebenenfalls in den Seltenerd-Bestandteilen enthaltene radioaktive Elemente, wie z.B. Uran und/oder Thorium, besteht durch das selektive Abtrennen der Seltenerd-Bestandteile aus dem ersten Gemengeteilstrom G1 die Möglichkeit, radioaktive Elemente bereits vor der Extraktion entsprechender Seltenerd-Element-Verbindungen aus den jeweiligen Seltenerd-Bestandteilen abzutrennen, wodurch diese von entsprechenden Extraktionsprozessen ferngehalten werden können. Die (vollständige) Freilegung radioaktiver Elemente kann sonach reduziert bzw. unterbunden werden, was mögliche Gefahren für die Umwelt verringert.
-
Insgesamt fällt durch das beschriebene Verfahren weniger „Material“ an, das auf Halde deponiert werden muss. Mithin können der Flächenbedarf für entsprechende Halden und damit verbundene Kosten verringert werden.
-
Sofern aus entsprechenden Bergeströmen erzeugte Gemengeströme G verwendet werden, können zudem gesonderte Kosten für Exploration und Bergbauarbeiten umgangen werden. Entsprechende Bergeströme fallen in im Zusammenhang mit der Produktion von Eisen stehenden industriellen Prozessen ohnehin an, d.h. die benötigte Infrastruktur ist in der Regel vorhanden.
-
Anhand der in den 2, 3 gezeigten Ausführungsbeispiele soll erläutert werden, wie mit entsprechenden Konzentratströmen K1, K2, K3 weiter verfahren werden kann.
-
Bei dem in 2 gezeigten schematischen Schaubild wird der Apatit-Konzentratstrom K1 in dem durch den Kasten 11 angedeuteten Prozess, welcher eine nasschemische Produktion von Phosphorsäure darstellt, wie durch den Pfeil 12 angedeutet, mit Schwefelsäure versetzt. Die hierbei entstehende Phosphorsäure wie auch der hierbei entstehende Phosphorgips werden in einem durch den Kasten 13 angedeuteten Abtrennprozess voneinander getrennt. Der Pfeil 14 deutet den abgetrennten Phosphorgips, der Pfeil 15 die abgetrennte Phosphorsäure an.
-
Die abgetrennte Phosphorsäure wird einem durch den Kasten 16 angedeuteten industriellen Prozess zur Düngemittelproduktion zugeführt. Im Rahmen des Prozesses zur Düngemittelproduktion sind weitere Ausgangsstoffe erforderlich, welche, wie durch den Pfeil 17 angedeutet, zugeführt werden. Produziertes Düngemittel wird, wie durch den Pfeil 18 angedeutet, aus dem Prozess entfernt.
-
Der in dem Monazit-Konzentratstrom K3 enthaltene Monazit wird im Gegensatz zu dem in dem Apatit-Konzentratstrom K1 enthaltenen Apatit nicht sauer, sondern in einem durch den Kasten 19 angedeuteten Prozess basisch aufgeschlossen. Der basische Aufschluss erfolgt mittels Natronlauge. Die Zuführung der Natronlauge ist durch den Pfeil 20 angedeutet. Der Aufschluss erfolgt hydrothermal, d.h. bei Temperaturen von ca. 185°C.
-
In einem folgenden, durch den Kasten 21 angedeuteten Prozess erfolgt eine Abtrennung der „aufgeschlossenen“ typischerweise phosphatischen Seltenerd-Element-Verbindungen (vgl. Pfeil 22). Das bei dem basischen Aufschluss des Monazits entstehende Natriumphosphat (vgl. Pfeil 23) wird ebenso dem durch den Kasten 16 angedeuteten industriellen Prozess zur Düngemittelproduktion zugeführt und dort entsprechend verwendet.
-
Es zeigt sich also, dass die in den jeweiligen Konzentratströmen K1, K2, K3 enthaltenen Seltenerd-Bestandteile grundsätzlich zur Herstellung von Ausgangsstoffen für wenigstens einen industriellen Produktionsprozess verwendet werden können.
-
Der in dem Allanit-Konzentratstrom K2 enthaltene Allanit wird in diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel, wie durch den Kasten 24 angedeutet, auf Halde deponiert und somit verworfen. Dies kann z.B. daran liegen, dass dessen Extraktion in wirtschaftlicher Hinsicht nicht rentabel ist.
-
Anhand des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels lässt sich erkennen, dass sich bedingt durch die im Rahmen des beschriebenen Verfahrens separat vorliegenden jeweils unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile enthaltenden Konzentratströme K1, K2, K3 ein saurer Aufschluss des Apatit-Konzentratstroms K1 und ein basischer Aufschluss des Monazit-Konzentratstroms K3 nebeneinander realisieren lässt. Ohne ein selektives Ab- bzw. Auftrennen des ersten Gemengeteilstroms G1 wäre dies nicht möglich, diese chemisch unterschiedlichen Aufschlüsse, insbesondere gleichzeitig, nebeneinander anzuwenden.
-
Bei dem in 3 gezeigten schematischen Schaubild wird aus dem Apatit enthaltenden Apatit-Konzentratstrom K1 wiederum Phosphorsäure hergestellt. Der hierbei anfallende Phosphorgips wird jedoch nicht verworfen, sondern in einem durch den Kasten 25 angedeuteten Prozess in einer Laugungseinrichtung mit Schwefelsäure versetzt. Die hierfür erforderliche Zuführung von Schwefelsäure ist durch den Pfeil 26 angedeutet. Der entstehende gelaugte Phosphorgips wird, wie durch den Pfeil 27 angedeutet, verworfen.
-
Die gleichermaßen entstehende, mit Seltenerd-Element-Verbindungen beladene Schwefelsäure wird für den sauren Aufschluss des in dem Monazit-Konzentratstrom K3 enthaltenen Monazits in dem durch den Kasten 28 angedeuteten Prozess verwendet. Die Zuführung der mit Seltenerd-Element-Verbindungen beladenen Schwefelsäure in den Prozess ist durch den Pfeil 29 angedeutet.
-
Im Rahmen des sauren Aufschlusses des Monazits entstehende, durch den Pfeil 30 angedeutete saure Abgase werden einem in einer Gaswäscheeinrichtung durchgeführten, durch den Kasten 31 angedeuteten Prozess zur Gaswäsche unterzogen. In diesen Prozess können bestimmte Zusätze, wie z.B. Absorbens, erforderlich sein (vgl. Pfeil 32). Der im Rahmen des Prozesses anfallende Gips ist durch den Pfeil 33 angedeutet.
-
Im Rahmen des sauren Aufschlusses des Monazits entstehende Monazit enthaltende Rückstände, wie z.B. sulfathaltige Seltenerd-Verbindungen, werden, wie durch den Pfeil 34 angedeutet, in einer weiteren Laugungseinrichtung einem durch den Kasten 35 angedeuteten weiteren sauren Aufschluss unterzogen. Der saure Aufschluss erfolgt mittels Schwefelsäure (vgl. Pfeil 36).
-
Das in dem Allanit-Konzentratstrom K2 enthaltene Allanit wird hier ebenso sauer aufgeschlossen. Der saure Aufschluss des Allanits erfolgt durch zugesetzte Flusssäure (vgl. Pfeil 37). Der saure Aufschluss des Allanits wird in einem in einem Drehrohrofen implementierten, durch den Kasten 38 angedeuteten Prozess durchgeführt.
-
Hierbei entstehende, durch den Pfeil 39 angedeutete saure Abgase werden ebenso dem Prozess zur Gaswäsche (vgl. Kasten 31) zugeführt. Dagegen werden lösliche, typischerweise oxidische, Seltenerd-Element-Verbindungen (vgl. Pfeil 40) ebenso dem durch den Kasten 35 angedeuteten weiteren sauren Aufschluss unterzogen.
-
Allgemein gilt, dass im Rahmen des Abtrennens entsprechender Seltenerd-Element-Verbindungen aus entsprechenden Konzentratströmen, wie z.B. den genannten Allanit-, Apatit- oder Monazit-Konzentratströmen K1, K2, K3, bzw. im Rahmen der Weiterverwendung bzw. Weiterverwertung der Seltenerd-Element-Verbindungen verwendete Einrichtungen, wie z.B. Laugungseinrichtungen oder Abgasabführungseinrichtungen, zweckmäßig, weil effizient, gemeinsam verwendet werden können.
-
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
