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Verfahren und Anlage zur Gewinnung von Kadmium Bei der Verarbeitung
von z. B. Zinkblendekonzentraten durch z. B. Röstung oder/und Sinterung verflüchtigt
sich das darin enthaltene Kadmium wegen seines niedrigen Siedepunktes (767° C) sehr
weitgehend und gelangt mit anderen Verflüchtigungsprodukten, wie Blei, Zink, Arsen
u. a., in den Flugstaub. Dieser Flugstaub wird in bekannter Weise trocken oder naß
abgeschieden und enthält die Verflüchtigungsprodukte des Kadmiums, Arsens, Bleis,
Zinks u. a. in sehr wechselnden Anteilen. B2i der trockenen Abscheidung des Flugstaubes,
die heute fast ausschließlich in elektrischen Gasreinigungsanlagen geschieht, kann
eine in sehr engen Grenzen auftreffende Differenzierung des Kadmiumgehaltes im Staub
erfolgen, so daß ein kadmiumreicherer und kadmiumärmerer Staub abgezogen werden
kann. Auch ist die Verwendung von Sackfilteranlagen und von Zyklonen in den verschiedensten
Ausführungen bekannt. Da diese Stäube aber sehr fein und trocken sind, treten dabei
große Staubbelästigungen auf, die durch sofortiges Anfeuchten oder Eintränken des
Staubes behoben werden müssen.
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Die trocken abgeschiedenen Flugstäube, in denen sich das Kadmium -
wie oben erwähnt - in wechselnden Anteilen befindet und in erster Linie zur Gewinnung
des Kadmiums herangezogen werden, können zwecks Anreicherung des Kadmiumgehaltes
ganz oder zum Teil repetiert werden. Dies bedeutet indessen ein erneutes Einbinden
in die Mischung für die Sinteranlage oder erneute Aufgabe auf den Röstofen und somit
erneute Durchsatzkosten und Verluste. Ein anderer Weg zur Verarbeitung dieser trockenen
Stäube auf Kadmium ist der, daß diese mit Alkalien verschmolzen und anschließend
gelaugt werden.
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Ein weiteres trockenes Verfahren zur Aufarbeitung für kadmiumhaltige
Flugstäube oder kadmiumhaltiges Gut besteht darin, das Kadmium aus kadmiumhaltigem
Gut durch Röstung einer mit Kohle und anderen Stoffen gemischten Beschickung, die
eine auswählende Verflüchtigung des Kadmiums begünstigen, zu verflüchtigen. Zur
Verflüchtigungsverzögerung von Blei und Arsen kann dabei z. B. Kalkstein zugemischt
werden.
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Von nassen Gasabscheidungs- oder Reinigungsanlagen sind bekannt: die
Naß-Elektrofilter, nasse Exhaustoren und Naß-Zyklone.
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Neuerdings ist man auch dazu übergegangen, diese bei der Röstung oder/und
Sinterung von Zinkblendekonzentraten anfallenden Stäube in Venturi-Scrubber-Anlagen
naß abzuscheiden. Dabei tritt eine innige Berührung der Staubteilchen mit verdüstern
Wasser ein, die zur Laugung führt, wenn das Wasser dauernd im Umlauf gehalten wird
und ein in Wasser lösliches Produkt vorhanden ist. An Stelle von Wasser kann man
auch mehr oder weniger starke Säuren im Umlauf verwenden, worin nicht nur Sulfate,
sondern auch Oxyde und Sulfide gelöst werden können. Dem Laugeprozeß dienlich ist
dabei eine erhöhte Temperatur des Umlaufwassers oder der Umlaufsäure, die von der
Temperatur der abgesaugten Gase abhängig ist. Als Nachteil ist dabei anzusehen,
daß die Laugerückstände fein und naß sind. Sie sind also nicht ohne weiteres für
z. B. den Schachtofen brauchbar, sondern müssen erst abgetrocknet und dann wieder
der Sinterröstung zugemischt werden. Da es sich dabei um erhebliche Mengen handelt,
ist das Verfahren umständlich und teuer.
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Die geschilderten und andere Nachteile werden erfindungsgemäß im Rahmen
eines Verfahrens zur Gewinnung von Kadmium dadurch überwunden, daß der bei der Behandlung,
insbesondere Röstung und/oder Sinterung von kadmiumhaltigen Produkten, z. B. Zinkblendekonzentraten,
anfallende Primärflugstaub erneut einem das Kadmium verflüchtigende Verfahren unterworfen
und der dabei entstehende, weiter mit Kadmium angereicherte Sekundärflugstaub in
einem Venturi-Scrubber naß unter gleichzeitiger Auslaugung der wasser- bzw. säurelöslichen
Produkte abgeschieden wird, worauf man das Kadmium aus der kadmiumhaltigen Lauge
in bekannter Weise durch z. B. Zementation, Elektrolyse od. dgl. ausfällt. Die Vorteile
dieses Verfahrens gegenüber anderen Verfahren liegen darin, daß das Kadmium z. B.
bei der agglomerierenden Röstung der Sekundärflugstäube bis zu 981/o verflüchtigt
wird und bei der nachfolgenden nassen Abscheidung gleichzeitig gelaugt wird. Ein
weiterer Vorteil ist der, daß der entstehende Sinterkuchen »schachtofenfertig« ist.
Die gereinigten Laugerückstände, die in nur verhältnismäßig geringer Menge anfallen,
enthalten in erster Linie das Blei und
werden in nassem Zustande
bei der agglomerierenden Röstung der Stäube wieder zugegeben.
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Testversuche ergaben, daß bei der agglomerierenden Röstung von kädmiitmhaltigem
Primärflugstaub mit etwa 69/a Kadmium ein Sekundärflugstaub anfiel, der bis zu 23%.
Kadmium neben 5 bis 10% Zink, 10 bis. 15% Blei und 3 bis S % Arsen enthielt. Aus
diesem Staub konnten erfindungsgemäß etwa 96% des Kadmiums mit verdünnter Schwefelsäure
ausgelaugt werden.
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Bei der Sinterung des Primärflugstaubes ist es in manchen - Fällen
- zweckmäßig, der Sintermischung zwecks Zurückhaltung des Arsens Oxydationsmittel,
z. B. Natronsalpeter, zuzumischen, um das Arsen auf diese Weise in die fünfwertige
Form zu überführen. Fernerhin kann es zweckmäßig sein, die agglomerierende Röstung
nach dem Druckverfahren durchzuführen, da nach diesem Verfahren die Verflüchtigungsprodukte
nicht an den' Roststäben anhaften bzw. kondensieren können. Zur Auflockerung und
zum Zwecke der Gasdurchlässigkeit wird vorteilhaft abgelagerte, abgesiebte Halden-Räumasche
verwendet. In dieser ist noch genügend Kohlenstoff aus der Zink-Reduktionsarbeit
vorhanden. Außerdem enthält sie Eisen, das bei der Bleischachtofenarbeit als Zuschlagstoff
benötigt wird. Diese Räumasche wird in einem bestimmten Verhältnis mit dem Flugstaub
gut vermischt, nachdem sie vorher angefeuchtet ist. Letzteres geschieht, da sich
der Flugstaub selbst schlecht anfeuchten läßt.
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Ein Venturi-Scrubber ist vorzüglich als Ent-.staubungsapparatur geeignet,
da in dem eigentlichen Venturirohr die Staubteilchen mit Druckwasser bedüst, die
Gase unterhalb des Taupunktes abgekühlt und in einem anschließenden Abscheider wieder
aufgefangen werden. Das abgeschiedene Wasser, das den Staub in Schlammform oder
gelöst enthält, läßt man gegebenenfalls oberflächlich abklären und pumpt es in den
Venturikreislauf zurück. Durch diesen dauernden Kreislauf tritt gleichzeitig eine
Laugung der in Wasser bzw. Säure löslichen Verflüchtigungsprodukte ein. Anstatt
Wasser kann vorteilhaft eine schwache Schwefelsäure angewandt- werden. Von Zeit
zu Zeit wird die Säure, nachdem sie genügend Kadmium in Lösung enthält, abgestoßen
und das gelöste Kadmium ausgefällt.
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Ausführungsbeispiele Ein Primärflugstaub von der Zinkerz-Sinterröstung
mit der folgenden Zusammensetzung
| Pb ....... ..:.-...... 55,10% |
| Zn ....... . ......... 6,351/o |
| Cd ................. 4,561/o |
| As .......... . . . . . . . 2,331/o |
| Cl ......... . . . . . . 1,201/0 |
| Ges. S. ............ 9,580/0 |
| S 04-S .......... . 3,300% |
wird mit Räumasche von einer Körnung von 2 bis 10 mm und folgenden Gehalten:
| Pb ................. 2,010/0 |
| Zn ................. 12,050/0 |
| Cd ................. 0,030/0 |
| As ................. 0,381/o |
| Cl ................. 0,1 % |
| Ges. S. ............ 1,86% |
| S04-S ........... 0,27% |
| C...,......,....... 21,50.% |
in verschiedenen Mischungsverhältnissen, z. B. 1 : 1 bis 1 :4, gemischt und auf
dem Sinterband oder einem runden Dwight-Lloyd agglomerierend geröstet. Hierbei entsteht
je nach dem Mischungsverhältnis ein Sekundärflugstaub folgender Zusammensetzung:
| Cd ............ 12,5 bis 18% |
| Pb ............ 29 " 43 0/0 |
| Zn ............ 3,5 " 5,80/0 |
| As .......... . . 5 " 100/0 |
während das erzeugte Agglomerat je nach dem Mischungsverhältnis folgende Gehalte
zeigt:
| Pb ........... 17 bis 35 % |
| Zn ........... 12 " 15% |
| Cd ........... 0,0-1 " 0,2 % |
| As ........... 0,5 " 0,9%. |
Es sind somit verflüchtigt worden:
| Cd .............. 90 bis 94% |
| Zn .............. 5 "t 8 % |
| Pb ........... ... 7 " 10% |
| As .............. 25 " 509/o. |
Der mit den Sinterabgasen mitgerissene Flugstaub wird sodann in einer Venturi-Scrubber-Anlage
naß unter gleichzeitiger Auslaugung der löslichen Produkte, insbesondere der Kadmiumverbindungen,
gelaugt. Wie dies im einzelnen vor sich geht, ist aus der Zeichnung ersichtlich,
in der eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise und schematisch wiedergegeben
ist. Danach wird derPrimärflugstaub auf der Sinterpfanne 1 unter Zusatz von Räumasche
agglomerierend behandelt. Die Sinterabgase, welche den Sekundärflugstaub mit sich
tragen, gelangen über die Leitung 2 zu dem Sättiger 3, welchem oben über. die Düsen
4 Wasser zugeführt wird, um die von der Röstung kommenden Gase mit Wasserdampf zu
sättigen und sie gleichzeitig abzukühlen. Eine Laugung tritt im Sättiger 3 noch
nicht ein, vielmehr wird die Sättigungsflüssigkeit, da sie mit der Zeit einen zunehmend
sauren Charakter annimmt, von Zeit zu Zeit der Umlaufflüssigkeit der Abscheideranlage
15, 21 hinzugefügt. Der Kreislauf der Sättigungsflüssigkeit selbst geschieht derart,
daß diese aus dem Sättiger zunächst in die Pumpvorlage und Sammler 5 eintritt,'
von wo aus sie über die Leitung 6, die Pumpe 7, die Leitung 8, das Ventil 9 und
die Leitung 10 den Düsen 4 zugeführt wird. Soll die Sättigerumlaufflüssigkeit infolge
ihres zunehmenden sauren Charakters der Kreislaufflüssigkeit in der Abscheideranlage
15, .21 zugegeben werden, so wird das Ventil 9 geschlossen und das Ventil
11 geöffnet, worauf die Flüssigkeit durch. die Pumpe 7 über die Leitung 12
in die Pumpvorlage und Sammler 13 für Laugeflüssigkeit aus dem Abscheider gedrückt
wird.
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Die den Flugstaub noch mit sich tragenden, im Sättiger 3 mit Wasserdampf
gesättigten und gleichzeitig abgekühlten Gase treten durch den Sättigeraustritt
14 nunmehr in das einen Teil der Abscheideranlage bildende Venturirohr 15 ein, in
welchem sie unter gleichzeitiger Laugung mit vorteilhaft Schwefelsäure, die vorzugsweise
bis zu 10% konzentriert ist, behandelt werden. Diese Laugeflüssigkeit läuft in der
Weise um, daß sie aus der Pumpvorlage und Sammler 13 über die Leitung 16 und die
Pumpe 17 sowie die Leitung 18 dem Venturirohr 15 zugebracht wird, wobei sich die
Leitung 18 zweckmäßig in die Leitungsteile 19 und 20 teilt. Aus dem Venturirohr
15 gelangen die Gase in den Abscheider 21, den sie nach ., Trennung von den schlammigen
Laugenrückständen "'°
durch die Leitung 22 über den Ventilator 23
verlassen. Die schlammigen Laugenrückstände sammeln sich, aus dem Abscheider 21
kommend, zusammen mit der nunmehr das Kadmium in gelöster Form enthaltenden Laugeflüssigkeit
in der Pumpvorlage und Sammler 13. Diese Umlaufflüssigkeit wird in periodischen
Abständen zusammen mit den schlammigen Laugenrückständen abgestoßen und gelangt
nach vorheriger Trennung von den Laugenrückständen und gegebenenfalls weiterer Laugenreinigung
zur Fällung des Kadmiums durch Zementation, Elektrolyse od. dgl.
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In der Regel ist es nicht erforderlich, daß die Laugenrückstände im
Abscheiderkreislauf zum Absitzen gebracht werden; vielmehr kann die Umlaufflüssigkeit
als Trübe in das Venturirohr 15 eingedüst werden.