DE1937392C3 - Verfahren zum Naßaufschluß von Minera hen, Erzen oder anderen Stoffen - Google Patents

Description

Erfuidun

ab-

turbulenter Strömung der ^«^£"^^^1 ha! sich gezeigt, daß es'JgSfJ^ _{auf nur} etwa

Suspension unter E.nhaltung einer Stromungs ^ ^ ⁰^eSS Erz auszulegen,

geschwindigkeit von 0,5 bis 7,0 m/sec^ yorzugs ₀,01 bis 0,5 m'/tato Mineral bzw. _NatrOnlauge

weise 2,0 bis 5,0 m/sec, durchgeführt wu-i , Aufschluß von BaUHt ™ _dner

2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge 15 _{Rohr ist} bereits die J^ι ^

kennzeichnet, daß die Aufwannung der Sus- ^^ungsgeschwindigke.tjon^lw^ ^^

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Der Abbau dieses Druckes kann mit Hilfe von diffusionsbestimmt ist und bei denen eine Tempera-Druckreduzierventilen vorgenommen werden. Da turerhöhung an sich keine bedeutende Erhöhung uer jjiese erfahrungsgemäß zu starkem Verschleiß neieen, Reaktionsgeschwindigkeit bewirkt. Im Rohr hingegen wurde nach anderen Wegen gesucht. " ist infolge der Turbulenz der schnell strömenden

Es zeigt sich ernndungsgeroSß, daß der Doppel- 5 Mischung eine starke Erhöhung der Reaktionsrohrwärmetauscher so dimensioniert werden kann, geschwindigkeit erzielbar. Ferner kann man alidaß die Geschwindigkeit in ihm zu einem Druck- gemein im Rohr reduzierende oder oxydierende abfall führt, der dem wesentlichen Druck der Anlage Druckaufschlüsse durchführen, wobei die Reaktionsentspricht. Der Restdruck wird dann in einer Lang- mittel, z. B. auch ein Fällungsmittel, der Flüssigkeit iochdüs? vernichtet Dieses Prinzip vermeidet Ventile io homogen beigemengt oder auch in Form von Gasen, vollständig und hat sich in der Praxis als gut brauch- wie Wasserstoff, Kohlenoxid, Sauerstoff, Schweteibar erwiesen. Es ist jedoch auch möglich, nur einen wasserstoff. Luft usw., zugegeben werden kann. 1ns-Teil des Druckes mit Hilfe eines Doppelrohr- besondere bei Anwendung der erfindungsgemats Wärmetauschers abzubauen und den Rest in einer möglichen höheren Temperaturen lassen sich ferner Entspanneranlage mit so vielen Stufen, daß die 15 Gleichgewichtsverschiebungen mit Vorteil ausnutzen. Druckdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden " Als Möglichkeiten für die Anwendung des ernn-Stufen in einem Ventil oder in einer Kurzdüse bc dungsgemäßen Verfahrens seien beispielsweise noch wältigt werden kann. die folgenden genannt:

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt unter Oxydierender Aufschluß von sulfidischen Erzen,

anderem folgende Vorteile: ₂₀ die Zn- und Ni-Sulfide, Zn- und Mn-Sulfide oder

Gemische aus Pb-, Zn-, Cu-. Ni-. Co-Fe-Sulfiden

!. Es werden ein schnelles An-und Abstellen so- enthalten, mit Schwefelsäure in^ Gegenwart von wie Füllen und Entleeren des Rohrreaktors Sauerstoff oder Luft oberhalb 250° C, möglich. oxydierender Aufschluß von sulfidischen Nickel-

2. Allgemein erlaubt der Rohraufschluß die An- « Cobalt-Erzen mit Ammoniaklösung in Gegenwart wendung geringer konzentrierter Aufschluß- ^von °» ^{oder Luft}; , , , „ „--■.,„,. _7inn reagenzien bei vielfach emiedrigbaren Auf- oxydierender Aufschluß von sulfid.seten Zjm Schlußtemperaturen. und Antimonerzen mit Natronlauge m Gegenwart

3. Der Rohrreaktor benötigt keine bewegten Teile - ^V™°| ί^^" Aufschluß von Chromerzen, z.B. z. B. keine Ruhrer. ^₁ ^ _Wo,_framerzen mit Natronlauge in

4. Abdichtungsprobleme (Stopfbuchsen) sind rieht Gegenwart von Luft oder O, oder anderen Oxyvorhanden. dationsmitteln.

5. Es wird die Anwendung einer hohen Heiz- Extraktion \on oxydischen Kupfererzen mit geschwindigkeit mit raschem Temperaturanstieg ₃₅ Schwefelsäure,

möglich. Extraktion von Aluminiumoxid aus bei etwa

6. Der Rohrreaktor erlaubt gute Reinigung=.- 700 C vorkalzinierten Tonen mit Schwefelsaure möglichkeiten, z.B. bei der Anwendung von oder andei.n Säuren, Abtrennung der Kieselsaure Reinigungslaugen. Es ist immer eine Linien- und Aufarbeitung der erhaltenen Aluminiumsaizströmung vorhanden, infolge derer immer 40 lösung auf Aluminiumoxid in an sich bekannter frische Lauge zugeführt werden kann, daher Weise. , keine Rückvermischung. Als Durchsatzmengen können 10 bis ^1fjUn*:MO.

Suspension bei Temperaturen von 200 bis 300 L

Die Arbeitsweise gemäß der Erfindung ist bei- angewendet werden, wobei die Durchsatzmengen die spielsweise zweckmäßig bei der akalischen Druck- 45 einzustellenden Temperaturen und die Miuilaugung von Chrom- oder Wolframerzen sowie zur geschwindigkeiten der Suspension jeweils verschieden Entchromung von chromathaltigen Eisenerzen, bei gehalten werden.

welchen Verfahren chromat- bzw. wolframathaltige Es folgen einige Ausführungsbeispieie.

Laugen anfallen, aus denen das Chromat bzw.

Wolframat in bekannter Weise gewonnen werden 50 1. Aufschluß von llmenit

kann. Auch für die saure Drucklaugung von z.B. i„,_micrhi>n

Titan- oder Zinkerzen ist das Verfahren gemäß der Im allgemeinen wird Ilmenit in mit keram.scne

Erfindung vorteilhaft. Es kann ferner Anwendung Massen ausgekleideten Behältern unter Zusatzvon finden z.B. bei der Heißverlösung von Kali-Roh- W.iger Schwefelsäure und Oleum diskontinuierlich salzen oder bei der Aufarbeitung des Ofenbruchs 55 aufgeschlossen. Der Loseprozeß ist nui sen aus Aluminiumelektrolysezellen zwecks Gewinnung schwierig zu steuern, da die Reaktion «^ach ^^usa™ der fluorhaltigen Bestandteile. *on Oleum mehr oder weniger rase . beginrund

Die Benutzung des Rohrreaktors ist aber nicht einen teilweise explosionsartigen Verlau J '^m™; nur bei wässerigen Extraktionsflüssigkeiten möglich. Diese Schwierigkeiten werden umgangen jem» da^s sondern auch bei Anwendung organischer Medien. 60 crfindungsgcmäße Verfahren zur AnvvendungkÄ wie Aminen, Alkylphosphaten, Ketonen usw. All- In diesem ^H wird Imenit nach dei Vermahlung gemein kann der Rohrreaktor auch bei Verfahren mit einer 10- bis 30· ..gen ^^^^,^'_c ^_1n eingesetzt werden, die nach gängiger Technik druck- peraturen zwischen ^°^²^^^_{ο1ιΓ au}s los oder unter niedrigem Druck bei niedrigen Tem- Druck von etwa 80 bis 120 atu in_f ^eine^ ¹^" peraturen bisher in zum Teil aufwendigen Gegen- 6₅ korrosionsbeständigem Material aul gechIo sen. stromverfahren durchgeführt werden. Die Weiterverarbeitung der 1 tanylsu fat

Ferner ist der Rohrreaktor generell zweckmäßig Eisensulfatlosung wird in bekannter weis bei Aufschlußvorgängen, deren Geschwindigkeit geführt.

2. H ei ßVerlosung von Kali-Rohsalzen gefunden, daß unter Verwendung von Natronlauge Die Auflösegeschwindigkeit von Kali-Rohsalzen (150 bis 200 g Na₂O/!) und unter Zusatz von Oxy-HiBt sich erheblich verbessern, wenn man den Löse- dationsmiUeln. z. B. mit Druckluft, in einer Rohrvorganu im Rohr durchführt. Üblicherweise wird anlage bei 230° C ein schneller Aufschluß des gedas Rohsalz im Temperaturbereich zwischen 90 5 gebenenfalls vorentwässerten Erzes unter Bildung und 115 C mit dem Lösungsmittel zur Reaktion ge- von löslichem Natriumchromat erfolgt,
bracht, wobei die unerwünschte Möglichkeit der Eine zur Ausführung des erfindungsgemäßen Ver-Doppelsalzbildung für die Auslegung von Löse- fahrens geeignete Anlage ist in der Zeichnung beianlagen berücksichtigt werden muß. Bei Verwendung spielsweise und schematisch wiedergegeben,
einer Rohraufschlußanlage läßt sich der Prozeß sehr io Aus der Zeichnung erhellt, daß die Anordnung ttcnau steuern und die Bildung der Doppelsalze ver- ein Rohr 1 umfaßt, dessen Länge in Abhängigkeit meiden. ^vom Volumen der pro Zeiteinheit eingeführten

Suspension sowie vom Innendurchmesser des Rohres

3. ZeI Istoff gewinnung durch beispielsweise zwischen 300 und 1300 m betragen

alkalischen Aufschluß y._;inil

Das geschälte und vcrmahlene Holz wird mit 5- Die Suspension wird bei einem Druck von z. B. bis H)" «iger Natronlauge oder der gebräuchlichen 60 atü in das Reaktionsrohr mit Hilfe einer Kolben-Mischung aus Natronlauge, NatriiimsulfH, Natrium- membranpumpe 7 eingeführt, wobei sie während karbonat. Natriumsulfat vermischt und in der Rohr- ihres Durchgangs durch das Rohr stufenweise bis zur aufschlußanlage auf 180 bis 250 C erhitzt. Der 20 Aufschlußtemperatur erwärmt wird. Die Geschwin-Druck beträgt KO bis 150 atü. Die bisher übliche digkeit, mit der die Suspension durch das Rohr ge-Kochzeit von 3 bis 6 Stunden kann dadurch auf führt wird, beträgt z. B. 3 m/sec, die geförderte wenige Minuten herabgesetzt werden. Durch Ent- Menge 40 nvVStd., das Apparatevolumen 0,06 nvVtato Spannungsverdampfung wird die Suspension ein- Erz od. dgl. An Stellen, an denen Verkrustungen gedickt und der Zellstoff von der ligninhaltigen 25 auftreten können, werden zweckmäßig höhere Fließ-Lauge abfiltriert. gcschwindigkeiten eingehalten als an anderen Stellen.

bei denen diese Gefahr geringer ist

4. Sulfitaufschluß Beiderseits der Pumpe 7 sind Kugelventile 8, 9

Auch für die Herstellung von Sulfit-Zellstoff ist angeordnet, die den Fluß nur in der vorgesehenen eine Rohraufschlußanlage geeignet, wobei das ΙΙυϊζ 3o Strömungsrichtung gestatten und das Reaktionsrohr nach der Vermahlung mit "einer Kaliumbisulfitlauge in entgegengesetzter Richtung verschließen,
mit etwa 20 bis 40 g SO.,/1 vermischt wird. Die Aus- Als besonders schwierig stellte sich die Auslaugung erfolgt bei 130 bis 200° C. bildung des Kugelsitzes der Kugelventile in der

Auch hier kann die bisher übliche Reaktionszeit Kolbenmembranpumpe heraus. Die üblicherweise

von 8 bis 15 Stunden stark reduziert werden. Als 35 verwendeten Sitze aus Hartstählcn der verschicden-

Rohrmaterial wird ein Chrom-Nickel-Molybdän- slen Art erwiesen sich bei Pumpendrücken von 100

Edelstahl empfohlen. Die Vorteile dieses Verfahrens bis 200 atü als unzureichend. Eine kontinuierliche

liegen unter anderem in einem sehr großen Nutz- Arbeitsweise der Pumpen konnte nur bei Sitzen mit

inhalt auf kleinem Raum. Der Druck beträgt 60 Weichgummicinsatz oder bei Sitzen mit einem Ein-

bis 130 atü. 40 satz aus wolframcarbidhalügem Stahl erreicht werden. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird

5. Alkalischer Aufschluß daher vorgeschlagen, die Kugelsitze aus einem

von Scheeliten wolframcarbidhalügen Stahl oder dergleichen Stählen

Die vorzugsweise wolframarmen Scheelite werden zu fertigen.

mit einer Sodalösung vermischt und unter Druck 45 In dem Teil des Aufschlußrohres, der innerhalb aufgeschlossen. Bekannt ist. daß durch Druck- des Abschnittes A der Zeichnung liegt, wird die erhöhung die Aufschlußausbeute bei konstantem Suspension durch die aus einem oder einer Reihe Mol verhältnis Soda zu Wolfram gesteigert werden \on Entspannern 2 kommenden Brüuen indirekt erkann. Bekannt ist weiterhin, daß durch Senkung der wärmt. Dadurch wird die Suspension auf z. B. Sodakonzentration eine Ausbeuteverbesserung mög- 5° 14(VC erhitzt. Zum Zwecke der Erwärmung der lieh ist. Der RohraufschluB gestattet bei hohem Auf- Suspension im Abschnitt A sind Teile des Reaktionsschlußdruck die Verwendung einer Sodalösung ge- rohres von Mantelrohren 3 umgeben, durch welche ringer Konzentration, so daß mit Sicherheit eine die Brüdendämpfe in Kontakt mit der Außenfläche Ausbeuteverbesserung erzielt werden kann. des zugehörigen Teils des Reaktionsrohres 1 strömen.

Die Aufschlußtemperatur beträgt 150 bis 250 "C. 55 wobei ein Wärmetausch zwischen Brüdendämpfen

der Druck 80 bis 150 atü, so daß die anschließende und Suspension stattfindet.

Zersetzung mit heißer Salzsäure zu einer besseren Es geht aus der Figur hervor, daß die Druck-Wirtschaftlichkeit führt. minderung der erhitzten komprimierten Lauge ir

, . _t ,, „ ~. ,„,,„„ mehreren Stufen erfolgt und daß die in den einzelner

6. AufschlußvonChromerzen _6o Entspannen! gebildeten Dämpfe im Gegenstrom zui

Chromerze lassen sich in Drehrohröfen unter Strömungsrichtung der Suspension in die einzelner

Zusatz von Soda in Gegenwart von Luft bei 1100 Wärmetauscher des AbschnittesA geführt werden

bis 1150 C oxydierend aufschließen: das erhaltene Auf diese Weise erfolgt eine fortschreitende Er

Alkalichromat wird anschließend ausgelaugt. Es wärmung der Suspension, welche am Ende des Ab

sind auch Verfahren bekannt, durch Versprühen 65 schnittes A eine Temperatur von z.B. 140⁰C er

einer Maische aus Kalilauge und Erz in oxydierender reicht.

Atmosphäre in rotierenden Reaktionsöfen den Auf- Im darauffolgenden Abschnitt B ist das Rohr voi

schluß hei 400 bis 450 C durchzuführen. Es wurde einem Mantel 4 umgeben. Nach vollständiger Er

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wärmung der Suspension im Abschnitt C wird die in diesem Abschnitt entstandene heiße Mischung durch den Mantel des WMrmetauschabschnittes B des Rohres geführt, damit die durch das Rohr fließende Reaktionsmischung auf z.B. 210⁰C erhitzt wird. Der dargestellte Vorgang, nämlich daß im Abschnitt B die weiter zu erhitzende Mischung durch das innere Rohr strömt und durch den Durchgang der heißen Mischung durch das Mantelrohr erwärmt wird, kann auch umgekehrt werden, so daß die zu erhitzende Mischung durch das Mantelrohr fließt und die die Wärme liefernde Flüssigkeit durch das innere Rohr. Der Vorteil der Erwärmung der Mischung im Innenrohr bei Abschnitt B beruht darin, daß die Wärmeisolierung der ganzen Wärmetauschvorrichtung erleichtert wird und der Druckaufbau ieichter zu beherrschen ist. Mit 5 ist ein Druckminderventil bezeichnet, das gegebenenfalls auch entfallen kann. Die für die indirekte Erwärmung der Reaktionsmischung im Abschnitt B durch Passieren des Mantel- oder inneren Rohres desselben verwendete heiße Mischung tritt in den Wärmetauscher mit einer Temperatur von z. B. 250° C ein und verläßt ihn mit einer Temperatur von beispielsweise 180° C, während die durch sie erhitzte Mischung bei z.B. 210⁰C aus dem Wärmetauscher austritt und in den Abschnitt C eingeführt wird.

Im Abschnitt C ist das Reaktionsrohr 1 von einem Mantel 6 umgeben, und auch dieser Teil der Anordnung stellt einen Wärmetauscher dar, in welchem hochgespannte Dämpfe, heiße Diphenyldämpfe, eine flüssige organische Wärmeträgersubstanz oder eine Salzmischung durch den Mantel 6 geführt werden. Wenn der Wärmetauscher jedoch mit hochgespanntem Dampf betrieben werden soll, ist es vorteilhaft, ihn ähnlich wie den Wärmetauscher im Abschnitt A zu konstruieren, nämlich so, daß ein spiralförmig gewundener Teil des Reaktionsrohres 1 durch ein Gehäuse geht, in welchem der hochgespannte Dampf die Außenfläche des spiralförmig oder in anderer Weise gewundenen Teils des Reaktionsrohres 1 berührt.

Die Kondensate der Brüdenentspanner im Teil A werden für andere Zwecke verwendet.

Im Abschnitte wird die Mischung auf die gewünschte Endtemperatur von beispielsweise 250° C erhitzt, wodurch der Aufschluß vollendet ist. Wie beschrieben, wird die so erhaltene heiße Lösung als Heizflüssigkeit in den Abschnitt B eingeführt und verläßt diesen Wärmetauscher mit einer Temperatur von z. B. 180° C.

Die Trennlinien zwischen den Abschnitten A und B sowie B und C können verschoben werden. In extremen Fällen kann auf die Vorerwärmung im Abschnitt A verzichtet werden. Wenn es z. B. nicht erwünscht ist. Kondensat zurückzugewinnen, kann der ganze Wärmeaustausch in ummantelten rohrförmigen Wärmetauschern, von denen einer in Abschnitt B gezeigt ist, erfolgen.

Es wurde festgestellt, daß bei erfindungsgemäßem Vorgehen die erforderliche Verweilzeit erheblich reduziert werden kann, und zwar bis zu dem relativ kurzen Zeitraum von einigen Sekunden für den Durchgang der Mischung durch das Rohr I. Der Prozeß erfolgt, ohne daß die Mischung auf dei zuletzt erreichten Temperatur, beispielsweise etwi 250° C, gehalten werden müßte.

Es ist besonders vorteilhaft, als Wärmetauschei Teile des Rohres zu verwenden, die mit einem vor der Heizflüssigkeit durchströmten Mantel umkleidei sind. Es können jedoch auch andersartige Wärmetauscher, wie etwa die in Verbindung mit 'Abschnitt A der Figur beschriebenen, oder herkömm-

jo liehe rohrförmige Wärmetauscher mit einer Vielzahl parallel angeordneter Rohre verwendet werden.

Ferner machen es Aufschlußtemperaturen von beispielsweise 300° C möglich, die Flüssigkeit durch eine Reihe Entspannungsgefäße, in der Figur mit 2

bezeichnet, zu führen, so daß z. B. Kondenswassei gewonnen werden kann.

Wenn es aus irgendwelchen Gründen erwünscht ist, eine Reihe Entspannungsbehälter in der Anordnung vorzusehen, ist es möglich, die Wärme der

so den Abschnitt C verlassenden Lauge durch Verwendung von ummantelten rohrförmigen Wärmetauschern od. dgl. direkt zurückzugewinnen.

Die Entspannung der den Abschnitte verlassenden Lauge kann, wie vorbeschrieben, in Entspannern

durchgeführt werden, von welchen die Brüden abgezogen und während der ersten aufeinanderfolgenden Reihen von Anheizstufen, denen die durch das Rohr 1 strömende Suspension ausgesetzt ist, als Heizmittel verwendet werden; vorzugsweise sind

mehrere Entspannerbehälter in einer Reihe angeordnet, in denen der Druck der Flüssigkeit nacheinander reduziert wird. Die Entspannung kann aber auch, wenigstens teilweise, durch reibenden Kontakt mit der Innenfläche der Leitung, durch welche die

Flüssigkeit strömt, erreicht werden.

Dies erfolgt im Wärmetauscher des Abschnittes B, durch welchen die heiße Lösung aus dem Abschnitt C entweder durch das Mantelrohr oder das innere Rohr strömt, wenn der Mantel oder das

innere Rohr, d. h. der Raum, den die als Heizflüssigkeit dienende Lösung durchfließt, so dimensioniert sind, daß der Rohrreibungswiderstand etwa einen für den gewünschten Grad der Druckminderung erforderlichen Druckverlust ergibt.

Es ist wichtig. Dampfbildung in der strömenden Lauge zu verhindern, da diese eine sehr beschleunigte Strömung und folglich eine unerwünschte Abnutzung der Rohrwände verursachen würde. Aus diesem Grunde sollte die Entspannung nicht so weit

so geführt werden, daß der Druck gesättigten Dampfes

bei der vorherrschenden Temperatur erreicht wird.

Als weitere Druckmindervorrichtung ist eine

relativ lange Rohrdüse möglich, deren Länge in der

Regel mindestens etwa 1 m betragen sollte und die

vorzugsweise als Doppeldüse ausgebildet ist, so daß die Flüssigkeit abwechselnd durch die eine oder andere Düse strömen kann. Die Düse hat vorzugsweise eine Länge von mehreren Metern, z.B. 8m, und einen relativ weiten Innendurchmesser an der

Einlaßöffnung der Düse und einen kleineren Innendurchmesser an deren Auslaßöffnung. Durch Anordnung von zwei Düsen, welche abwechselnd arbeiten, ist es möglich, eine davon 7u ersetzen, ohne den kontinuierlichen Gang dci Vorrichtung zu

unterbrechen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309636/311

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   !. Verfahren zu, nassen saure, -febdg oder neutralen Aufschluß von M*«*£ « ₅

   metallurgischen wandt, da die

   oder über 300° C