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Verfahren zur restlosen Verwertung metall-urgischer Schlacken Die
metallurgischen Schlacken, komplexe Gemische, die Silikatr Aluminate, Ferrite, evt1.--Phosphate
und.Ohromate, sowie Verbindungen de.s.Vanadiums mit.Caleium, Magnesium, Kupfer,
Blei, Eisen',- Alüm*-inium u. s.w.-' enthalten -und -aus -verschiedenen metalurgischen
und sider urgischen Prozessen, der Metallurgie der Nichteisenmetalle,_.#er Herstellung
von Legierungen mit Eisen und Nichteisenmetallen erhalten werden, bilden in den
meisten Fällen enorme Mengen ungebrauchter oder nur wenig gebrauchter
Abfälle.
Einige metallurgische Schlacken, wie des Hochofens, werden zur Herstellunggewisser
Spezialzemente verwandt. Andere metallurgische Schlacken werden zur Herstellung
von Schlackenwatte oder zur Wiedergewinnung einiger eingeschlossener Metalle, wie
Kupfer, Blei, Mangan, Vanadium,-usw. gebraucht. Die gegenwärtige Verwertung einiger
metallurgischer Schlacken betrifft aber nur einen Teil ihrer Bestandteile: sei es
die Silikate und Aluminate des.Calciums, wie im Falle der Hochofenschlacken zur
Herstellung von einiger Spezialzemente, sei es einige Metalle wie im Sonderfalle
der Schlacken, die einträg-Liche Mengen an Kupfer._Blei, Mangan, Vanadium usw. enthalten.
Die angewandten Verfahren zur teilweisen Auswertung di*esermetallurgi.schen Schlacken
sind-I'Trockenverfahren" in bes onderen Anlagen--ausgeführt, wobei grosse Mengen
Wärme und Motorkraft verbraucht werden, weshalb.teure- Fertigprodukte erhalten werden.
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Im allgemeinen werten die betreffenden Verfahren den oft sehr hohen
Gehalt der behandelten metallurgischen Schlacken-n-licht aus.
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Vorliegende Erfindung besteht in einem Verfahren zur restlosen Auswertung
der metallurgischen Schlacken auf nassem Wege, einer einfachen Anlage mit verringertem
Verbrauch an Wärme und.Motorkraft. Gemäas de:# Erfindung werden die metallurgischen
Schlacken
jeder Art - nach vorausgehender Feinmahlung
- einem-direkten An,zriff mineralischer Säuren'unterworfen, die völlig oder
fast völliR alle Bestandteile der behandelten Schlacke lösen.
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Aus den so erhaltenen sauren Lösungen wird zuerst das Siliciumdioxvd
in Gelform abgbschieden, worauf die-vorhandenen Metalle einzeln oder in Gruppen,
gänzlich oder teilweise, je nach Bedarf extrahiert werden durch Anwendung
bekannter metallur-ischer Verfahren. Der Angriff der-mineralischen Säuren auf die
eemahlene Schlacke erfolgt bei normaler Temperatur und normalem Druck.
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Die nach Abtrennung der Metalle verbleibende saure Lösung kann, insofern
dies als einträglich ai#gesehen wird, wieder in den Kreislauf des Verfahrens zurückgeführt
oder als solche gebraucht werden, wie als Koagulant zur Klärung von Trink-,
Ab- oder Industriewässern oder gar zur Herstellung koagulierender Mittel.
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Ein kräftiger Koagulant. wird. erhalten durch Einwirkung der obigen
sauren Lösung auf eine adequate Me nge metalli-scher Schlacke, mit oder ohne Zugabe
einer zusätzlichen Menge an ,Säure, bis vorzugsweise eine halbflüssige Paste erhalten
wird.
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Die erhöhte Wirksamkeit dieses pastenförmigen Koagulants ist
den
Schwermetallen bei Anwesenheit löslichen Siliciumdioxyds zu verdanken. Das Verfahren
ist für jedwede Schlacke anwendbar, wiet siderurgische Schlacken,-metallurgische
Schlacken, aus der.Nichteisenmetallgewinnung, der Herstellung von Perrolegierungen
und Legierungen von Nichteisenmetallen, usw..
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Als mineralische Säuren,-um die metallurgischen Schlacken anzugreifen
können be nut zt werde n konzentrierte oder verdünnte Säuren, oder die sauren Abwässer,
die beim Dekapieren der Metalle, oder anderen technologischen Prozessen erhalten
werden. Das Verfahren gestattet eirie praktische, quantitative Extrakti--on des.Siliciumdioxyds
in Form eines Gels sowie der Metalle in konvenablem Masse#mit-d#r Möglichkeit der
Wiederbenutzung der-sauren Restlösungen,-so dass es als ein solches der totalen
Auswertung metallurgischer Schlacken aller Art und der Mineralsäuren, die zum-Angriff
der reapektiven-Schläcken verwandt werden, anzusehen ist. Das gemäse der Erfindung
erhaltene und nach bekannter Methode verfeinerte Gel besitzt eine höhere Kapazität
der Entfärbung und Adeorption für Gase und'Flüssigkeiten als die auf übiiehen Weäen
erhaltenen Gele, dank ihrer höheren .Pörosität und der metallischen Verunreinigungen,
die es enthält* Bei der linwirkung'der Mineralsäuren auf die metallurgischen Schlacken
bleibt ein Teil dieser Schlacken unbeeinflusst.
Bei der Analyse
des nicht angegriffenen Schlackenteileo wurde festgestellt, dass er verschiedentliche
Mengen Si02 und Metalle enthält, die bei Anwendung der-üblichen metallurgischen
Verfahren extrahiert werden können.
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Die infolge ihres hohen Gehalts an Siliciumdioxyd nichtangegriffenen
Teile können den Sand aus den Zusammensetzungen der bei den pirometallurgischen
oder anderen Prozessen gebrauchten Flusamittel ersetzen und so zur gesamten Auswertung
selbst des von der Säure nicht atackierten Siliciumdioxyds aus den metallurgischen
Schlacken gemäas der Erfindung führen.
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Ebenso wurde bei den Schlacken aus der Metallurgie der Nichteisenmetalle
festgestellt, dass die bei der Behandlung dieser Schlacken mit Säure nicht angegriffenen
Teile zur Wiedergewinnung des Goldes, Silbers, der Platinmetalle, des Küpfers, Bleis,
Zinke usw. dann verarbeitet werden-können. wenn die betreffenden in den Rückständen.befindlichen
Metalle in solcher Menge vorhanden sind, dass sich ihre-Extraktion durch -Anwendung
der metallurgischen Verfahren lohnt..
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Anstelle der Verwendung von Lösungen mineralischer Säuren des Chlorwasserstoffe
oder der Schwefelsäure, können zum Aufschliessen der metallurgischen Schlacken auch
Industriegase mit einem Gehalt an Schwefeldioxyd oder-Kohlendioxyd benutzt werden.
Es
wurde festgestellt', dass beim Durchdrücken eines Schwefel-oder Kohlenoxyd enthaltenden
Gases durch eine wässe'rige-Aufachlämmung fein gemahlene'r Schlacke chemische Reaktionen
stattfinden, die zur Desaggregation der betreffenden Schlacken führen, wobei gelöstes
Si 0 2 und ein Teil der Metalle aus der Schlacke in Freiheit gesetzt werden.
Zu diesem Zwecke können auch-die schwefeligen Gase, mi t reichem oder geringem Gehalt
an Schwefel- oder Kohlendioxyd, gebraucht werden. Solche Gase erhält man aus den
verschiedensten metallurgischen oder industriellen Ergeugungsverfahren, wie sie
beim Rösten mineralischen Schwefe-le oder von Konzentrationen metallischen Schwefels,
der Umformung und Diesoziierung der Sulfate, der Oxydierung des Schwefelwasserstoffee
und beim Verbrennen von Brennstoffen usw. entstehen.
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Das Durohtreten der Gase durch die wässrige Suspension metallurgischer
Schlacken erfolgt bei gewöhnlicher Temperatur oder -bei Wärme, in Gegenwart oder
Abwesenheit von Katalysatoren, welche die Umsetzung der schwefeligen Säure in Schwefelsäure
begünstigen, wie Mangankatalysatoren oder andere. Nach einer gewissen 'Reaktionszeit,
die von der Konzentration des S02- oder 002-Gehalte in den Gasen, der Feinheit der
Ma hlung der Schlacke, der Art der Schlacke, der Reaktionstemperatur-und des verwandten
Katal
satorö abhängt, erzielt man einen Schlicker, aus dem
durch Filtrieren
eine Flüssigkeit gewonnen wird, die lösliches Sio 2P extrahierte Metalle und einen
fe-sten Rückstand enthält, der wieder SiO 2 und nicht extrahierte Metalle.enthält.
Das flüssige Filtrat und der feste Rückstand werden weite r aufgearbeitet.
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Nachstehend folgen Ausführungsbeispiele der Erfindungs Beispiel
1: loo gr. feingemahlene,aus der Metallurgie des Kupfers kommende Schlacke
von der Zusammensetzungt.33,2,yo Sio 29 4o,2 % Fe 29 997 % 0a0, 0,7
% Mn-0, o#6-% Cu, werden mit 650 ml 12 %-iger HO1 unter kräftigem
Rühren 4o Minutenlang behandelt. Wird während des Rührene die Tendenz des-Steigens
d#r Viskosität der -lösung bemerkt, so wird eine adequate Menge 12%-iger H01.zugesetzti
um Gelbbildung zu.vermeiden» Nach Beendigung des Lösungsvorganges der Schlacke wird
2'- 300 ml. Wasser zugegeben und das Gemisch zur Gelbbildung.einige Otunden
der Ruhe überlassen. Das durch Filtrierenabgetrennte Gel wird mit wenig Wasser,
das dem Filtrat beigegeben wird-, gewaseilen und 24 Stunden lang an der Luft, und
sodann im Trockenschrank-bei 130 - 15o 0 0 2-3 Stunden getrocknet,
Das so erhaltene Gel wird als Entfärbe- oder Adsorptionsmittelanstelle von SiO 2
und d'er entfärbenden Erden benutzt.-
Aus dem sauren, mit Spülwasser
für das--Gel gemengten Filtrat wird Kupf er- durch Zementierung- mit Eisen extrahiert.
Die nach der Extraktion des Kupfers verbleibende Säureflüssigkeit kann, angereichert
mit einer, dem durch Zementierung extrahierten Kupfer äquivalenten Menge, an -Eisen
als solche als Koagulant zur Klärung des Trinkwassers oder Industrie-. und Abwasser
oder zur Behandlung einer adequaten Menge metallurgischer Schlacke, nach Hinzufügung
der nötigen Menge Säure um eine Konzentration 12 % HC1'zu erreichen, gebraucht
werden.
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Zur.Erzielung eines Koagulanten von pastenförmiger oder fester Konsistenz
wird die nach der Extraktion des Kupfers verbleibende Flüssigkeit auf eine Konzentration
von 12 HCl gebracht und unter kräftigem Rühren mit etwa 250'g fein gemahlener
Schlacke vermengt, bis eine Paste erhalten wird. Nach 24 Stunden verdickt die Paste.
Das so erhaltene Material kann als sehr wirksamer Koagulant zur Klärung von Wässern
anstelle von Aluminiumsulfat oder Eisensalzen benutzt werden.
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Beispiäl 2: loo g Hochofenschlacke, die 34.,2 % SiO
29 4315 %
CaO und Spuren von Vanadium enthält, werden mit 5o0 ml 19%-iger
H 2 so 4 unter kräftigem Rühren 4o Minuten lang behandelt. Wird während des
Rühren-s eine Neigung zur Erhöhung der Viskosität der Flüssigkeit bemerkt, wird
eine adequate Menge .15%-iger H 2 SO 4 zugesetzt, um Gelbbildung zu
vermeiden. Gegen Ende der
Operation'werden 2oo ml Wasser-zugegeben
und das Unlösliche das grösstenteils'aus Caleiumsulfat besteht, durch Filtrier'
abgetrennt. Aus'dem erhaltenen Filtrat',wird das SiO -Gel, d# 2 sich im Verlaufe
von einigen S.tunden bildet, durch Dekantie. ren und Filtrieren abgesondert.
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Das Gel wird mit wenig Wasser gewaschen, das dem obigen Filtrat zugesetzt
wird. Man trocknet 24 Stunden lang an der Luft und danach im Trockenschrank 22-3
Stunden bei 14o - 15o' Das saure-Filtrat, dem Wasser' zum Wasdhen des Gels
beigegeb wurde, wird zur Behandlung.einer neuen, adequaten Menge Sch* ke, nach Korrigieren
d er Konzentration auf 12 % H2S0 4 -benu Aus dem korrigierten und
mehrmals zur Konzentration des wer vollen Metallgehalts wiederbenutzten Filtrats
können die Me z.B. das Vanadium, durch Anwendung der entsprechenden metal urgischen
Verfahren extrahiert werden.
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BeisPiel
3: Die mit HCl aus den Schlacken gemäss Beispiel entzogene
saure Flüssigkeit, die aus der Trennung des'Kupfe durch Zementieren resultiert und
zur Klärung der Flusis- und anderer Wässer mit einem Härtegrad
(D) und angeführtem
Rück stand dienen, ergaben folgende Klärungsresultate:
| Trocken- Zugesetz. |
| isserprobe Wasserhärte pH Rückst'.
HCl Klär |
| DT Dp Dt des des Extrakt daue |
| ddeutsühodeutsch #deutsch Wassers Wassers cm/3/1 Wass |
| mg/1 Wasser s |
| Lusswasser 1396 3t6 10,0 712 62o 5 16 |
| 1898 896 lo,2 71,2 52o 4 18 |
| 2290 8po 14,o 7,4 400 4 -16 |
| 1290. 4,o 890 792 2oo- 3 14 |
| rock n- Zugesetz-. |
| ierprobe Wasserhärte pH Ackst, HCl Klärung' |
| DT - DP Dt- des des Extrakt dauer d |
| ddeutsch ddeutsch ddeutsch Wassers Wassers Wassers |
| ei cm |
| mgl /3/ |
| Wasser |
| Caolin |
| #übtes Wasser |
| 1396 3,6 1070, 712 16o 4 loo |
| Bentonit |
| #übtes |
| 3ei# 13,8 49o 91,8 794 2oo 4 180 |
| .enwasch- |
| 3er 96o 6 6oo |
Die Einwirkung des'Koagulanten auf das Wasser erfolgt. in sehr kurzer Zeit, so däse
sie praktisch schon in der Zeit des Wasserdurchflusses während des Pumpens geschehen
kann.
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Die Anwendung der Erfindung-ergibt folgende,jorteile:, a.) Totale
und wirtschaftliche Auswertung aller Kompon*enten metallurg.ischer Schlacken jeder
Art, in Form von Gelen hoher Entfärbungs- und Adsorptionsfähigkeit, von wertvollen
Metallen und Koagulationsmitteln zur Wasserklärung.
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b.) Auswertung der.-verdünnten Mineralsäuren'und die sauren
Restwasserg die aus ver-schiedenen.-technologischen Prozessen herrühren.
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C.)-Möglichkeit der Ersetzung der üblichen, teuren und oft nicht zugänglichen
Koagulanten,durch billige und höhere Wirksamkei
d.) Verwertung
der an S02 Und/oder CO 2 armen Industriegase. e.) Verwertung der in den Schläcken
seltenen und wertvollen -Metalle und deren bei der Desaggregation verbliebenen Rückstände.