DE2103065A1

DE2103065A1 - Verfahren und Anlage zur Kalzime rung von phosphorsauren Erzen oder ahn liehen Mineralien

Info

Publication number: DE2103065A1
Application number: DE19712103065
Authority: DE
Inventors: Francis Marco en Baroeul Gross Gilles Lille Dambnne, (Frankreich) P
Original assignee: Societe Fives Lille Call S A , Paris
Priority date: 1970-01-23
Filing date: 1971-01-22
Publication date: 1971-10-14
Also published as: DE2103065C3; GB1320464A; ES387480A1; US3723597A; DE2103065B2; BE761721A; OA03559A; FR2076680A5; JPS5424999B1

Description

Verfahren und Anlage zur Kalzinierung von phosphorsauren Erzen oder ähnlichen Mineralien.

Die Erfindung betrifft die Kalzinierung von phosphatsauren Erzen oder ähnlichen Mineralien, die zur Anreicherung der Erze durch Dissoziation der Karbonate in ihre danach ausgeschiedenen Bestandteile verwendet wird.

Bei den bekannten Verfahren werden diese Erze getrocknet, dann auf eine Temperatur von 900 bis 1000⁰C gebracht und mit Hilfe von heißen Gasen kalziniert, die mit dem aufzubereitenden pulvrigen oder körnigen Erz in einem Gegenstromprozess in Berührung gebracht werden.

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Bei dieser Aufbereitung findet eine exotherme Eeaktion statt, die bei einer Temperatur von 400 bis 600 ⁰C beginnt. Man nimmt an, daß diese Reaktion auf'die Verbrennung organischer, "im Erz enthaltener Stoffe zurückzuführen ist, die zur Oberfläche des Erzes abdestilieren. Die durch diese exotherme Eeaktion freigegebene Wärmemenge wird, zusammen mit einem Teil der von dem die heißen Gase erzeugenden Brenner gelieferten Wärme, dazu verwendet, das Erz zu trocknen und seine Temperatur bis auf die vorstehend angegebene Verbrennungstemperatur zu erhöhen.

Wenn die durch die Verbrennung der organischen Stoffe freigegebene Wärmemenge groß ist, verfügt man für die Trocknung und Aufbereitung des Erzes über eine größere Wärmemenge, als hierzu erforderlich ist. Aber dieser Wärmeüberschuß kann nicht dazu verwendet werden, die Temperatur des Erzes über die Verbrennungstemperatur der organischen Stoffe hinaus zu erhöhen und es zu kalzinieren, da das Temperaturniveau zu niedrig ist. Dadurch ergibt sich ein hoher Wärmeverlust und ein schlechter thermischer Wirkungsgrad der Anlage, weil die aufbereitenden Gase bei hoher Temperatur austreten, und es nicht möglich ist, die Wärmeenergie der Gase in der Aufbereitungsanlage zurückzugewinnen.

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Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, diesen Wärmeverlust auszuschalten und dadurch den Brennstoff-Verbrauch von Aufbereitungsanlagen erheblich zu reduzieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß mindestens ein Teil des aufzubereitenden Materials von einer Temperatur, die unterhalb der normalen Temperatur liegt, bei ^ der sich die exotherme Beaktion vollzieht, plötzlich auf eine höhere Temperatur als diese gebracht wird, indem dieser Teil in eine Zone hoher Temperatur in der Kalzinierungs-Anlage eingeführt wird, dergestalt, daß sich für diesen Teil des Materials die exotherme Eeaktion bei einer höheren Temperatur als der normalen Beaktionstemperatür vollzieht.

Als normale Reaktionstemperatur ist die mittlere Temperatur zu verstehen, bei der der größere Teil der Materie in die

Beaktion eintritt, wenn ihre Temperatur langsam erhöht wird, J wobei die Eeaktion natürlich bei einer niedrigeren als dieser normalen Temperatur beginnt und sich bei höheren Temperaturen fortsetzt.

Die Erfindung ermöglicht, die durch die bei einer höheren als der normalen Eeaktionstemperatur stattfindende exotherme Beaktion freigewordene Wärme dazu zu verwenden, das Material

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zu kalzinieren und evtl. die Temperatur des anderen Teiles der Materie über die normale Beaktionstemperatur zu erhöhen. Dadurch kann eine Herabsetzung des Brennstoffbedarfes des Brenners erreicht werden.

Die Temperatur des Materials vor seiner Einführung in die Zone hoher Temperatur, diejenige der Zone und die Menge des dort eingeführten Materials hängen von den Aufbereitungsbedingungen ab und der Art des aufbereiteten Materials. Bei günstigster Wahl dieser Größen kann die Energie der exothermen Eeaktion zum größeren Teil oder vollständig zurückgewonnen werden.

Der Teil des ausgeschiedenen Materials wird vorzugsweise in der Weise sortiert, daß in die Zone hoher Temperatur nur Körner kleinster Abmessung eingeführt werden, die daher eine minimale thermische Trägheit aufweisen, so daß eine schnelle Erhitzung dieser Körner ermöglicht wird.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens, welche einen Trockner, einen langen Drehrohrofen für die Erhitzung des Erzes und seine Kalzinierung und einen Kühlapparat enthalt.,

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Das Material und die Gase können im Ofen im Gegenstrom zirkulieren, und in diesem lalle wird ein Teil des Erzes am Eintritt des Ofens ausgeschieden und in das andere Ende des Ofens eingeführt, an dem sich der Brenner "befindet. Der lange Drehofen kann durch einen Vorwärmer, in dem das Erz erhitzt wird, und durch einen kurzen Ofen ersetzt werden, in dem die Kalzinierung des Erzes vorgenommen wird; in diesem Falle wird ein Teil des Erzes über dem Vorwärmer ausgeschieden und auf der Auslaßseite in den Ofen eingeführt, wo sich der Brenner "befindet.

Die Materie und die Gase können auch in gleicher Strömungsrichtung im Ofen zirkulieren, wenn sich der Brenner an der Eintrittsseite der Materie "befindet; die gesamte Erzmenge wird plötzlich auf hohe Temperatur gebracht, wenn sie in den Ofen eintritt, und die durch die Verbrennung der organischen J Stoffe freiwerdenden Kalorien werden zur Kalzinierung des Erzes verwendet.

Die Erfindung ist zur Anwendung der Kalzinierung von Phosphate enthaltenden Erzen und anderen Mineralien geeignet, deren thermische Aufbereitung zu einer exothermen Reaktion führt, die eine erhöhte Wärmemenge mit einer Temperatur, die

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unterhalb der Maximaltemperatür der Aufbereitung liegt, freigibt.

Als nicht beschränkende Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung drei Anlagen für die Kalzinierung von phosphtischen Mineralien gemäß der Erfindung gezeigt und werden im folgenden näher beschrieben.

Die in Figur 1 schematisch dargestellte Anlage enthält einen Trockner 10 irgendeines bekannten Typs, der für die Trocknung von festen körnigen oder pulvrigen Materien verwendbar ist, einen langen Drehrohrofen 12, einen Kühlapparat 14 bekannten Typs und einen Sortierapparat 15.

An dem Ende des Ofens 12, an dem die kalzinierten Materialien austreten, ist ein Brenner 16 angeordnet, wobei die durch Verbrennung von Heizmaterial im Brenner erzeugten heißen Gase im Ofen 12 in umgekehrtem Sinne wie das Material zirkulieren (siehe Figur 1, in der die gestrichelten Linien den CJmlaufsinn des Materials und die ausgezogenen Linien den Umlauf sinn der Gase anzeigen).

Das Phosphate und organische Stoffe enthaltende Erz wird zuerst in den Trockner 10 eingeführt, der für die Trocknung und die Vorwärmung des Erzes, die aus dem Drehofen austretenden heißen Gase verwendet. Beim Verlassen des Trockners hat

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das Erz eine Temperatur von 400 bis 500 ⁰C und die Gase, die in den Trockner mit einer Temperatur von 1000 bis 1200 ⁰C eintreten, werden in die Atmosphäre mit etwa 120 C entlassen.

Nach dem Austritt aus dem Trockner wird ein Teil des Erzes bei A in den Ofen an dem vom Brenner abgekehrten Ende eingebracht, während der andere Teil des Erzes im Sortierapparat _A

15 in eine feinkörnige und in eine grobkörnige Gruppe aufgeteilt wird. Die grobkörnige Gruppe wird ebenfalls nach A transportiert, während die feinkörnige Gruppe bei B in das andere Ende des Ofens eingeführt wird.

Im Ofen wird das bei -A eingeführte Erz progressiv auf die KaIzinierungstemperatur gebracht, d.h. auf etwa 950 ⁰C. Wenn das Erz eine Temperatur von 400 bis 600 ⁰C erreicht hat, erfolgt eine exotherme fieaktion, von der anzunehmen ist, daß sie auf die Verbrennung von im Erz vorhandener organischer A Stoffe beruht. Diese ßaktion gibt Kalorien frei, die von den im Ofen im Gegensinn zur Bewegungsrichtung der Materie zirkulierenden Gasen abtransportiert werden. Diese Kalorien werden verwendet, um das Erz im Trockner 10 zu trocknen und vorzuwärmen und um die in den Ofen bei A eingeführte Gruppe des Erzes auf die Temperatur der exothermen Eeaktion zu bringen.

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Danach wird das Erz auf eine Temperatur von 950 bis 100O⁰C gebracht und kalziniert. Die für die Erhitzung des Erzes von der Verbrennungs tempera tür für die organischen Stoffe auf die Kalzinierungstemperatur und zur Durchführung der Dekarbonisierung erforderlichen Kalorien werden vom Brenner 16 und durch die exotherme Eeaktion, die sich bei der in den Ofen bei B eingeführten Gruppe des Erzes vollzieht geliefert. Die für die Verbrennung erforderliche Nebenluft wird wenigstens teilweise durch die vom Kühlapparat 14 stammende heiße Luft geliefert, die eine Temperatur von etwa 500 bis 600 ⁰C hat.

Die gesamte Menge des in den Ofen eingebrachten Erzes wird nach Verlassen des Ofens in den Kühlapparat H transportiert, wo das Erz mit kalter Luft in Berührung gebracht wird; seine Temperatur wird auf diese Weise von 850 bis 950 auf 120 ⁰C zurückgeführt.

Da die Gruppe des bei B eingeführten Erzes in eine Zone des Ofens gelangt, in der die Temperatur wegen der Nähe des Brenners hoch ist, wird das Erz plötzlich auf eine Temperatur gebracht, die höher ist als diejenige, bei der eich normalerweise die exotherme Reaktion vollzieht, und es werden daher die durch die bei dieser hohen Temperatur stattfindende

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Reaktion freigewordenen Kalorien dazu verwendet, den Energiebedarf für den Bekarbonisierungsprozess zu decken und evtl. dazu, die Gruppe des bei A eingeführten Erzes bis zur Kalzinierungstemperatur zu erhitzen.

[Jm dieses Ziel zu erreichen, ist es natürlich notwendig, daß die Temperatur der zwecks Einführung bei B ausgeschiedenen d Erzgruppe ausreichend niedrig ist, damit die exotherme Reaktion in dieser Gruppe nicht eingeleitet wird oder höchstens nur bei einem sehr kleinen Prozentsatz des diese Gruppe bildenden Erzes. Dies wird in den Ansprüchen durch die Aussage ausgedrückt, daß die Temperatur dieser Gruppe unter der normalen Eeaktionstemperatür liegen muß.

Man kann auf diese Weise den größeren Teil oder die Gesamtheit der vom Erz im Verlauf der Aufbereitung durch die exo- , therme Eeaktion freigegebenen Kalorien nutzbar machen und da- ™ mit den Wärmebedarf der Anlage auf ein Minimum reduzieren.

Eei B werden Körner von kleinen Abmessungen eingeführt, die eine sehr geringe thermische Trägheit aufweisen,, damit sie im Kern schnell bis auf die KaIzinierungstemperatur aufgeheizt werden können und trotz ihres sehr kurzen Aufenthalts im . Ofen kalziniert werden.

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Figur 2 zeigt eine Variante der Anlage nach Figur 1. In Figur 2 ist der lange Drehofen durch einen Zyklonvorwärmer und durch einen kurzen Drehofen 22 ersetzt, der mit einem an demjenigen Ende des Ofens angeordneten Brenner 24 ausgerüstet ist, das dem am Vorwärmer angeschlossenen Ende gegenüberliegt.

Der Betrieb dieser Anlage ist ähnlich wie bei der Anlage nach Figur 1. Nach dem Verlassen des Trockners 10' wird eine Gruppe des Erzes ausgeschieden, das im Sortierapparat 15' sortiert wird. Die feinkörnige Gruppe wird bei B in das Ende des Drehofens eingeführt, wo sich der Brenner 24 befindet und eine Zone hoher Temperatur vorhanden ist.

Die andere Gruppe des getrockneten Erzes wird bei einer Temperatur von etwa 100 C in den Vorwärmer 20 eingebracht, wo sie durch die aus dem Ofen 22 austretenden Gase auf die Temperatur von 600 bis 800 ⁰C erhitzt wird. Ein Teil der zum Trocknen und Vorheizen des Erzes erforderlichen Kalorien wird von der exothermen Beaktion geliefert, die in der letzten Stufe oder in den letzten Stufen des Vorwärmers und evtl. am Eingang des Ofens 22 stattfindet. Die den Ofen 22 bei 900 bis 1000 ⁰C verlassenden Gase werden in den Trockner 10* bei

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600 bis 800 ^GC eingeführt und mit ca. 120 ⁰C an die Atmosphäre abgeführt.

Der Ofen 22 wird fast ausschließlich für die Kalzinierung des Erzes nutzbar gemacht; die Kalorien, die zur Erhitzung des den Vorwärmer verlassenden Erzes auf die Temperatur zum Kalzinieren (850-950 °C) erforderlich sind, werden teil- |j weise vom Brenner 24 und zum Teil durch die exotherme Beak— tion, zu der die in den Ofen bei B eingeführte Erzgruppe Anlaß gibt, geliefert.

Anstatt die Gruppe des in den Ofen bei B eingeführten Erzes am Ausgang des Trockners auszuscheiden, könnte man dies ebenso gut am Ausgang einer der Stufen des Vorwärmers vornehmen.

Diese Anlage hat dieselben Vorteile wie die Anlage nach Figur 1. Gegenüber dieser weist sie noch den Vorteil eines % besseren therisehen Wirkungsgrades auf, denn der Wärmeaustausch ist in dem Zyklonenvorwärmer wirksamer als in dem der Vorwärmung dienenden Teil des Drehofens 12.

Figur 3 zeigt eine andere Variante. Bei dieser Anlage, die dieselben Einrichtungen umfassen kann wie die Anlage nach

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Figur 2, ist der Brenner 24' am Eintrittsende des Ofens 22· angeordnet, und die gesamte Menge des Erzes wird nach Verlassen des Vorwärmers 20' an diesem Ende des Ofens eingeführt, wobei die Materie und die Gase in derselben Richtung im Inneren des Ofens zirkulieren.

In diesem Falle verläßt das Erz den Vorwärmer mit einer Temperatur von ca. 400 bis 500 ⁰C und nach der Einführung in die heiße Zone des Ofens erhöhr sich seine Temperatur schnell. Die exotherme Eeaktion vollzieht sich also für den größeren Teil bei einer höheren als der Normaltemperatür der Heaktion. Die von dieser Verbrennung gelieferten Kalorien haben daher ein höheres thermisches Niveau als bei einer klassischen Anlage, wo die Materie und die Gase im Gegenstrom zirkulieren, und diese Kalorien können daher wenigstens teilweise zur Bekarbonisierung des Erzes benutzt werden. Diese Lösung erlaubt also ebenfalls, den Bedarf an wärmeerzeugender Energie für die Anlage zu verringern.

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Claims

22. Januar 1971 Akte; P 7010 Patentansprüche

1.) Verfahren zur Kalzinierung von phosphorsauren Erzen oder anderen Mineralien, bei dem eine exotherme Reaktion bei einer niedrigeren Temperatur als der für die Aufbereitung vorgesehenen Höchsttemperatur auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des aufzubereitenden Materials von einer Temperatur, die unterhalb der normalen Temperatur liegt, bei der sich die exotherme Reaktion vollzieht plötzlich auf eine höhere Temperatur als diese gebracht wird, dergestalt, daß für diesen Teil des Materials sich die exotherme Reaktion bei einer höheren als der normalen Reaktionstemperatur vollzieht.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbereitung mit Hilfe von heißen Gasen durchgeführt wird, welche mit dem Material in einem Segenstromprozess dergestalt in Berührung gebracht werden, daß das Material im Laufe der Aufbereitung immer heilere Zonen

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durchquert und sich seine Temperatur progressiv erhöht, und daß ein Teil des Materials in einer ersten Zone ausgeschieden wird, m der die Temperatur unterhalb der normalen Temperatur der exothermen Beaktion liegt, und in eine zweite Zone eingeführt wird, in der die Temperatur der Gase über dieser liegt.

3·) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des ausgeschiedenen Materials sortiert wird, die kleinen Kerner in die zweite Zone und die anderen in die erste Zone eingeführt v/erden.

4·) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das getrocknete und ggf. auf eine niedrigere Temperatur als die normale Beaktionstemperatur vorgewärmte Material in eine Zone höherer Temperatur als die normale Beaktionstemperatür eingeführt wird und bei der folgenden Aufbereitung die heizen Gase im Gleichstrom mit dem Material in Berührung gebracht werden.

5.) Anlage zur Kalzinierung von phosphorsauren Erzen oder anderen Mineralien, bei denen eine exotherme Beaktion bei einer niedrigeren Temperatur als der für die Aufbereitung vorgesehene Höchsttemperatur erfolgt und die

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einen Trockner und/oder einen Vorwärmer, einen Drehrohrofen und einen Kühler enthält, welche nacheinander von dem aufzubereitenden Material, sowie von heißen Gasen durchströmt sind, welche im umgekehrten Sinne wie das Material zirkulieren und die ein Brenner erzeugt, welcher an der Mate'rialaustrittseite des Ofens ange- j| ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Ausscheiden einer Gruppe des Materials am Ausgang des Trockners oder des Vorwärmers oder an einem dazwischenliegenden Punkt, einen Sortierapparat zur Aufteilung des ausgeschiedenen Materials in eine fein- ' körnige und eine grobkörnige Gruppe und eine Einrichtung zur Einführung der feinkörnigen Materialgruppe am Austrittsende des Ofens enthält.

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