DE2165278C3

DE2165278C3 - Verfahren zur kontinuierlichen Auswaschung und Abtrennung von schwer oder nicht filtrierbaren Rückständen aus Zink- und/oder Kupfersalzlösungen

Info

Publication number: DE2165278C3
Application number: DE2165278A
Authority: DE
Inventors: Erwin Dr. Diehl; Heinrich Heisel
Original assignee: TH Goldschmidt AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1971-12-29
Filing date: 1971-12-29
Publication date: 1975-01-30
Also published as: DE2165278B2; DE2165278A1

Description

Bei der nassen Rückgewinnung von Zink und/oder Kupfer bzw. deren Salzen aus Abfällen der Hüttenbetriebc, Verzinkereien und Umschmelzbetriebe, z. B. aus Zinkaschen, Zinksalmiakschlacken, Kupfer- und Messingkugclmiihlenstäuben, Kupfer- und Messingaschen und deren Kollergangschlämmen ergeben sich bei der Auflösung in Säuren schwarze, schleimige Rückstände ohne jegliche Struktur. Diese können nach den technisch üblichen Verfahren, wie Filtration, Dekantation und Zentrifugieren nicht oder nur ungenügend abgetrennt und ausgewaschen werden.

Ziel und Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Auswaschung und Abtrennung dieser Rückstände. In der deutschen Patentschrift 200 322 ist ein Verfahren zum Waschen und Lösen fester Stoffe in Flüssigkeiten mittels einer waagerecht oder schwachgeneigten Förderschnecke mit undurchlässigen Gängen ίο und mit Flüssigkeitszu- und -ableitung beschrieben, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß derSehnekkenbehälter während des Waschens oder Lösens nur so weit mit den zu behandelnden festen Stoffen gefüllt gehalten wird, daß zwischen der Oberfläche der festen Stoffe und der Schnecke ein Zwischenraum für den Durchtritt der Wasch- oder Laugenflüssigkeit vcri-leibt.

Dieses Verfahren ist für die Auswaschung und Abtrennung der obengenannten Rückstände nicht geeignet, weil, wie aus dem beigefügten Schema /u ersehen ist, die entgegenströmende Waschflüssigkeit durch den gesamten Spiralgang einer randgängiaen Schnecke fließt, was nachweislich zu einer Aufwirhelung des Rückstandes und damit zum Zusammenbruch der entgegengesetzt verlaufenden Förderung von Rückstand und Waschflüssigkeit fuhrt, und wo hei es bereits bei Feststoffen größerer Dichte schwierig ist, die erforderliche Durchtrittsöffnung /wischen Feststoff-Füllung und Schneckenwelle aufrechtzuerhalten.

Bei den schleimigen, strukturlosen Rückständen, die erfindungsgemaß aufgearbeitet werden sollen, wird je nach Drehzahl der Schnecke bzw. der Fließueschwindigkeit der Waschflüssigkeit beobachtet, daß die Schnecke als volumetrische Pumpe wirkt, wobei ein Gemisch aus Metallsalzlösung, Rückstandsteilchen und Waschflüssigkeit ohne Trennung und Auswaschungausgetragen wird oder bei größerer Gegenströmung der Waschflüssigkeit in den Einlaufbehälter entgegen der Förderrichtung zurückgedrängt wird. Zum besonderen Problem werden in vorliegendem Falle Auswaschung und Abtrennung bei den überwiegend vorkommenden Rohstoffen, da sich in ihnen kieselsäurehaltige Zuschläge befinden. Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es also, diese schwierig oder nicht zu filtrierenden Rückstände, deren Dichte sich nur wenig oder nicht von der Dichte der Metallsalzlösungen unterscheidet, ii; einem einfachen Verfahren abzutrennen, ohne die Mclalisalzlösungen über ein nicht vermeidbares Maß hinaus durch Waschflüssigkeit zu verdünnen. Es ist insbesondere von Wichtigkeit, hohe Auswaschungsgrade zu erzielen; eine Forderung, die mit den obenerwähnten, in der Technik bisher üblichen Verfahren bei diesen Rückständen nicht oder nur ungenügend gelöst werden konnte.

Erfindungsgemaß gelingt die Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß

a) die die Rückstände enthaltenden Lösungen in einem Behälter mit Flockungsmitteln bzw. Hydrophobierungsmitleln im Überschuß versetzt und kontinuierlich abgetrennt werden, die Rückstandsteilchen in einer vorbestimmten Zone des Flockungsraumes von dem aus einer Nachreaktion zwischen überschüssiger Säure und metallischem Feinantei! entstehenden Wasserstoff befreit und in einer Ruhezone zu klumpigen Agglomeraten eingedickt werden.

h) die sorcingcü,cktcn klumpigen Rückstände j„ eine schwach geneigt angeordnete Schnecke ,,herfuhrt und mit entgegenströmender Waschflüssigkeit kontinuierlich ausgewaschen werden

c) die klumpig geflocktcn RüekstiinUe in dem Schneckenrohr so geführt werden, dall zunächst in den ersten Schneckengängen eine Dispcriiierung in der milgeführten Mclallsalxlösunß erfolei und durch erneute gesteuerte Zufuhrung von Flockungsmitteln eine möglichst poröse «roßflachige, aber noch absitzfähige Flocke neu oebildet wird, ^b

d) in jedem einzelnen Schneckengang eine vorsichtige Vermischung der locker geflockten Rückstande mit der Waschflüssigkeit stattfindet die Ruckstandsleflchen sich aber so weit absetzen dau sie mit der Waschflüssigkeit entlang des Auswaschweges getrennte Phasen bilden

e) die Phasentrennlinie die Oberkante 'jedes Schneckenganges nicht übersteigt,

f) ein Teil der Rückstandsteilchen durch die mittels der Radienverhaltnisse einstellbaren Öffnungen zwischen Schnecke und Rohr seitlich der Schneckenoberkante zurückläuft

g) der ausgewaschene Rückstand unter Verdrängung der gleichen Menge Waschflüssigkeit in ein Sammelgefaß eingeführt und durch Überflok kung klumpig eingedickt und ausgetragen wird.

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Das erfindungsgemäße Verfahren soll an Hand der Abbildung näher erläutert werden.

Die Zudosierung des Flockungsmittels kann in dem Zuführungsrohr zum Trichterbehälter 1 erfolgen. Eine intensive Mischung wird erreicht durch Zuführung der verunreinigten Metallsalzlösung mittels einer Verteilungsspinne über eine freie Fallstrecke unter hoher Ausflußgeschwindigkeit. Die beim Auftreffen des Flüssigkeitsstrahls auf die Flüssigkeitsoberfläche des Einlaufzylinders 2 erzwungene Turbulenz gewährleistet eine optimale Durchmischung, ohne die Beruhigungszone des Trichters zu beeinflussen. Metallsalzlösung und geflocktc Rückstände durchlaufen den Einlaufzylindcr und trennen sich an dessen unterem Ende. Die Klarlösung steigt aufwärts und läuft kontinuierlich über. Der geflocktc Rückstand, welcher infolge einer Nachreaktion von metallischen Feinanteilen mit der sauren Metallsalzlösung sich im Absitzbereich mit Wasserstoff belädt und zum Aufschwimmen neigt, wird durch einen langsam umlaufenden Krählarm 3 nur so stark bewegt, daß eine Entgasung erfolgt, ohne daß die Rückstands'eilchen den Absitzraum verlassen. Am unteren Ende des Trichters nimmt der Rückstand die fettige Konsistenz eines klumpigen Schlammes an. Die Flockung wird durch Überdosierung von Flockungsmitteln so geführt, daß auf jeden Fall diese Erscheinung nach der Entgasung im Ruheraum eintritt, weil die Rückstände in dieser Form von der Schnecke besser angenommen werden. Zur ü'berfloekung wird eine 1 ^ff ige Lösung der obengenannten Flockungsmittel eingesetzt. Es hat sich er-Wtesen, daß, bezogen auf die (Jcsamtlaugcnmenge, je nach Feststoffgehalt 5 bis 20 ppm Flockungsmittel den gewünschten Effekt erzielen. Verstopfungen durch Ansätze an der Wandung der Spitze und Briickenbildungen werden infolge des Zwangsdurchlaufes der entgegenströmenden aufgestärkten Waschflüssigkeit ausgeschlossen.

Der klumpige, fettige Schlamm wird von der ,Schnecke 4 aus de> Hehälterspitze angenommen und in den ersten Schneekengängen in der mitgeführten restlichen Metallsalzlösung verteilt. Durch vorsichtige Nachflockung an verschiedenen Stellen des Rohres

wird erneut eine zur Förderung und Auswaschung gunstige Flockengröße eingestellt. Die Flockung wird an diesen Stellen so geführt, daß kleine, nach Möglichkeit poröse, aber noch absitzfähige Teilchen mit einer zur Auswaschung optimalen Oberfläche entste-

hen. An dieser Stelle wird eine 0,1 %ige Lösung ein^s der genannten Flockungsmittel eingesetzt. Die zur Nachflockung geeigneten Mengen liegen zwischen (1.5 und 2 ppm. Höhere Konzentrationen und Dosierungen führen zu klumpigen Agglomerationen. Eine

■5 klumpige Agglomeration führt zu Anhaftungen an den Flanken der Schneckenwindungen und an der Schneckenwelle und hat Verstopfungen zur Folge. Die derart behandelten Rückstände werden in den einzelnen Schneckengängen durch vorsichtige Um-

wälzung mit der Waschflüssigkeit vermischt, wobei Drehzahl, Neigung und Ganghöhe der Schnecke so abgestimmt sein müssen, daß sicn eine Trennlinie zwischen Ruckstand und Waschflüssigkeit einstellt, deren obere Grenze die Oberkante der Schncckcngänge ist.

da sonst Ruckstand durch die ganze Auswaschstrecke hindurch an den Ausgangspunkt zurückgeführt wird. Über die gesamte Auswaschstreckc muß Turbulenz, diezur Aufwirbelungder Ruckstandsteilchen über die Schneckenoberkante hinaus führt, vermieden wcrden.

Ein Teilrücklauf des Rückstandes in den jeweils vorhergehenden Schneckengang wird durch die aus den Radienverhältnissen von Schnecke und Rohr gebildeten Zwickel unterhalb der Schneckenoberkante erzwungen. Hierdurch wird der Auswaschungseffekt wesentlich verstärkt und die Waschstrecke kurz gehalten. Der bei der Nachreaktion von metallischen Fcinanteilen mit der sauren Metallsalzlösung in der Schnecke noch entstehende Wasserstoff wird über ein Steigrohr (5) am Austragsende der Schnecke abgeführt. Durch Gasblasen verursachte Hohlräume in der Schnecke führen sonst zu Zusammenbaliungen des Rückstandes, welche Verstopfungen zur Folge haben. Der ausgewaschene Rückstand fällt in ein Sammelgefäß 6 und verdrängt dort ein gleiches Volumen Waschflüssigkeit. Der Rückstand wird im Sammelgefäß 6 überflockt und durch Krählung verdichtet und kontinuierlich ausgetragen. Eine dem Austrag entsprechende Waschflüssigkeitsmenge wird zudosiert.

Zur Erzielung von klumpigen Agglomerationen wird eine 1 '7cige Lösung des Flockungsmittels zugesetzt. Durch Mengen von 40 bis 60 ppm Flockungsmittel sind optimale Agglomerationen und Verdichtungen (tes Rückstandes zu erzielen.

Heispiel

Je 100 Teile eines Dickschlammes mit einem Zinkchloridgehalt von 40 Gewichtsprozent werden zum Vergleich i.i einem Versuch A in einer Fillerpresse, in einem Versuch H durch Dekantation und in einem Versuch C nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Wasser ausgewaschen.

Versuch A

Die Filtration auf der Filterpresse wird bei einer Ausbeute von 55 Gewichtsprozent Zinkchlorid (bezogen auf die eingesetzte Zinkchloridmenge) abgebrochen, weil durch Verstopfung der Filtermedien der

Zeitfaktor in keinem Verhältnis zu dem noch zu erreichenden Auswaschtingsgrad steht. Bis zu dieser Zeil werden 215 Teile Wasser pro 100 Teile Dickschlamm verbraucht, wobei festgestellt wird, daß das Wasser nicht durch den Filterkuchen, sondern durch gebildete Kanäle ohne Auswaschungswirkung die Filterpresse verläßt.

Der Einsatz von Flockungsmittel führt in diesem Fall zu einer noch schnelleren Verstopfung der Filierpresse.

Versuch Ii

Hei der Dekantation wird in 5 Arbeilsgiingen eine Zinkcliloridausbeute von ^{)7 Gewichtsprozent erreicht, wobei 300 Teile Wasser auf 100 Teile Dickschlamm verbraucht werden.

Versuch C

Die Auswaschung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt eine Ausbeute von 95 Gewichtsprozent Zinkchlorid, wobei 78 Teile Wasser auf 100 Teile Dickschlamm verbrauch! werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Piilcnlitnspriicli:

Verfahren zur kontinuierlichen Trennung und Auswaschung von schleimigen, schwer oder nicht filtrierbaren Rückständen aus bei dem nassen Aufschluß von zink- und/oder kupferhaltigen Abfüllen entstehenden sauren Zink- und/oder Kupfcrsalzlösungen, wobei sich die Rückstände in ihrer Dichte nur wenig von der Dichte der Metallsalzlösung unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die die Rückstände enthaltenden Losungen in einem Behälter mit Flockungsmitteln bzw. Hydropbobierungsmitteln ."m Überschuß versetzt und kontinuierlich abgetrennt werden, die Rückstandsteilchen in einer vorbestimmten Zone des Flockungsraumes von dem aus einer Nachreaktion zwischen überschüssiger Säure und metallischem Feinanteil entstehenden Wasserstoff befreit und in einer Ruhezone zu klumpigen Agglomerate!! eingedickt werden,

b) die voreingedickten klumpigen Rückstände in eine schwach geneigt angeordnete Schnecke überführt und mit entgegenströmender Waschflüssigkeit kontinuierlich ausgewaschen werden,

c) die klumpig geflockten Rückstände in dem Schneckenrohr so geführt werden, daß zunächst in den ersten Schneckengängen eine Dispergierung in der mitgeführlen Metallsalzlösung erfolgt und durch erneute gesteuerte Zuführung vor Flockungsmitteln eine möglichst poröse, großflächige, aber noch absitzfähige Flocke neu geuüdet wird,

d) in jedem einzelnen Schneckengang eine vorsichtige Vermischung der locker geflockten Rückstände mit der Waschflüssigkeit stattfindet, die Rückstandsteilchen sich aber so weit absetzen, daß sie mit der Waschflüssigkeit entlang des Auswaschweges getrennte Phasen bilden,

c) die Phasentrennlinie die Oberkante jedes Schneckenganges nicht übersteigt,

f) ein Teil der Rückstandsteilchen durch die mittels der Radienverhältnisse einstellbaren Öffnungen zwischen Schnecke und Rohr seitlich der Schneckenoberkante zurückläuft und

g) der ausgewaschene Rückstand unter Verdrängung der gleichen Menge Waschflüssigkeit in ein Sammelgefäß eingeführt und durch Übcrflockung klumpig eingedickt und ausgetragen wird.