DE212020000667U1

DE212020000667U1 - Zweistufige Krätzebehandlung

Info

Publication number: DE212020000667U1
Application number: DE212020000667.9U
Authority: DE
Original assignee: Novelis Inc Canada
Current assignee: Novelis Inc Canada
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2022-02-15
Anticipated expiration: 2030-06-27
Also published as: JP2022538123A; CN114096687A; MX2021015567A; BR112021024214A2; EP3959347A1; US20220251680A1; JP7328370B2; WO2020264267A1; KR20220012311A; KR102662338B1; CA3142012A1

Abstract

Ein rekonstituiertes Metallrecycling-Nebenprodukt, umfassend:
Krätze enthaltend Aluminiumoxide; und
ein Additiv, das so ausgewählt ist, dass es bei einer Temperatur von 800 °C oder darunter oxidiert oder sich zersetzt, wobei die Krätze und das Additiv zusammen zu einem Granulat agglomeriert sind und wobei das Additiv in dem Granulat so positioniert ist, dass ein oder mehrere Kanäle durch das Granulat bei der Oxidation des Additivs freigelegt werden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen und die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/867,711 , die am 27. Juni 2019 eingereicht wurde und den Titel „ZWEISTUFIGE KRÄTZEBEHANDLUNG“ trägt, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme für alle Zwecke vollständig enthalten ist.
TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das Metallrecycling im Allgemeinen und insbesondere auf die Behandlung und Verwendung von Krätzen aus dem Aluminiumrecycling.
HINTERGRUND
Nebenprodukte des Metallrecyclings, insbesondere des Aluminiumrecyclings, können schwierig zu handhaben und zu verarbeiten sein. So wird beim Aluminiumrecycling in der Regel schwarze oder weiße Krätze als Nebenprodukt des Recyclingprozesses erzeugt. Schwarze Krätze enthält im Allgemeinen etwas Aluminium, eine mäßige Menge an Aluminiumoxiden und einen erheblichen Anteil an Salzen. Schwarze Krätze, die beim Recycling von gebrauchten Getränkedosen (UBC; used beverage can) erzeugt wird, enthält beispielsweise etwa 10 % Aluminium, 50 % Salze und 40 % Oxide, wobei auch andere Mengen vorkommen können. Weiße Krätze ist eine Mischung aus Oxiden und metallischem Aluminium und enthält normalerweise nur sehr wenig Salz. Das Metall in weißer Krätze wird meist durch Behandlung der Krätze mit Salzen bei hohen Temperaturen zurückgewonnen. Dabei entsteht ein Oxid/Salz-Nebenprodukt, das allgemein als Salzschlacke oder Salzkuchen bezeichnet wird. Diese Nebenprodukte können Nitride, Karbide und andere Materialien enthalten.
Die Nebenprodukte können gefährlich sein und erfordern unter Umständen streng kontrollierte Transport- und Entsorgungsvorgänge. Krätze aus dem Aluminiumrecycling kann beispielsweise explosiven Wasserstoff erzeugen, wenn sie feucht ist, und muss daher sorgfältig gehandhabt werden. Die derzeitigen Technologien zur Behandlung von Krätze erfordern im Allgemeinen separate Anlagen, so dass die Krätze vom Ort ihrer Entstehung zu einer Aufbereitungsanlage transportiert werden muss. In einigen Ländern verbieten Vorschriften die Handhabung und Entsorgung solcher Materialien. Die derzeitigen Technologien zur Behandlung von Krätze konzentrieren sich auf die Rückgewinnung des Metalls (z.B. Aluminium) durch Erhitzen und Schmelzen sowie die Rückgewinnung des Salzes durch Auslaugen und Verdampfen. Diese derzeitigen Technologien erfordern einen hohen Energieaufwand, z.B. das Erhitzen von Chargen weißer Krätze zur Metallentfernung und den Einsatz großer Mengen Wasser und Energie zum Auslaugen des Salzes aus der Krätze oder dem Salzkuchen und zum Verdampfen des Wassers zur Rückgewinnung des Salzes. Der Wasser- und Energieaufwand für das Auslaugen von Salz aus der Krätze ist so hoch, dass bestimmte derzeitige Verfahren zur Behandlung von weißer Krätze speziell auf einen salzfreien Prozess ausgerichtet sind, um die Rückgewinnung von Salz in einem späteren Schritt zu vermeiden. Außerdem können beim Auslaugen von Salz aus Krätze erhebliche schädliche, giftige und/oder reaktive Gase (z.B. H₂S, PH₃, NH₃, H₂/CH₄) entstehen, die kontrolliert aufgefangen und vernichtet werden müssen.
Daher besteht der Wunsch nach einer verbesserten Handhabung und Behandlung von Krätze aus dem Aluminiumrecycling, so dass die Bestandteile der Krätze leichter und effizienter zurückgewonnen werden können und die Krätze leichter und effizienter gehandhabt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Der Begriff „Ausführungsform“ und ähnliche Begriffe sollen sich im weitesten Sinne auf den gesamten Gegenstand dieser Offenbarung und die nachstehenden Ansprüche beziehen. Aussagen, die diese Begriffe enthalten, sind nicht so zu verstehen, dass sie den hier beschriebenen Gegenstand oder die Bedeutung oder den Umfang der nachstehenden Ansprüche einschränken. Die hierin enthaltenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden durch die nachstehenden Ansprüche definiert, nicht durch diese Zusammenfassung. Diese Zusammenfassung gibt einen Gesamtüberblick über verschiedene Aspekte der Offenbarung und stellt einige der Konzepte vor, die in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung näher beschrieben werden. Diese Zusammenfassung ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch ist sie dazu gedacht, den Umfang des beanspruchten Gegenstands isoliert zu bestimmen. Der Gegenstand sollte durch Bezugnahme auf die entsprechenden Abschnitte der gesamten Beschreibung dieser Offenbarung, einige oder alle Figuren und jeden Anspruch verstanden werden.
In verschiedenen Beispielen wird ein Verfahren zur Verarbeitung von Metallrecycling-Nebenprodukten beschrieben. Das Verfahren kann das Befüllen eines Behälters mit weißer Krätze beinhalten. Die weiße Krätze kann Aluminiumoxide enthalten. Das Verfahren kann ferner das Einbringen von Salz in den Behälter umfassen. Das Verfahren kann ferner das Inkontaktbringen der weißen Krätze mit dem Salz bei einer ersten Temperatur umfassen, um die Extraktion von Metall aus der weißen Krätze und die Erzeugung eines Salzkuchens zu erleichtern. Das Verfahren kann ferner das Erhitzen des Salzkuchens auf eine zweite Temperatur umfassen, die hoch genug ist, um das Salz zu verdampfen. In einigen Fällen kann der Salzkuchen auf eine zweite Temperatur bei oder über 1200 °C erhitzt werden, wie z. B., aber nicht beschränkt auf, zwischen 1300 °C und 1400 °C. Die erste Temperatur kann niedriger als die zweite Temperatur sein. Das Verfahren kann ferner das Halten des Salzkuchens auf der zweiten Temperatur umfassen, um eine Verdampfung des Salzes zu Salzdampf zu ermöglichen. Eine Verdampfung des Salzes aus dem Salzkuchen kann zu inerten Oxiden führen. Das Verfahren kann ferner das Ableiten der inerten Oxide umfassen. Das Verfahren kann ferner das Sammeln des Salzdampfes und die Kondensation des Salzdampfes zu Salz umfassen. Das Verfahren kann ferner die Wiederverwendung des Salzes zur Erzeugung eines weiteren Salzkuchens umfassen, durch Inkontaktbringen des wiederverwendeten Salzes mit einer weiteren weißen Krätze.
Verschiedene Implementierungen, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden, können zusätzliche Systeme, Methoden, Merkmale und Vorteile umfassen, die hier nicht unbedingt ausdrücklich offengelegt werden können, aber für einen Fachmann mit normalen Kenntnissen bei der Untersuchung der folgenden detaillierten Beschreibung und der zugehörigen Figuren offensichtlich sind. Es ist beabsichtigt, dass alle diese Systeme, Methoden, Merkmale und Vorteile in der vorliegenden Offenbarung enthalten und durch die beigefügten Ansprüche geschützt sind.
Figurenliste
In der Beschreibung wird auf die folgenden beigefügten Abbildungen verwiesen, wobei die Verwendung gleicher Bezugsziffern in verschiedenen Abbildungen gleiche oder analoge Komponenten veranschaulichen soll.

1 ist eine schematische Darstellung eines thermischen Krätzeverarbeitungssystems gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine schematische Darstellung eines Krätzegranuliersystems gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine schematische Darstellung eines Krätzegranulats, das gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung erhitzt wird.
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung von Krätzegranulat gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Verarbeitung von Krätzegranulat gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
6 ist eine schematische Darstellung eines Systems zur Extraktion von Salz aus Krätze gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
6A ist eine schematische Darstellung eines anderen Systems zur Extraktion von Salz aus Krätze gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Extraktion von Salz aus Krätze gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
8 ist eine schematische Darstellung eines zweistufigen Verfahrens zur thermischen Behandlung von Krätze gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
9 ist eine schematische Darstellung eines zweistufigen Verfahrens zur thermischen Behandlung von Krätze in einem einzigen Behälter gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bestimmte Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf eine zweistufige Krätzebehandlung, die in einem einzigen Reaktionsbehälter durchgeführt werden kann. Krätze, insbesondere weiße Krätze, kann zunächst in einem Drehrohrofen behandelt werden durch Inkontaktbringen der Krätze mit Salzflussmittel, um die Extraktion von Metall aus der Krätze zu erleichtern. In dieser ersten Stufe kann bei der Überführung von weißer Krätze und Salzflussmittel in Salzkuchen Metall zurückgewonnen werden. In einer zweiten Stufe kann der Ofeninhalt auf eine ausreichend hohe Temperatur gebracht werden, um den Salzgehalt des Salzkuchens zu verdampfen, so dass das verdampfte Salz aus dem Ofen austreten und separat kondensiert und gesammelt werden kann. Das Ergebnis der zweiten Stufe ist gesammelte Salze und salzfreie Oxide. Nach Entfernung der salzfreien Oxide können die Restwärme im Ofen und das gesammelte Salz für eine anschließende Krätzebehandlung verwendet werden.
Beim Metallrecycling, z.B. beim Aluminiumrecycling, können Sekundärmetall (z.B. Sekundäraluminium) und verschiedene Recycling-Nebenprodukte entstehen. Bei Aluminiumrecyclingverfahren können die Recycling-Nebenprodukte beispielsweise Krätze oder Mischungen aus metallischem Aluminium und Aluminiumoxiden sein. In einigen Fällen können andere Materialien im recycelten Aluminium Verunreinigungen und Salze umfassen, die in die Krätze gelangen können. Es gibt verschiedene Arten von Krätze, z.B. weiße Krätze und schwarze Krätze. Weiße Krätze besteht hauptsächlich aus Aluminium und Aluminiumoxiden, während schwarze Krätze zusätzlich Salze enthält. Die Begriffe „weiß“ und „schwarz“ im Zusammenhang mit Krätze beziehen sich auf die Art der Krätze und nicht unbedingt auf ihre physikalische Farbe. In einigen Fällen kann die Verarbeitung weißer Krätze die Kombination der weißen Krätze mit Salzen beinhalten, um die Gewinnung von Sekundärmetall zu erleichtern.
Schwarze Krätze ist ein übliches Nebenprodukt des Recyclings von gebrauchten Getränkedosen (UBC) Ausgangsmaterials, bei dem etwa 2 Gew.-% Salz verwendet werden, um Verunreinigungen und Oxide aus dem Aluminium im UBC-Ausgangsmaterial zu entfernen. Die Recyclingprozesse für UBC-Ausgangsmaterialien führen zu schwarzen Krätzekugeln oder -brocken mit verschiedenen Größen in der Größenordnung von Zentimeters (z.B. 25 mm) im Durchmesser. Diese schwarzen Krätzekugeln enthalten im Allgemeinen etwa 10 % Aluminium, 50 % Salz und 40 % Oxide und zusätzliche Verunreinigungen nach Gewicht.
Weiße Krätze ist ein häufiges Nebenprodukt bei vielen anderen Arten von Aluminiumrecyclingverfahren. Weiße Krätze kann eine beträchtliche Menge an Aluminium enthalten, die durch weitere Verarbeitung entfernt werden kann, indem die weiße Krätze mit Salz in Kontakt gebracht wird, um einen Salzkuchen zu erzeugen. Der hier verwendete allgemeine Begriff Krätze umfasst auch den Salzkuchen, der durch die Kombination von weißer Krätze mit Salz entsteht.
Es hat sich gezeigt, z.B. beim Recycling von UBC, dass schwarze Krätze in ihrer ursprünglichen Form auch nach einer thermischen Behandlung noch bis zu etwa 4 Gew.-% Kohlenstoff enthalten kann. Im Allgemeinen kann sich bei der thermischen Behandlung von ursprünglicher schwarzer Krätze eine geschichtete Kugel bilden, bei der die äußersten Schichten mit komplexen Oxiden bedeckt sind und die innersten Schichten nicht oxidierten Kohlenstoff und andere Verbindungen enthalten. Es wurde festgestellt, dass ein größeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen wünschenswert sein kann, um sicherzustellen, dass ein größerer Teil des Restkohlenstoffs in der schwarzen Krätze mit Sauerstoff umgesetzt wird.
Die Zerkleinerung der schwarzen Krätze vor der thermischen Behandlung kann potenziell problematisch sein, zumindest teilweise, weil die Feinteile der schwarzen Krätze schwer zu handhaben sind und in das aus dem Reaktionsbehälter (z.B. einem Drehrohrofen) austretende Gas gelangen können. In Fällen, in denen Salzdampf aus dem Reaktionsbehälter aufgefangen wird, wie hier beschrieben, können Feinteile der schwarzen Krätze in das austretende Gas gelangen und den Salzdampf verunreinigen.
Um das Problem mit den Feinteilen der schwarzen Krätze zu vermeiden, kann zerkleinerte schwarze Krätze (z.B. zerkleinert durch Brechen oder eine andere geeignete Technik) zu Granulat (auch als Pellets bezeichnet) agglomeriert werden. In einigen Fällen kann das Granulat eine Form haben, die auf die gewünschte thermische Verarbeitung zugeschnitten ist. So kann das Granulat beispielsweise durchgängig mit Kanälen versehen sein, durch die Sauerstoff strömen und aus denen Salzdampf entweichen kann. In einigen Fällen kann ein Kanal durch das Granulat verlaufen, was jedoch nicht immer der Fall sein muss. In einigen Fällen kann ein Kanal einseitig sein und sich von einer Oberfläche des Granulats teilweise in das Granulat hinein erstrecken. Granulate können durch Granulierung, Verdichtung oder ein anderes Agglomerationsverfahren hergestellt werden. In einigen Fällen kann Granulat mit Techniken geformt werden, die inhärente Kanäle erzeugen. In einigen Fällen können Feinteile der schwarzen Krätze vor der Agglomeration mit Additiven gemischt werden, so dass die Additive in dem Granulat Vorstufen von Kanälen bilden. Bei der Oxidation können sich die Additive zersetzen und Hohlräume hinterlassen, die die Kanäle in dem Granulat bilden oder freilegen. Die Additive können so ausgewählt werden, dass sie bei ausreichend niedrigen Temperaturen oxidieren, sich verflüchtigen oder anderweitig zersetzen, so dass die Kanäle freigelegt werden, wenn die Temperaturen für die thermische Verarbeitung der schwarzen Krätze erreicht werden. So können beispielsweise Additive ausgewählt werden, die bei Temperaturen von etwa 500 °C, 600 °C, 700 °C oder 800 °C oder darunter oder zwischen etwa 500 °C und 800 °C oxidieren. Die Temperatur, bei der das Additiv oxidiert, sich verflüchtigt oder anderweitig zersetzt und die Kanäle freilegt, kann als Kanalexpositionstemperatur bezeichnet werden. Das Granulat weist also Kanäle auf, wenn es auf Temperaturen bei oder über der Kanalexpositionstemperatur erhitzt wird. Beispielsweise kann ein Granulat Kanäle aufweisen, wenn es auf Temperaturen von 800 °C oder darüber erhitzt wird, und zwar für Additive, die bei Temperaturen von 800 °C oder darunter oxidieren, einschließlich Additive, die bei Temperaturen von 500 °C oder darunter oxidieren.
In einigen Fällen kann die zerkleinerte schwarze Krätze Feinteile mit Durchmessern von ungefähr 10 mm, 9 mm, 8 mm, 7 mm, 6 mm, 5 mm, 4 mm, 3 mm oder 2 mm am oberen Ende des Bereichs und Durchmessern von ungefähr 50 Mikrometern, 40 Mikrometern, 30 Mikrometern, 20 Mikrometern, 10 Mikrometern oder 5 Mikrometern am unteren Ende des Bereichs bilden. In einigen Fällen kann ein Wirbelstromabscheider verwendet werden, um überschüssiges metallisches Aluminium von der schwarzen Krätze zu entfernen. In einigen Fällen können die Feinteile der schwarzen Krätze gesiebt werden, um übergroße Partikel zu entfernen, die zur weiteren Zerkleinerung zurückgeführt oder der thermischen Verarbeitung zugeführt werden können.
In einigen Fällen kann der Agglomerationsprozess zu schwarzen Krätzegranulaten mit einheitlichen Größen führen, wie Granulaten mit Durchmessern (z.B. einem maximalen Durchmesser eines Granulats oder einem durchschnittlichen Durchmesser eines Granulats) zwischen 5 mm und 50 mm, zwischen 10 mm und 50 mm, zwischen 10 und 40 mm, zwischen 10 und 30 mm, zwischen 10 und 20 mm, zwischen 12 mm und 18 mm oder zwischen 14 mm und 16 mm. In einigen Fällen kann die Abweichung zwischen den Granulaten bei oder unter etwa 10 mm, 9 mm, 8 mm, 7 mm, 6 mm, 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm oder 1 mm liegen. Die einheitliche Größe der Granulate kann die erfolgreiche Einschätzung der Verarbeitungszeiten für die thermische Verarbeitung erleichtern.
In einigen Fällen können die Additive auch Abfallstoffe aus anderen Industrien enthalten. Die Additive können z.B. die Automobilschredder-Leichtfraktion, Verbraucher-Schrott (z.B. geschredderte Plastikflaschen oder landwirtschaftliche Nebenprodukte wie Maisseide, Weizenspreu, Stroh oder Reishülsen), Textilreste, Teppichreste, UBC-Entschichtungsstaub oder andere derartige Produkte enthalten. In einigen Fällen können die Additive ausgewählt werden, um einem Granulat bei erhöhter Temperatur (z.B. bei oder über 500 °C) einen bestimmten Grad an Durchlässigkeit zu verleihen. In einigen Fällen können die Additive zusätzlich Brennstoffadditive enthalten, die ausgewählt werden, um Brennstoff für die Wärmeerzeugung im Reaktionsbehälter bereitzustellen. In einigen Fällen kann ein Additiv gewählt werden, um Brennstoff zu liefern und gleichzeitig die Durchlässigkeit eines Granulats bei erhöhter Temperatur zu verbessern.
In einigen Fällen können die agglomerierten Granulate im Allgemeinen kugelförmig sein, obwohl dies nicht der Fall sein muss und auch andere regelmäßige oder unregelmäßige Formen verwendet werden können. In einigen Fällen können die Granulate eine glatte oder eine raue Oberfläche haben. In einigen Fällen können Granulate weiter vorverarbeitet werden, um die physikalische Form des Granulats zu verändern und die Durchlässigkeit des Granulats für Gase zu erleichtern.
In einigen Fällen können die wie hierin beschrieben, angepassten schwarzen Krätzegranulate die Effizienz und Geschwindigkeit der Salzextraktion verbessern. In einigen Fällen können die wie hierin beschrieben, angepassten schwarzen Krätzegranulate die Oxidation von Restkohlenstoff, metallischem Restaluminium und/oder anderen Restverbindungen verbessern. In einigen Fällen können die schwarzen Krätzegranulate in Verbindung mit einem Reaktionsbehälter verwendet werden, der für die Aufrechterhaltung einer oxidativen Umgebung ausgelegt ist.
In einigen Fällen kann Salz aus salzhaltiger Krätze durch thermische Verarbeitung gewonnen werden. Die thermische Verarbeitung von Krätze erfolgt in der Regel bei Temperaturen weit unter 1200 °C. Lässt man jedoch zu, dass der Reaktionsbehälter Temperaturen von 1200 °C oder darüber erreicht, oder fördert dies, so kann das Salz als Salzdampf verdampfen und aus der Reaktionskammer abgeleitet werden, beispielsweise durch einen Gasauslass. In einigen Fällen wird gestattet oder gefördert, dass der Reaktionsbehälter eine Temperatur von oder über den Siedepunkten der Salze in der Krätze erreicht (z.B. 1416 °C für KCl oder 1450 °C für NaCl), um die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der das Salz als Salzdampf verdampft und aus der Reaktionskammer abgeleitet wird. In einigen Fällen kann das Salz auch bei Temperaturen nahe oder unterhalb des Siedepunkts verdampft werden, wenn auch langsamer. In einigen Fällen kann der Gasauslass auch als Materialeinlass dienen. Obwohl ein Reaktionsbehälter Temperaturen im Bereich von 1200 °C bis 1600 °C aushalten kann, wurden diese Temperaturbereiche bisher in der Aluminiumindustrie im Allgemeinen nicht verwendet. Die Krätze kann bei diesen hohen Temperaturen gehalten werden, bis etwa 95 %, 99 %, 99,9 % oder eine andere relevante Menge des Salzes in der Krätze verdampft ist. In einigen Fällen kann die Krätze etwa 30 Minuten, 35 Minuten, 40 Minuten, 45 Minuten, 50 Minuten, 55 Minuten, 60 Minuten, 65 Minuten, 70 Minuten, 75 Minuten, 80 Minuten, 85 Minuten, 90 Minuten, 95 Minuten, 100 Minuten, 105 Minuten, 110 Minuten, 115 Minuten, 120 Minuten, 125 Minuten, 130 Minuten, 135 Minuten, 140 Minuten, 145 Minuten oder 150 Minuten lang bei diesen hohen Temperaturen gehalten werden. In einigen Fällen, z.B. bei kleinen und durchlässigen Krätzen, kann die Krätze etwa 10 Minuten, 15 Minuten, 20 Minuten, 25 Minuten oder 30 Minuten lang auf diesen hohen Temperaturen gehalten werden. In einigen Fällen kann die Verwendung von granulierter Krätze die Oxidation von Restverbindungen in der Krätze erleichtern, was das Erreichen und/oder Aufrechterhalten dieser hohen Temperaturen allein durch die Zugabe von Sauerstoff in den Reaktionsbehälter erleichtern kann (z.B. ohne Zufuhr von Wärme in den Reaktionsbehälter durch eine separate Wärmequelle, wie z.B. einen Brennstoff-Sauerstoffbrenner).
Der aus dem Reaktionsbehälter austretende Salzdampf kann aufgefangen und zu Salz kondensiert werden, das aufgefangen und gegebenenfalls zur weiteren Behandlung von Krätze (z.B. weißer Krätze) oder UBC (z.B. in einem Seitenwandofen (sidewell furnace)) wiederverwendet werden kann.
In einigen Fällen führt die Aufrechterhaltung dieser hohen Temperaturen, die zur Extraktion von Salz aus Krätze durch Verdampfung erforderlich sind, zur unerwarteten Bildung einer kontinuierlichen, dichten Oxidschicht, die an der feuerfesten Innenfläche des Reaktionsbehälters haftet. Obwohl diese Oxidschicht in regelmäßigen Abständen entfernt werden kann (z.B. um einen Volumenverlust des Reaktors zu vermeiden), kann sie das darunter liegende feuerfeste Material bis zu einem gewissen Grad vor abrasivem Verschleiß, Temperaturschocks und chemischen Angriffen schützen und so die Lebensdauer des Reaktionsbehälters verlängern. Überraschenderweise führt die Aufrechterhaltung der hohen Temperaturen, die für die Extraktion von Salz aus Krätzen durch Verdampfung erforderlich sind, zur Entfernung von Aluminiumnitriden und ermöglicht somit ein effizienteres Recycling bestimmter Krätzen oder Krätzebehandlungsverfahren, die relativ hohe Mengen an Aluminiumnitrid enthalten.
In einigen Fällen kann ein zweistufiges Krätzebehandlungsverfahren durchgeführt werden. In einer ersten Stufe wird die weiße Krätze bei einer ersten Temperatur mit Salz in Kontakt gebracht, um das Metall zurückzugewinnen, wobei ein Salzkuchen als Nebenprodukt entsteht. In einer zweiten Stufe kann der Salzkuchen bei einer zweiten Temperatur thermisch behandelt werden (z.B. bei oder über 1200 °C oder, in einigen Fällen, nahe, am oder über dem Siedepunkt des Salzes), um das Salz als Salzdampf zu verdampfen, der gesammelt und zu Salz kondensiert wird. In einigen Fällen kann der Salzdampf und/oder das Salz vorübergehend gelagert und bei der anschließenden Behandlung weiterer weißer Krätze wiederverwendet werden. In einigen Fällen kann eine höhere Salzmenge dadurch erzielt werden, dass vorhandene schwarze Krätze vor der zweiten Stufe der weißen Krätze und/oder dem Salzkuchen zugemischt wird. In einigen Fällen kann die zweite Stufe die Oxidation von Restverbindungen in der Krätze, wie z.B. Restmetall, enthalten.
In einigen Fällen kann jede Stufe des zweistufigen Krätzebehandlungsverfahrens in demselben Behälter erfolgen, obwohl dies nicht immer der Fall sein muss. Wird ein einziger Behälter verwendet, kann die Restwärme, die nach der Entfernung der inerten Oxide nach der zweiten Stufe verbleibt, zum anfänglichen Erhitzen neuer weißer Krätze in einem nachfolgenden Behandlungsprozess verwendet werden. Das zweistufige Krätzebehandlungsverfahren kann also die Wiederverwendung von Salz und Wärmeenergie zwischen einer zweiten Stufe eines Behandlungsprozesses und einer ersten Stufe eines nachfolgenden Behandlungsprozesses enthalten.
In einigen Fällen kann das zweistufige Krätzebehandlungsverfahren das Recycling von minderwertigem Schrott (z.B. thermisch getrenntem Material) erleichtern. In solchen Fällen stammt die weiße Krätze, die dem Reaktionsbehälter zugeführt wird, vom Schmelzen des Schrotts im Reaktionsbehälter. In solchen Fällen kann der Schrott geschmolzen werden, Sekundäraluminium abgegriffen werden, Salz zugegeben werden, um einen Salzkuchen zu erzeugen, weiteres Sekundäraluminium abgegriffen werden und die Hitze und der Sauerstoff erhöht werden, um das Salz zu verdampfen und den inerten Oxidrückstand zu erzeugen.
In einigen Fällen kann zusätzliches, organisch reichhaltiges Material hinzugefügt werden, um einen Teil der Energie bereitzustellen, die für die hohen Temperaturen in der zweiten Stufe des zweistufigen Krätzebehandlungsverfahrens erforderlich ist.
Diese veranschaulichenden Beispiele sollen dem Leser den hier erörterten allgemeinen Gegenstand präsentieren und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der offenbarten Konzepte einzuschränken. In den folgenden Abschnitten werden verschiedene zusätzliche Merkmale und Beispiele unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, in denen gleiche Ziffern gleiche Elemente bezeichnen und Richtungsbeschreibungen verwendet werden, um die veranschaulichenden Ausführungsformen zu beschreiben, die aber, wie die veranschaulichenden Ausführungsformen, nicht zur Einschränkung der vorliegenden Offenbarung verwendet werden sollten. Die in den Abbildungen enthaltenen Elemente sind möglicherweise nicht maßstabsgetreu gezeichnet.
1 ist eine schematische Darstellung eines thermischen Krätzeverarbeitungssystems 100 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das System 100 kann einen Reaktionsbehälter 102 umfassen, in dem die thermische Behandlung der Krätze stattfinden kann. Bei dem Reaktionsbehälter 102 kann es sich um einen Drehrohrofen handeln, aber auch jeder andere geeignete Reaktionsbehälter kann verwendet werden. Der Reaktionsbehälter 102 kann über eine Krätzequelle 104 mit Krätze (z.B. weiße Krätze, schwarze Krätze oder Salzkuchen) versorgt werden. Der Reaktionsbehälter 102 kann mit Anfangswärme aus einer Wärmequelle 106, z.B. einem Brennstoff-Sauerstoffbrenner, versorgt werden. Wenn die thermische Verarbeitung im Gange ist, kann die Wärme im Reaktionsbehälter 102 durch die Zugabe von Sauerstoff erhöht und/oder aufrechterhalten werden, beispielsweise durch einen optionalen Sauerstoffeinlass 107 oder die Wärmequelle 106 (z.B. wenn die Wärmequelle 106 in einer nicht heizenden Form verwendet wird, um den Reaktionsbehälter 102 mit Sauerstoff zu versorgen).
In einigen Fällen kann ein Regler 114 mit der Wärmequelle 106 und/oder dem Sauerstoffeinlass 107 verbunden werden, um die Temperatur im Reaktionsbehälter 102 zu regeln. Der Regler 114 kann mit einem Temperatursensor verbunden sein, der die Temperatur im Reaktionsbehälter 102 misst.
Während der thermischen Behandlung können die Verbrennungsgase über einen Gasauslass 108 aus dem Reaktionsbehälter 102 abgeleitet werden. In einigen Fällen kann der Gasauslass 108 eine Öffnung im Reaktionsbehälter 102 sein, durch die Krätze in den Reaktionsbehälter 102 geleitet wird.
In einigen Fällen kann eine optionale Salzquelle 112 Salz in den Reaktionsbehälter 102 einspeisen, z.B. bei der Verarbeitung von weißer Krätze.
In einigen Fällen kann ein Salzsammler 110 mit dem Gasauslass 108 verbunden werden, um Salzdampf aufzunehmen und Salz aus dem Salzdampf zu sammeln (z.B. durch Kondensation des Salzdampfes). In einigen Fällen kann der Salzsammler 110 mit der Salzquelle 112 verbunden sein, um die Salzquelle 112 durch die Extraktion von Salz aus der Krätze im Reaktionsbehälter 102 aufzufüllen. In einigen Fällen kann ein optionaler Sensor 116 (z.B. ein optischer Sensor) mit dem Salzsammler 110 und/oder dem Gasauslass 108 gekoppelt werden, um eine Salzkonzentration im Salzdampf zu ermitteln (z.B. durch optische Prüfung der Trübung des Salzdampfes). Der Sensor 116 kann mit einem Regler/einer Steuerung 114 gekoppelt werden, um eine Rückmeldung zur Regelung/Steuerung der Temperatur des Reaktionsbehälters 102 als Reaktion auf Änderungen der Salzkonzentration im Salzdampf bereitzustellen. Sobald beispielsweise die Salzkonzentration im Salzdampf unter einen Schwellenwert fällt, kann festgestellt werden, dass mindestens 95 %, 99 %, 99,1 %, 99,2 %, 99,3 %, 99,4 %, 99,5 %, 99,6 %, 99,7 %, 99,8 % oder 99,9 % oder eine andere relevante Menge des Salzes aus der Krätze innerhalb des Reaktionsbehälter 102 extrahiert worden ist, und der Regler/die Steuerung 114 kann die Wärmequelle 106 und/oder den Sauerstoffeinlass 107 regeln/steuern, um die Temperatur innerhalb des Reaktionsbehälters 102 zu verringern.
Während das System 100 mit allen geeigneten Metallen verwendet werden kann, kann das System 100 vorteilhafterweise mit Krätzen aus dem Aluminiumrecycling verwendet werden.
2 ist eine schematische Darstellung des Krätzegranuliersystems 200 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die Krätzestücke 218 können kugelförmig oder anders geformt sein und Oxide (z.B. Aluminiumoxide) und andere Materialien, wie Metall (z.B. metallisches Aluminium) und Salz, enthalten. Die Krätzestücke 218 können uneinheitliche Größen haben, z.B. mit einem Durchmesser von 10 mm bis 50 mm, auch wenn Stücke anderer Größen vorhanden sein können. Die Krätzestücke 218 können einem Krätzebrecher 220 zugeführt werden, der die Krätzestücke 218 zu Krätzepartikeln 222 (z.B. Krätzefeinteile) zerkleinern kann. Die Krätzepartikel 222 können einen Durchmesser von oder weniger als 10 mm, 9 mm, 8 mm, 7 mm, 6 mm, 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm oder 1 mm haben. Die Krätzepartikel 222 können mit Additiven aus einer Additivzufuhr 224 gemischt und dann in einen Agglomerator 526 eingeführt werden. Der Agglomerator 526 kann ein Granulator oder eine andere geeignete Vorrichtung sein, um die Krätzepartikel 222 und die Additive in Krätzegranulat 228 zu überführen. Das Krätzegranulat 228 kann eine relativ einheitliche Größe in der Größenordnung von 10 mm bis 20 mm im Durchmesser haben. In einigen Fällen kann es sich bei dem Granulator um einen Extrusionsgranulator handeln, der so ausgelegt ist, dass er extrudierte Granulate mit länglicher oder gestreckter Form erzeugt. Der hier verwendete Begriff Durchmesser einer länglichen oder gestreckten Form kann sich auf den maximalen oder durchschnittlichen Durchmesser eines Querschnitts einer länglichen oder gestreckten Form oder auf eine maximale oder durchschnittliche Länge einer länglichen oder gestreckten Form beziehen. In einigen Fällen können die Granulate ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9 oder 2,0 haben.
Die Anteile von Additiven und Krätzepartikeln 222 können gesteuert werden, um eine gewünschte Permeabilität des resultierenden Krätzegranulats 228 beim Erhitzen des Krätzegranulats 228 auf eine Kanalexpositionstemperatur zu erreichen (z.B. eine Temperatur, bei der das Additiv oxidiert und die Kanäle innerhalb des Krätzegranulats 228 freilegt).
3 ist eine schematische Darstellung eines Krätzegranulats 328, das gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung erhitzt wird. Das Krätzegranulat 328 kann ein Krätzegranulat 228 aus 2 sein. Das Krätzegranulat 328 kann Krätze enthalten, die mit Additiven durchsetzt ist. Die Additive können Kanalvorläufer 330 innerhalb des Granulats 328 bilden.
Nach dem Erhitzen des Granulats 328 auf eine Kanalexpositionstemperatur für ausreichend lange Zeit, können die Additive oxidieren, sich verflüchtigen oder anderweitig zersetzen. Das so entstandene kanalisierte Granulat 332 kann durchgängige Kanäle 334 enthalten. Die Kanäle 334 können in jeder Richtung durch das kanalisierte Granulat 332 verlaufen, obwohl sich in einigen Fällen ein Kanal 334 weniger als durch das kanalisierte Granulat 332 erstrecken kann (z.B. um einen einseitigen Kanal 334 zu erhalten). In einigen Fällen können die Kanäle 334 von Krätzematerial des kanalisierten Granulats 332 umgeben sein (z.B. um einen Hohlraum durch das kanalisierte Granulat 332 zu bilden). In einigen Fällen können sich die Kanäle 334 jedoch vollständig auf der Oberfläche des kanalisierten Granulats 332 bilden, z.B. in Form von Oberflächentälern.
Die Kanäle 334 in dem kanalisierten Granulat 332 können das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen des Granulats effektiv erhöhen und es dem Sauerstoff ermöglichen, das Granulat effektiver zu durchdringen, und es dem Salzdampf ermöglichen, das Granulat effektiver zu verlassen.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 400 zur Erzeugung von Krätzegranulat gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Verfahren 400 kann zur Erzeugung des Krätzegranulats 228 oder des Krätzegranulats 328 der 2 bzw. 3 verwendet werden.
In Block 402 können Krätzestücke aufgenommen werden. In Block 404 können die Krätzestücke zerkleinert werden. Die Zerkleinerung kann durch Brechen, Zermahlen oder andere Einwirkungen auf die Krätzestücke erfolgen, um die Größe auf Krätzepartikel mit Durchmessern von oder weniger als 10 mm, 9 mm, 8 mm, 7 mm, 6 mm, 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm oder 1 mm zu reduzieren.
Im optionalen Block 406 kann metallisches Aluminium, z.B. mit Hilfe eines Wirbelstromabscheiders oder mit einem anderen geeigneten Mittel zur Extraktion des metallischen Aluminiums aus den Krätzepartikeln aus den Krätzepartikeln (z.B. zerkleinerte oder zermahlene Krätzestücke) extrahiert werden.
Im optionalen Block 408 können die Krätzepartikel nach Größe gesiebt werden. Beim Sieben der Krätzepartikel können auch übergroße Partikel aussortiert werden. In einigen Fällen können übergroße Partikel zur weiteren Zerkleinerung in Block 404 zurückgeführt werden. In einigen Fällen können übergroße Partikel zur thermischen Verarbeitung in Block 412 weitergeleitet werden.
In Block 410 können die Krätzepartikel zu Granulat agglomeriert (z.B. rekonstituiert) werden. Die Agglomeration der Krätzepartikel zu Granulat kann durch Granulierung, Verdichtung oder jede andere geeignete Technik zur Erzeugung von Granulat erfolgen. In einigen Fällen können in Block 414 Additive bereitgestellt und während der Agglomeration in Block 410 verwendet werden, um ein Granulat zu erzeugen, das aus Krätzepartikeln und Additiven besteht. Die Menge und/oder Art der Additive kann so gesteuert werden, dass die gewünschte Permeabilität des resultierenden Granulats erreicht wird.
In Block 412 kann das Krätzegranulat thermisch verarbeitet werden. Die thermische Verarbeitung eines Krätzegranulats kann das Erhitzen des Krätzegranulats umfassen, um eine Verbindung, wie z.B. Metall oder Salz, zu extrahieren. In einigen Fällen kann die thermische Verarbeitung in Block 412 nur die in Block 410 agglomerierten Granulate umfassen. In einigen Fällen kann die thermische Verarbeitung in Block 412 zusätzlich oder alternativ auch übergroße Partikel umfassen, die von der Siebung in Block 408 zugeführt werden. Zum Beispiel können zumindest einige der zugeführten übergroßen Partikel ausreichend groß sein, um zu vermeiden, dass sie in der Luft schwebende Feinteile werden, die einen Abgasstrom während der thermischen Verarbeitung in Block 412 verunreinigen könnten, und/oder sie können ausreichend klein sein, um die Extraktion durch die thermische Verarbeitung in Block 412 zu erleichtern, ohne einem zwischengeschalteten Vorgang in den Blöcken 410 und/oder 412 bezüglich der Agglomeration mit anderen Krätzepartikeln und/oder Additiven unterzogen zu werden.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 500 zur Verarbeitung von Krätzegranulat gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. In Block 502 können Krätzegranulate aufgenommen werden. Krätzegranulate können Additive in Form von Kanalvorläufern enthalten. In Block 504 können die Krätzegranulate auf oder über eine Kanalexpositionstemperatur erhitzt werden. In einigen Fällen liegt die Kanalexpositionstemperatur bei oder um 500 °C. In einigen Fällen liegt die Kanalexpositionstemperatur bei oder unter 800 °C, 700 °C, 600 °C oder 500 °C oder bei oder zwischen 500 °C und 800 °C. Das Erhitzen der Krätzegranulate in Block 504 kann dazu führen, dass die Additive in den Krätzegranulaten oxidieren, sich verflüchtigen oder anderweitig zersetzen, wodurch die Kanäle innerhalb des Krätzegranulats freigelegt werden. In Block 506 können die Krätzegranulate weiter erhitzt werden, um die Krätzegranulate thermisch zu verarbeiten. In einigen Fällen kann die thermische Verarbeitung der Krätzegranulate in Block 506 das Verdampfen von Salz aus den Krätzegranulaten in Block 508 umfassen. In einigen Fällen kann das Verdampfen von Salz aus den Krätzegranulaten in Block 508 das Herausleiten von Salzdämpfen aus den Kanälen der Krätzegranulate umfassen.
6 ist eine schematische Darstellung, die ein System 600 zur Extraktion von Salz 650 aus Krätze 628 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. Bei der Krätze 628 kann es sich um Krätzegranulat 228 oder Krätzegranulat 328 aus 2 bzw. 3 handeln. Das System 600 kann einen Reaktionsbehälter 602 umfassen. Der Reaktionsbehälter 602 kann der Reaktionsbehälter 102 von 1 sein.
Die Krätze 628 (z.B. schwarze Krätze oder Salzkuchen) kann über den Einfüllschacht 640 in den Reaktionsbehälter 602 geleitet werden. Eine Wärmequelle 606 kann den Reaktionsbehälter 602 während des Behandlungsprozesses mit beheiztem Gas und optional mit Sauerstoff versorgen. In einigen Fällen kann der Reaktionsbehälter 602 rotieren, um die Krätze 628 umzuwälzen. Nach dem Erhitzen auf eine ausreichend hohe Temperatur (z.B. bei oder über 1200 °C oder nahe, am oder über dem Salzsiedepunkt) kann das Salz in der Krätze 628 als Salzdampf 636 verdampfen.
Die Gase in der Reaktionskammer 602 können in Richtung 638 strömen und den Salzdampf 636 aus dem Gasauslass 608 befördern. Der Salzdampf 636 kann in einem Salzsammler 610 aufgefangen werden. Der Salzsammler 610 kann eine Haube 642 zum Sammeln der Salzdämpfe 636, einen Kondensator 644 zum Kondensieren des Salzdampfes 636 zu Salz 650 und eine Salzsammelkammer 646 zum Speichern des zurückgewonnenen Salzes 650 umfassen. In einigen Fällen kann die Kondensation des Salzdampfes durch das Eindringen von Luft und/oder Wasser (z.B. Sprühwasser) in den Salzsammler 610 erreicht oder erleichtert werden, beispielsweise durch einen Einlass 643, der mit dem Kondensator 644 verbunden oder darin enthalten ist. In einigen Fällen kann ein optionaler Zufuhrpfad 648 das zurückgewonnene Salz 650 zurück in die Reaktionskammer 602 leiten (z.B. über einen Einfüllschacht 640). In einigen Fällen kann der Salzsammler 610 einen zusätzlichen Ausgang 652 zur Abgabe von anderen Gasen als den Salzdämpfen 636 aufweisen.
6A ist eine schematische Darstellung, die ein anderes System 600A zur Extraktion von Salz 650 aus Krätze gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das in 6A dargestellte System 600A kann Elemente enthalten, die bereits in Bezug auf das in 6 dargestellte System 600 beschrieben wurden. Das in 6A gezeigte System 600A unterscheidet sich von dem in 6 gezeigten System 600 in Bezug auf den Salzsammler 610A. Im Salzsammler 610A kann der von der Haube 642 gesammelte Salzdampf 636 durch Vermischen mit Wasser und/oder Luft, die über einen Wasser- und/oder Lufteinlass 643 zugeführt werden, in einen Flüssigsalznebel 641 überführt werden. Ein Bett aus einem Entnebelungs-Medium 645 kann in den Pfad des Flüssigsalznebels 641 positioniert werden und kann Kondensation hervorrufen oder anderweitig bewirken, dass sich der Flüssigsalznebel 641 zu Tröpfchen 647 verbindet, die herabfallen und als Flüssigsalzbad in einem Behälter 649 gesammelt werden können. Eine geeignete Option für das Entnebelungs-Medium 645 können Kugeln aus tafelförmigem Aluminiumoxid sein, obwohl auch andere Arten von Medien verwendet werden können. Das Entnebelungs-Medium 645 kann Salz aus dem Abgasstrom entfernen, der aus einem Auslass 651 des Salzsammlers 610A geleitet werden kann. In einigen Fällen kann ein Verdünnungseinlass 653 zusätzliche Luft in den Abgasstrom leiten, um die Partikel weiter zu verdünnen, z.B. bevor der Abgasstrom weiter durch einen Ventilator und/oder einen Filter geleitet wird.
In einigen Fällen kann die Temperatur überwacht und/oder reguliert werden, um die Bedingungen für die Verbindung der Tröpfchen 647 zu erleichtern. Die Temperatur an einem Referenzpunkt 655 stromabwärts des Entnebelungs-Mediums 645 kann von einem geeigneten Temperatursensor gemessen werden und als Eingangsgröße für die Einstellung der Wasser- und/oder Luftmenge dienen, die durch den Wasser- und/oder Lufteinlass 643 eingeleitet wird. So kann beispielsweise eine Erhöhung der eingeleiteten Luft- und/oder Wassermenge zu einer Senkung der stromabwärts gelegenen Temperatur führen oder eine Verringerung der eingeleiteten Luft- und/oder Wassermenge zu einer Erhöhung der stromabwärts gelegenen Temperatur führen. Zur Veranschaulichung kann beispielsweise das durch den Wasser- und/oder Lufteinlass 643 eingeleitete Wasser und/oder die Luft so angepasst werden, dass eine stromabwärts gerichtete Temperatur von 800 °C am Referenzpunkt 655 und/oder eine Eingangstemperatur von 850 °C in der Nähe des Wasser- und/oder Lufteinlasses 643 angestrebt wird.
Für die Verarbeitung des zurückgewonnenen Salzes 650 aus dem flüssigen Salzbad im Vorratsbehälter 649 können verschiedene Elemente vorgesehen werden. Beispielsweise kann das zurückgewonnene Salz 650 aus dem Salzbad von einer Salzförderanlage 657 befördert werden. In einigen Fällen kann das zurückgewonnene Salz 650 in einen Kühler 659 und/oder in einen Brecher 661 geleitet werden. In einigen Fällen kann ein optionaler Zufuhrpfad 648 das zurückgewonnene Salz 650 (z.B. in flüssigem oder festem Zustand) zurück in die Reaktionskammer 602 leiten (z.B. über einen Einfüllschacht 640).
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 700 zur Extraktion von Salz aus Krätze gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Verfahren 700 kann unter Verwendung des Systems 600 von 6 durchgeführt werden. Das Verfahren 700 kann unter Verwendung des Krätzegranulats 228 bzw. 328 der 2 bzw. 3 durchgeführt werden.
In Block 702 kann ein Reaktionsbehälter mit Krätze (z.B. Krätzegranulat) befüllt werden. In einigen Fällen kann die Befüllung des Behälters mit Krätze das Eingeben von Krätze in den Reaktionsbehälter umfassen. In einigen Fällen kann die Befüllung des Behälters mit Krätze die Erzeugung von Krätze im Reaktionsbehälter durch das Schmelzen von Metallschrott umfassen.
In einigen Fällen kann die Krätze weiße Krätze enthalten, und es können zusätzliche Maßnahmen durchgeführt werden, um einen Salzkuchen zu erzeugen und Metall aus der weißen Krätze zu gewinnen. Im optionalen Block 704 kann der weißen Krätze Salz zugesetzt werden. Im optionalen Block 706 kann die weiße Krätze mit dem Salz bei einer ersten Temperatur in Kontakt gebracht werden. Dieses Inkontaktbringen und Erhitzen kann die Extraktion von Metall aus der weißen Krätze und die Erzeugung eines Salzkuchens erleichtern.
In Block 708 kann die Krätze (z.B. die schwarze Krätze oder der Salzkuchen) auf eine Temperatur erhitzt werden, hoch genug, um das Salz in der Krätze zu verdampfen. Das Erhitzen der Krätze kann die Zufuhr von Wärme aus einer Wärmequelle (z.B. einen Brennstoff-Sauerstoffbrenner) oder die Zufuhr von Sauerstoff umfassen, um die Oxidation des Brennstoffs im Reaktionsbehälter (z.B. Restkohlenstoff) zu erleichtern. In Block 710 kann das Salz als Salzdampf verdampft werden. In einigen Fällen können die Blöcke 708 und/oder 710 für eine Dauer durchgeführt werden, die ausreicht, um eine gewünschte Salzmenge (z.B. 95 %, 99 % oder 99,9 %) aus der Krätze zu verdampfen. In Block 712 kann der Salzdampf zu einem Gasauslass geleitet werden. In Block 714 kann der Salzdampf aufgefangen werden. In Block 716 kann der Salzdampf zu Salz kondensiert werden (z.B. zu festem oder flüssigem Salz). In einigen Fällen kann das in Block 716 zurückgewonnene Salz in einem nachfolgenden Block 704 wiederverwendet werden, um nachfolgende weiße Krätze mit Salz zu versorgen. In einigen Fällen kann das in Block 716 zurückgewonnene Salz für eine andere Verwendung als die Erzeugung eines nachfolgenden Salzkuchens wiederverwendet werden. In einigen Fällen kann das in Block 716 zurückgewonnene Salz beispielsweise dazu verwendet werden, das Einschmelzen von Metallschrott zu erleichtern.
In einigen Fällen kann der Salzdampf im optionalen Block 718 gemessen werden, um eine Messung der Salzkonzentration im Salzdampf zu erhalten. Auf der Grundlage der Messung in Block 718 kann entschieden werden, das Erhitzen der Krätze und das Verdampfen des Salzes in den Blöcken 708, 710 zu beenden. In einigen Fällen kann diese Entscheidung mit der Verdampfung einer gewünschten Salzmenge verbunden sein, wie durch die Messung in Block 718 bestimmt wird.
In einigen Fällen kann dem Reaktionsbehälter im optionalen Block 720 zusätzliche schwarze Krätze zugesetzt werden. Zusätzliche schwarze Krätze kann es ermöglichen, dass in den Blöcken 710, 712, 714, 716 größere Mengen Salz verdampft und zurückgewonnen werden. In einigen Fällen kann die Zugabe von schwarzer Krätze in Block 720 die Effizienz der thermischen Behandlung der nachfolgenden weißen Krätze verbessern.

Die Ergebnisse einer beispielhaften Testreihe sind in der nachstehenden Tabelle dargestellt. Bei diesen Testläufen wiesen die verwendeten Krätzeproben einen anfänglichen Salzgehalt von etwa 50 % auf und wurden den angegebenen Temperaturen und Zeiten ausgesetzt, um die gemessenen Prozentsätze an entferntem Salz und Restchlorid zu erhalten. Die Ergebnisse zeigen, dass durch den Betrieb bei erhöhten Temperaturen (z.B. bei oder über 1200 °C oder am oder über dem Siedepunkt des Salzes), die Restchloridsalze um mehr als 99 % reduziert werden können und dass der resultierende kalzinierte Oxidrückstand nicht reaktiv ist und als ungefährlich für den Transport, die Verwendung und die Entsorgung gemäß den von der Environmental Protection Agency (EPA) festgelegten Standards für das Toxicity Characteristic Leach Procedure (TCLP) angesehen werden kann.

Durchlauf #	Anfangstemperatur (°C)	Maximale Temperatur (°C)	Gesamtzeit (min)	Salzentfernung (%)	Restliches Chlorid (%)
1	1350	1530	90	99.5	0.10
2	1350	1520	90	99.7	0.06
3	1300	1565	100	99.8	0.04
4	1300	1510	90	99.9	0.03
5	1300	1500	90	97.6	0.49
6	1300	1440	135	98.3	0.34
7	1450	1550	90	99.6	0.08
8	1350	1450	90	99.7	0.07
9	1350	1600	90	99.9	0.03
10	1350	1460	90	99.8	0.04

8 ist eine schematische Darstellung, die ein zweistufiges Verfahren 800 zur thermischen Behandlung von Krätze gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. In einer ersten Stufe kann weiße Krätze in einem Reaktionsbehälter in Kombination mit Salz auf eine erste Temperatur (z.B. bei oder etwa 800 °C) erhitzt werden, um Metall zu extrahieren und einen Salzkuchen zu erzeugen. In einer zweiten Stufe können der Salzkuchen und gegebenenfalls die schwarze Krätze in einem Reaktionsbehälter (z.B. demselben oder einem anderen Reaktionsbehälter) auf eine zweite Temperatur erhitzt werden, hoch genug, um Salz als Salzdampf zu extrahieren und inerte Oxide zu erzeugen. In einigen Fällen liegt die zweite Temperatur bei oder über dem Siedepunkt des Salzes (z.B. bei oder über etwa 1500 °C). Das extrahierte Salz kann in der ersten Stufe für eine nachfolgende Behandlung wiederverwendet werden.
9 ist eine schematische Darstellung, die ein zweistufiges Verfahren 900 zur thermischen Behandlung von Krätze gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Verfahren 900 kann dasselbe sein wie das Verfahren 800, wird aber speziell in einem einzigen Behälter durchgeführt. In einer ersten Stufe kann weiße Krätze in einem Reaktionsbehälter in Kombination mit Salz auf eine erste Temperatur (z.B. bei oder etwa 800 °C) erhitzt werden, um Metall zu extrahieren und einen Salzkuchen zu erzeugen. In einer zweiten Stufe kann der Salzkuchen im Reaktionsbehälter weiter auf eine zweite Temperatur erhitzt werden, hoch genug, um Salz als Salzdampf zu extrahieren und salzfreie Oxide zu erzeugen. In einigen Fällen liegt die zweite Temperatur bei oder über dem Siedepunkt des Salzes (z.B. bei oder über etwa 1500 °C). In einigen Fällen kann dem Reaktionsbehälter zwischen der ersten und der zweiten Stufe optional schwarze Krätze zugesetzt werden. Das in der zweiten Stufe extrahierte Salz kann in der ersten Stufe einer nachfolgenden Behandlung wiederverwendet werden.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen, einschließlich der abgebildeten Ausführungsformen, dient lediglich der Veranschaulichung und Beschreibung und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder Beschränkung auf die genauen offenbarten Formen. Zahlreiche Modifikationen, Anpassungen und Verwendungen sind für den Fachmann offensichtlich.
Im Folgenden ist jede Bezugnahme auf eine Reihe von Beispielen als Bezugnahme auf jedes dieser Beispiele in disjunktiver Form zu verstehen (z.B. „Beispiele 1-4“ ist als „Beispiele 1, 2, 3 oder 4“ zu verstehen).
Beispiel 1 ist ein Verfahren zur Vorbehandlung von Krätze, umfassend: Aufnehmen von Krätzestücken; Zerkleinern der Krätzestücke zu Krätzepartikeln mit einem Durchmesser von 10 mm oder weniger; Agglomerieren der Krätzepartikel zu Granulat, wobei das Granulat Kanäle aufweist, wenn es auf Temperaturen von 800 °C oder darüber erhitzt wird. In einigen Fällen weisen die Granulate Kanäle auf, wenn sie auf Temperaturen von 500 °C oder darüber erhitzt werden.
Beispiel 2 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 1, ferner umfassend: Mischen der Krätzepartikel mit einem Additiv, wobei das Additiv so ausgewählt ist, dass es bei Temperaturen bei oder unter 800 °C oxidiert oder sich anderweitig zersetzt, und wobei die Oxidation oder Zersetzung des Additivs das Freilegen der Kanäle der Granulate erleichtert.
Beispiel 3 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 2, wobei das Additiv Verbraucher-Schrott oder Abfallstoffe aus anderen Industrien enthält.
Beispiel 4 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 1 - 3, ferner umfassend die Extraktion von metallischem Aluminium aus den Krätzepartikeln unter Verwendung eines Wirbelstromabscheiders vor dem Agglomerieren der Krätzepartikel.
Beispiel 5 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 1-4, ferner umfassend das Sieben der Krätzepartikel vor dem Agglomerieren der Krätzepartikel, wobei das Sieben das Entfernen von übergroßen Krätzepartikeln umfasst.
Beispiel 6 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 5, wobei das Entfernen von übergroßen Krätzepartikeln das Leiten der übergroßen Krätzepartikel zu einer weiteren Zerkleinerung umfasst.
Beispiel 7 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 5, wobei das Entfernen von übergroßen Krätzepartikeln das Leiten der übergroßen Krätzepartikel zu einer thermischen Verarbeitung umfasst.
Beispiel 8 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 1-7, ferner umfassend: Mischen der Krätzepartikel mit einem Brennstoffadditiv, wobei das Brennstoffadditiv so ausgewählt ist, dass es das Anheizen einer Krätzebehandlungsreaktion erleichtert.
Beispiel 9 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 1-8, wobei jedes der Granulate einen durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von 5 mm bis 50 mm aufweist.
Beispiel 10 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 1-9, wobei die Krätzestücke Aluminiumoxide und Salz umfassen.
Beispiel 11 ist ein Verfahren zur Behandlung eines Metallrecycling-Nebenprodukts, umfassend: Bereitstellen von Krätzegranulat, wobei jedes der Krätzegranulate Krätze und ein Additiv umfasst, das so ausgewählt ist, dass es bei einer Kanalexpositionstemperatur von 800 °C oder darunter oxidiert oder zersetzt wird, und wobei das Additiv innerhalb des Granulats positioniert ist, um bei der Oxidation Kanäle im Granulat freizulegen; Erhitzen der Krätzegranulate auf eine Temperatur bei oder über der Kanalexpositionstemperatur, Oxidieren oder Zersetzen des Additivs, um die Kanäle jedes Granulats freizulegen, wobei die Kanäle eines Granulats den Eintritt von Gas in und den Durchgang von Gas durch das Granulat ermöglichen; Halten der Krätzegranulate auf der Temperatur, um eine thermische Verarbeitung der Krätzegranulate durchzuführen. In einigen Fällen kann das Erhitzen der Krätzegranulate auf eine Temperatur bei oder unter 500 °C oder bei oder unter 800 °C erfolgen.
Beispiel 12 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 11, wobei die thermische Verarbeitung ein Verdampfen von Salz aus dem Krätzegranulat umfasst.
Beispiel 13 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 11 oder 12, wobei das Additiv Verbraucher-Schrott oder Abfallstoffe aus anderen Industrien umfasst.
Beispiel 14 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 11-13, wobei die Krätzegranulate außerdem ein Brennstoffadditiv umfassen, das so ausgewählt wurde, dass es die thermische Verarbeitung erleichtert.
Beispiel 15 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 11-14, wobei jedes der Krätzegranulate einen mittleren Durchmesser im Bereich von 5 mm bis 50 mm aufweist.
Beispiel 16 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 11-15, ferner umfassend das Entfernen behandelter Krätzegranulate nach der Durchführung der thermischen Verarbeitung der Krätzegranulate, wobei die behandelten Krätzegranulate einen Kohlenstoffgehalt von höchstens 1 Gew.-% aufweisen.
Beispiel 17 ist ein rekonstituiertes Metallrecycling-Nebenprodukt, umfassend Krätze, wobei die Krätze Aluminiumoxide umfasst; und ein Additiv, das so ausgewählt ist, dass es bei einer Temperatur von 800 °C oder darunter oxidiert oder sich zersetzt; wobei die Krätze und das Additiv zusammen zu einem Granulat agglomeriert sind und wobei das Additiv in dem Granulat so positioniert ist, dass ein oder mehrere Kanäle durch das Granulat bei der Oxidation des Additivs freigelegt werden.
Beispiel 18 ist das rekonstituierte Metallrecycling-Nebenprodukt aus Beispiel(en) 17, wobei das Additiv Verbraucher-Schrott oder Abfallstoffe aus anderen Industrien umfasst.
Beispiel 19 ist das rekonstituierte Metallrecycling-Nebenprodukt aus Beispiel(en) 17 oder 18, wobei die Krätze des Granulats agglomerierte Krätzepartikel umfasst, die jeweils einen mittleren Durchmesser von 10 mm oder weniger aufweisen.
Beispiel 20 ist das rekonstituierte Metallrecycling-Nebenprodukt aus Beispiel(en) 17-19, ferner umfassend ein Brennstoffadditiv, wobei das Brennstoffadditiv so ausgewählt ist, dass es das Anheizen einer Krätzebehandlungsreaktion erleichtert.
Beispiel 21 ist das rekonstituierte Metallrecycling-Nebenprodukt aus Beispiel(en) 17-20, wobei jedes der Granulate einen mittleren Durchmesser im Bereich von 5 mm bis 50 mm aufweist.
Beispiel 22 ist das rekonstituierte Metallrecycling-Nebenprodukt aus Beispiel(en) 17-21, wobei die Krätze ferner Salz umfasst.
Beispiel 23 ist ein Verfahren zur Extraktion von Salz aus einem Metallrecycling-Nebenprodukt, umfassend: Befüllen eines Behälters mit Krätze enthaltend Aluminiumoxide und Salz; Erhitzen der Krätze auf eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, um das Salz zu verdampfen; Halten der Krätze auf der Temperatur, um eine Verdampfung des Salzes als Salzdampf zu ermöglichen; Leiten des Salzdampfes aus dem Behälter durch einen Gasauslass; und Auffangen des Salzdampfes.
Beispiel 24 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 23, wobei das Auffangen des Salzdampfes das Kondensieren des Salzdampfes zu festem oder flüssigem Salz umfasst.
Beispiel 25 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 23 oder 24, wobei das Salz NaCl umfasst und die Temperatur bei oder etwa 1450 °C liegt.
Beispiel 26 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 23-25, wobei das Salz KCl umfasst und die Temperatur bei oder etwa 1416 °C liegt.
Beispiel 27 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 23-26, wobei die Krätze Verbindungen umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nitriden, Carbiden, Sulfiden und Phosphiden; und wobei das Halten der Krätze auf der Temperatur ferner das Halten der Krätze auf der Temperatur in einer oxidierenden Umgebung umfasst.
Beispiel 28 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 23-27, wobei die Krätze Restkohlenstoff umfasst und wobei das Erhitzen der Krätze auf die Temperatur das Oxidieren des Restkohlenstoffs umfasst.
Beispiel 29 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 23-28, wobei die Krätze restliches metallisches Aluminium umfasst und wobei das Erhitzen der Krätze auf die Temperatur das Oxidieren des restlichen metallischen Aluminiums umfasst.
Beispiel 30 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 23-29, wobei das Halten der Krätze auf der Temperatur das Halten der Krätze auf der Temperatur umfasst, bis mindestens 95 % des Salzes verdampft sind.
Beispiel 31 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 23-30, ferner umfassend: Entfernen von behandelter Krätze aus dem Behälter, wobei der Behälter nach dem Entfernen der behandelten Krätze Restwärme enthält; und Befüllen des Behälters mit zusätzlicher Krätze und Behandeln der zusätzlichen Krätze, wobei das Behandeln der zusätzlichen Krätze die Verwendung der Restwärme in dem Behälter umfasst.
Beispiel 32 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 23-31, wobei das Halten der Krätze auf der Temperatur, um die Verdampfung des Salzes zu ermöglichen, ferner das Erfassen einer Konzentration des aus dem Gasauslass austretenden Salzdampfes und das Bestimmen, das Halten der Krätze auf der Temperatur zu beenden, basierend auf der erfassten Konzentration des Salzdampfes umfasst.
Beispiel 33 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 32, wobei das Erfassen der Konzentration des Salzdampfes das Erfassen einer Trübung des am Gasauslass vorhandenen Salzdampfes umfasst.
Beispiel 34 ist ein System zur Extraktion von Salz aus Metallrecycling-Nebenprodukten, umfassend: einen Behälter zur Aufnahme von Krätze enthaltend Aluminiumoxide und Salz; eine mit dem Behälter verbundene Wärmequelle zum Erhitzen der Krätze auf eine Temperatur, die hoch genug ist, um das Salz als Salzdampf zu verdampfen; einen mit dem Behälter verbundenen Gasauslass zum Befördern von Gas und Salzdampf aus dem Behälter; und einen mit dem Gasauslass verbundenen Salzsammler zum Sammeln und Kondensieren des Salzdampfes.
Beispiel 35 ist das System aus Beispiel(en) 34, wobei das Salz NaCl umfasst und die Wärmequelle geeignet ist, die Krätze auf Temperaturen bei oder über etwa 1450 °C zu erhitzen.
Beispiel 36 ist das System aus Beispiel(en) 34 oder 35, wobei das Salz KCl umfasst und die Wärmequelle geeignet ist, die Krätze auf Temperaturen bei oder über etwa 1416 °C zu erhitzen. In einigen Fällen umfasst das Salz sowohl KCl als auch NaCl.
Beispiel 37 ist das System aus Beispiel(en) 34-36, wobei der Behälter einen Sauerstoffeinlass zur Schaffung einer oxidierenden Umgebung enthält und wobei die Krätze Verbindungen umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nitriden, Carbiden, Sulfiden und Phosphiden.
Beispiel 38 ist das System aus Beispiel(en) 34-37, wobei der Behälter einen Sauerstoffeinlass zur Schaffung einer oxidierenden Umgebung enthält; wobei die Krätze Restkohlenstoff umfasst; und wobei die oxidierende Umgebung geeignet ist, den Restkohlenstoff zu oxidieren, um das Erhitzen der Krätze auf die Temperatur zu erleichtern.
Beispiel 39 ist das System aus Beispiel(en) 34-38, wobei der Behälter einen Sauerstoffeinlass zur Schaffung einer oxidierenden Umgebung enthält; wobei die Krätze restliches metallisches Aluminium umfasst; und wobei die oxidierende Umgebung geeignet ist, das restliche metallische Aluminium zu oxidieren, um das Erhitzen der Krätze auf die Temperatur zu erleichtern.
Beispiel 40 ist das System aus Beispiel(en) 33-39, ferner umfassend einen Sensor zur Erfassung der Konzentration des aus dem Gasauslass austretenden Salzdampfes.
Beispiel 41 ist das System aus Beispiel(en) 40, wobei der Sensor einen optischen Sensor zur Erfassung einer Trübung des aus dem Gasauslass austretenden Salzdampfes umfasst.
Beispiel 42 ist das System aus Beispiel(en) 34-41, wobei die Wärmequelle einen Brennstoff-Sauerstoffbrenner umfasst.
Beispiel 43 ist ein Verfahren zur Verarbeitung eines Metallrecycling-Nebenprodukts, umfassend: Befüllen eines Behälters mit weißer Krätze umfassend Aluminiumoxide; Einführen von Salz in den Behälter; Inkontaktbringen der weißen Krätze mit dem Salz bei einer ersten Temperatur, um die Extraktion von Metall aus der weißen Krätze und die Erzeugung eines Salzkuchens zu erleichtern; Erhitzen des Salzkuchens auf eine zweite Temperatur, die ausreichend hoch ist, um das Salz zu verdampfen, wobei die erste Temperatur niedriger ist als die zweite Temperatur; Halten des Salzkuchens auf der zweiten Temperatur, um als Salzdampf zu ermöglichen, wobei die Verdampfung des Salzes aus dem Salzkuchen zu inerten Oxiden führt; Ableiten der inerten Oxide; Sammeln des Salzdampfes und Kondensieren des Salzdampfes zu Salz; und Wiederverwenden des Salzes zur Erzeugung eines nachfolgenden Salzkuchens durch Inkontaktbringen des wiederverwendeten Salzes mit nachfolgender weißer Krätze.
Beispiel 44 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 43, wobei das Inkontaktbringen der weißen Krätze mit dem Salz bei der ersten Temperatur und das Erhitzen des Salzkuchens auf die zweite Temperatur in dem Behälter erfolgt.
Beispiel 45 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 44, wobei der Behälter nach dem Ableiten der inerten Oxide Restwärme enthält und wobei die Erzeugung des nachfolgenden Salzkuchens die Nutzung der Restwärme in dem Behälter umfasst.
Beispiel 46 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 43-45, wobei das Salz NaCl umfasst und die zweite Temperatur bei oder über etwa 1450 °C liegt.
Beispiel 47 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 43-46, wobei das Salz KCl umfasst und die zweite Temperatur bei oder über etwa 1416 °C liegt.
Beispiel 48 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 43-47, wobei die weiße Krätze Verbindungen umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nitriden, Carbiden, Sulfiden und Phosphiden; und wobei das Halten des Salzkuchens bei der zweiten Temperatur ferner das Halten des Salzkuchens bei der zweiten Temperatur in einer oxidierenden Umgebung umfasst.
Beispiel 49 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 43-48, wobei der Salzkuchen restliches metallisches Aluminium umfasst und wobei das Erhitzen des Salzkuchens auf die zweite Temperatur das Oxidieren des restlichen metallischen Aluminiums umfasst.
Beispiel 50 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 43-49, wobei das Halten des Salzkuchens bei der zweiten Temperatur das Halten des Salzkuchens bei der zweiten Temperatur umfasst, bis mindestens 95 % des Salzes verdampft sind.
Beispiel 51 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 43-50, wobei das Halten des Salzkuchens bei der zweiten Temperatur, um die Verdampfung des Salzes zu ermöglichen, ferner das Erfassen einer Konzentration des aus dem Behälter austretenden Salzdampfes und das Bestimmen, das Halten des Salzkuchens bei der zweiten Temperatur zu beenden, basierend auf der erfassten Konzentration des Salzdampfes umfasst.
Beispiel 52 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 51, wobei das Erfassen der Konzentration des Salzdampfes das Erfassen einer Trübung des Salzdampfes umfasst.
Beispiel 53 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 43-51, ferner umfassend die Wiederverwendung mindestens eines Teils des wiederverwendeten Salzes für eine andere Verwendung als die Erzeugung eines nachfolgenden Salzkuchens.
Beispiel 54 ist das Verfahren aus Beispiel(en) 53, wobei die andere Verwendung als die Erzeugung eines nachfolgenden Salzkuchens die Verwendung des Salzes zur Erleichterung des Schmelzens von Metallschrott umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62/867711 [0001]

Claims

Ein rekonstituiertes Metallrecycling-Nebenprodukt, umfassend: Krätze enthaltend Aluminiumoxide; und ein Additiv, das so ausgewählt ist, dass es bei einer Temperatur von 800 °C oder darunter oxidiert oder sich zersetzt, wobei die Krätze und das Additiv zusammen zu einem Granulat agglomeriert sind und wobei das Additiv in dem Granulat so positioniert ist, dass ein oder mehrere Kanäle durch das Granulat bei der Oxidation des Additivs freigelegt werden.
Das rekonstituierte Metallrecycling-Nebenprodukt nach Anspruch 1, wobei die Krätze des Granulats Salz umfasst, die agglomerierten Krätzepartikel jeweils einen mittleren Durchmesser von 10 mm oder weniger aufweisen und wobei das Granulat einen mittleren Durchmesser im Bereich von 5 mm bis 50 mm aufweist.
Das rekonstituierte Metallrecycling-Nebenprodukt nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Additiv Verbraucher-Schrott oder Abfallstoffe aus anderen Industrien umfasst und das Metallrecycling-Nebenprodukt weiterhin ein Brennstoffadditiv umfasst, das so ausgewählt ist, dass es das Anheizen einer Krätzebehandlungsreaktion erleichtert.
Ein System zur Verarbeitung des rekonstituierten Metallrecycling-Nebenprodukts nach Anspruch 1, umfassend: einen Behälter zum Befüllen mit weißer Krätze umfassend Aluminiumoxide; Mittel zum Einbringen von Salz in den Behälter; Mittel zum Inkontaktbringen der weißen Krätze mit dem Salz bei einer ersten Temperatur, um die Extraktion des Metalls aus der weißen Krätze und die Erzeugung eines Salzkuchens zu erleichtern; Mittel zum Erhitzen des Salzkuchens auf eine zweite Temperatur, ausreichend, um das Salz zu verdampfen, wobei die erste Temperatur niedriger ist als die zweite Temperatur; Mittel zum Halten des Salzkuchens auf der zweiten Temperatur, um ein Verdampfen des Salzes als Salzdampf zu ermöglichen, wobei das Verdampfen des Salzes aus dem Salzkuchen zu inerten Oxiden führt; Mittel zum Ableiten der inerten Oxide; Mittel zum Sammeln des Salzdampfes und Kondensieren des Salzdampfes zu Salz; und Mittel zum Wiederverwenden des Salzes zur Erzeugung eines weiteren Salzkuchens durch Inkontaktbringen des wiederverwendeten Salzes mit einer weiteren weißen Krätze.
System nach Anspruch 4, wobei die zweite Temperatur bei oder über dem Siedepunkt des Salzes liegt.
System nach Anspruch 4 oder 5, wobei die zweite Temperatur bei oder über 1200 °C liegt.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Inkontaktbringen der weißen Krätze mit dem Salz bei der ersten Temperatur und das Erhitzen des Salzkuchens auf die zweite Temperatur in dem Behälter erfolgt.
System nach Anspruch 7, wobei der Behälter nach dem Ableiten der inerten Oxide Restwärme enthält und wobei die Erzeugung des weiteren Salzkuchens die Nutzung der Restwärme in dem Behälter umfasst.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei das Salz NaCl umfasst und die zweite Temperatur bei oder über 1450 °C liegt.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei das Salz KCl umfasst und die zweite Temperatur bei oder über 1416 °C liegt.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei die weiße Krätze Verbindungen umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nitriden, Carbiden, Sulfiden und Phosphiden; und wobei das Halten des Salzkuchens auf der zweiten Temperatur weiterhin das Halten des Salzkuchens auf der zweiten Temperatur in einer oxidierenden Umgebung umfasst.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei der Salzkuchen restliches metallisches Aluminium umfasst und wobei das Erhitzen des Salzkuchens auf die zweite Temperatur das Oxidieren des restlichen metallischen Aluminiums umfasst.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei das Halten des Salzkuchens auf der zweiten Temperatur das Halten des Salzkuchens auf der zweiten Temperatur umfasst, bis mindestens 95 % des Salzes verdampft sind.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 13, wobei das Halten des Salzkuchens auf der zweiten Temperatur, um eine Verdampfung des Salzes zu ermöglichen, weiterhin das Erfassen einer Konzentration des aus dem Behälter austretenden Salzdampfes und das Bestimmen, das Halten des Salzkuchens auf der zweiten Temperatur zu beenden, basierend auf der erfassten Konzentration des Salzdampfes umfasst.
System nach Anspruch 14, wobei das Erfassen der Konzentration des Salzdampfes das Erfassen einer Trübung des Salzdampfes umfasst.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 15, das weiterhin die Wiederverwendung mindestens eines Teils des wiederverwendeten Salzes für eine andere Verwendung als die Erzeugung eines weiteren Salzkuchens umfasst.
System nach Anspruch 16, wobei die andere Verwendung als die Erzeugung eines weiteren Salzkuchens die Verwendung des Salzes zur Erleichterung des Schmelzens von Metallschrott umfasst.
Ein System zur Extraktion von Salz aus den rekonstituierten Metallrecycling-Nebenprodukten nach Anspruch 1, umfassend: einen Behälter zur Aufnahme von Krätze enthaltend Aluminiumoxide und Salz; eine mit dem Behälter verbundene Wärmequelle zum Erhitzen der Krätze auf eine ausreichend hohe Temperatur, um das Salz als Salzdampf zu verdampfen; einen mit dem Behälter verbundenen Gasauslass, um Gas und Salzdampf aus dem Behälter zu leiten; und einen mit dem Gasauslass verbundenen Salzsammler zum Sammeln und Kondensieren des Salzdampfes.
Das System nach Anspruch 18, wobei das Salz NaCl oder KCl umfasst und wobei die Wärmequelle geeignet ist, um die Krätze auf Temperaturen auf oder über etwa 1416 °C zu erhitzen.
Das System nach Anspruch 18 oder 19, wobei der Behälter einen Sauerstoffeinlass zur Schaffung einer oxidierenden Umgebung enthält; wobei die Krätze Restkohlenstoff, Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nitriden, Carbiden, Sulfiden und Phosphiden oder metallisches Restaluminium umfasst; und wobei die oxidierende Umgebung geeignet ist, um den Restkohlenstoff zu oxidieren oder um das metallische Restaluminium zu oxidieren, um das Erhitzen der Krätze auf die Temperatur zu erleichtern.