DE2306475A1 - Konzentration von nickel in oxidierten erzen - Google Patents
Konzentration von nickel in oxidierten erzenInfo
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Description
23 337 n/wa
The International Nickel Company of Canada, Limited, Copper Clift, Ontario / Kanada
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von nickelhaltigen,oxidischen Erzen
und insbesondere auf die Aufarbeitung von nickelhaltigen,
oxidischen Erzen durch Erhitzen mit einem Halogenid in Gegenwart eines Reduktionsmittels.
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-2- 230647^
Nickelhaltige, oxidische Erze bilden die grössten,bekannten
Nickelreserven. Jedoch sind diese Erze den üblichen Aufarbeitungsverfahren
nicht unterwerfbar, - da sie sulfidische Erze darstellen und in den meisten Fällen muss die gesamte
Erzmasse hydrometallurgisch, pyrometallurgisch oder dampfmetallurgisch
zur Gewinnung des Nickels behandelt werden. Die Behandlung der gesamten Erzmasse ist sowohl in Bezug
auf das Kapital als auch die Betriebskosten teuer.
Die nlckelhaltigen, oxidischen Erze sind herkömmlichen Aufarbeitungsverfahren nicht unterwerfbar, da das Nickel
in den Erzen lediglich als verdünnter, ergänzender Bestandteil
und nicht als getrenntes und unterschiedenes Mineral yorliegt. Am häufigsten stellen die oxidischen Erze ein
Gemisch eines stark verwitterten (oder laterislerten) Teils und eines weniger verwitterten Teils dar. Der stärker verwitterte Teil der oxidischen Erze kann bis zu etwa 50 %
Eisen oder sogar mehr enthalten, wobei das Nickel mit an Eisen oder Magnesium reichen Phasen verbunden ist. Bei
dem weniger verwitterten Erz ist das Nickel in Silikatmineralien enthalten. Infolge der Natur dieser Erze reagieren
diese nicht auf physikalische Trennverfahren, wie Flotation oder Magnettrennung und müssen chemisch und auch/oder
alternativ pyrometallurgisch zur Konzentration der Nickelwerte behandelt werden.
Das Nickel ist aus nickelhaltigen lateritischen Erzen durch Schmelzen der Gesamtmasse des Erzes in Gegenwart
geregelter Mengen an Reduktionsmittel unter Erzeugung eines Ferro-Nickel-Produktes gewonnen worden. In einem
sehr ähnlichen Verfahren werden nickelhaltige, lateriti- sche Erze in Gegenwart einer geregelten Menge eines Re-
duktionsmittels und in Gegenwart von !Calciumsulfat unter
Erzeugung eines Ferro-Nickel-Steines geschmolzen, aus dem Nickel darauffolgend gewonnen werden kann. Nickelhaitiger
Limonit ist hydrometallurgisch durch Auslaugung mit Schwefelsäure bei erhöhten Temperaturen und Drucken zur selektiven
Auflösung der Nickelwerte behandelt worden und die resultierende Laugenlösung zur Gewinnung von Nickel und Kobalt
verarbeitet worden. Nickel ist auch aus nickelhaltigen,lateritischen
Erzen durch selektive Reduktion und nachfolgende Auslaugung mit ammoniakaliseher Ammoniakcarbonatlösung
gewonnen worden, aus der Nickel und Kobaltwerte gewonnen wurden. Alle diese Verfahren weisen den
gleichen Mangel auf, nämlich dass die gesamte Masse zur Gewinnung der Nickelx-ferte behandelt werden muss.
Es ist kürzlich in der kanadischen Patentschrift 786.269 vorgeschlagen worden, nickelhaltige, lateritische Erze
mit geregelten Mengen an Kohlenstoff und einem Alkalioder Erdalkalimetallhalogenid zu mischen und das Gemisch
auf Temperaturen zwischen 750 C und 10000C zur Abtrennung
der Nickelwerte in einer metallisierten Phase zu erhitzen. Durch diese Behandlung wird -der Nickelwert zusammen
mit dem Eisen auf dem festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel abgeschieden, und der abgeschiedene Nickelwert wird durch Magnettrennung oder durch Flotation, nachden
die Oberfläche des abgeschiedenen Nickelwertes für die Flotation aktiviert worden ist, gewonnen. Bei Durchführung
ist dieses Verfahren dadurch ziemlich unberechenbar gewesen, dass die Nickelgewinnung und das Ausmass
des Konzentrats ziemlich stark geschwankt haben. Eine weitere Schwierigkeit des in der kanadischen Patentschrift
786.269 beschriebenen Verfahrens liegt darin, dass es auf
einer Charp;enbpnis mit indirekter Heizung betrieben wird,
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das die Produktionsgeschwindigkeiten stark einschränkt und'zu erhöhten Kapital- und Betriebskosten führt.
Es ist nun gefunden worden, dass nickelhaltige, oxidische
Erze in spezieller Weise behandelt werden können,um die Erze in einen Zustand überzuführen, in dem die darin enthaltenen
Nickelwerte durch physikalische Verfahren unter Erzeugung eines hochgradigen Konzentrats konzentriert
werden ■ können/las zumindest etwa 75 /° Nickelwerte enthält.
Gemäss der Erfindung wird ein. kontinuierliches Verfahren
zur Aufarbeitung von nickelhaltigen, oxidischen Erzen zur Verfugung gestellt, das dadurch gekennzeichnet ist,
dass man ein, oxidische Nickelwerte enthaltendes Erz auf
eine Temperatur oberhalb 85O°C vorerhitzt, das vorerhitzte Erz mit zumindest einem Halogenid, welches ein Alkalimetallchlorid oder Erdalkalimetallchlorid-oder Eisenchlorid
darstellt, vermischt, das Gemisch aus Erz und Chlorid auf einer Temperatur von 9000C bis 1100°C in einer Wasserstoff
enthaltenden Atmosphäre, die ein, einem Kohlenmonsoxid
zu Kohlendioxidverhältnis von 1:2 bis K : 1 äquivalentes Reduktionspotentlal aufweist zur Erzeugung me tallisierter
Teilchen mit einem überwiegenden Teil der Nickelwerte hierin konzentriert erhält und die metallisierten
Teilchen gewinnt.
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Spezifische Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben,
die d.ne Vprderansieht, teilweise im Schnitt, einer Anordnung
von- Rotationsöfen darstellen, die bei der Durchführung
des Verfahrens gemäss der Erfindung verwendet werden
können.
Allgemein gesprochen zieht die Erfindung ein kontinuierliches Verfahren zur Aufarbeitung nickelhaltiger, oxidischer
Erze zur Erzeugung hochwertiger Nickelkonzentrate, in Betracht. Das nickelhaltige, oxidische Erz wird auf
eine Temperatur oberhalb 850 C vorerhitzt. Das vorerhitzte
Erz wird mit zumindest einem Chlorid, welches ein Alkalimetall-, ein Erdalkalimetall- oder ein Eisenchlorid
darstellt, vermischt, und das Gemisch auf einer Temperatur
von 9000C bis 11000C in einer Wasserstoff enthaltenden
Atmosphäre gehalten, die ein Reduktionspotential aufweist, das einem Kohlenmonoxid zu Kohlendioxidverhältnis
(CO : COp) von 1 : 2 to 4 : 1 äquivalent ist, zur Erzeugung
metallisierter Teilchen gehalten, wobei ein überwiegender Teil des Nickel- und/oder Kobrdtwerten hierin
konzentriert ist. Die metallisierten Teilchen werden durch physikalische Verfahren, z.B. Flotation oder magnetische
Trennung, unter Erzeugung von Nickel- und/oder Kobaltkonzentraten zurückgewonnen.
Alle nickelhaltigen, oxidischen Erze, selbst geröstete
nickelhaltige, sulfidische Erze können durch das Verfahren gemäss der Erfindung behandelt werden. Wenn jedoch
das nickelhaltige, oxidische Material grosse Mengen an Eisen enthält, werden grosse Mengen an Chloriden verbraucht
und niedrig wertlgpie Konzentrate erhalten. Die besten Ergebnisse
bezüglich der Reagentien-kosten, der Nickelwieder-
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gewinnung und der Konzentrationsgrade werden durch Behandlung
von solchen nickelhaltigen, oxidischen Erzen erhalten, die in Gewichtsprozent zumindest I.5 % Nickel , weniger als 30 fs
Eisen und als Rest im wesentlichen Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Siliziumoxid und Feuchtigkeit enthalten.. Das Kobalt'
in dem Erz wird, im allgemeinen in fast dem gleichen Ausrnass
vile das Nickel wie dergewonnen und im folgenden soll der Bezug
auf Nickel ebenfalls Kobalt einschliessen.
Ein hervorragendes Merkmal des Verfahrens gemäss der Erfindung
stellt die Tatsache dar, dass .das Verfahren auf kontinuierlicher Basis durchgeführt werden kann/ Wenngleich
da,s Verfahren in einer anderen Vorrichtung, beispielsweise in einem Viel-Gef4ssofen mit rotierenden RUhrarmen zur
Beförderung des Erzes von einem Gefäss zum anderen durchgeführt
werden kann, ist es in Bezug auf die Kapazität, die Verfahrenskontrolle und die mechanische Einfachheit
vorteilhaft, einen Rotationsofen zu verwenden. Ein einziger
Hotationso.fen, in welchem Vorerhitz- und Abtrennzonen eingerichtet sind, kann Vervrendung finden, wenngleich es
vorteilhaft ist, aus hier beschriebenen Gründen zwei Rotationsöfen im Tendern zu verwenden, wobei einer als ein
Vorerhitz- und/oder teiiweiser Vorreduktionsofen und der andere als Abtrennungsofen dient . Ein Vorteil der Durchführung
des Verfahrens in zwei oder mehr Stufen besteht in der Minimierung des Gasflusses durch das Abtrenngefäss
oder den Abtrennteil eines Gefässes, so dass jegliches Chlorid, das aus dem Verfahren unabsichtlich verlorengeht,
in einer kleinen Menge Abgases konzentriert wird. Dieses Gas kann wirtschaftIieher zur Widergewlnnung seines ChIoridgehaltes
behandelt werden, wodurch eine Verunreinigung der Umwelt vermieden und eine Wiedereinführung des Chlorids
unter Verri ngerung der Verfahrenskosten erreicht wird.
— 1 —
309813/0931
Die Einführung grosser Gasmengen zusätzlich zu denen, die
in dem Abtrennverfahren erzeugt werden, beeinträchtigt die Wiedergewinnung des Nickels durch das Abtrennverfahren.
Die xvährend des Abtrennverfahrens erfolgenden Reduktionsreaktionen sind endothermer Natur und erfordern zur Aufrechterhai
tung der geeigneten Betriebstemperatur Wärme. Die Verwendung einer indirekten Heizung,um die erforderliche
Wärme bei der Betriebstemperatur von etwa 1000 C zuzuführen, ist kostspielig und zum gegenwärtigen Zeitpunkt
bei einer grossen Tonnagenbasis unpraktisch. Die Anwendung einer direkten Verbrennungsheizung führt ein
grosses Gasvolumen in das Reaktionsgefäss ein, wodurch das im Inneren erzeugte Chloridgas verdünnt und c.ie
Wirksamkeit des Verfahrens herabgesetzt wird. Darüberhinaus verkompliziert der aus der Verbrennung stammende
Wasserdampf die Durchführung der Chlorierreaktionen. Das
Verfahren gemäss der Erfindung minimiert die Menge der
verdünnenden Verbrennungsgase, die in das Reaktionsgefäss oder die Zone des Reaktionsgefässes eintreten, in
der das Abtrennverfahren durchgeführt wird. Dieses Ziel
kann teilweise durch Minimierung der Wärmeerfordernisse während der Abtrennstufe des Verfahrens durch die Verwendung
eines Zweistufenverfahrens,, in welchem die Dehydratisierung,
Kalcinierung und Erhitzung des Erzes auf die Betriebstemperatur in einem Reaktor oder Teil
eines Reaktors durchgeführt wird, erreicht werden. Das Chlorid und ein Reduktionsmittel, z.B. te linienförmige
Kohle ,werden sodann einem zweiten Gefäss oder bestimmten
Teil des ersten Gefässes zugefügt, um die Abtrennstufe des Verfahrens einzuleiten.
1Ts ist möglich, das Erz während des ersten oder Vorerhitzungszeitraums
ohne nachteilige Beeinflussung der während der
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des zweiten oder Abtrennungszeitraums erhaltenen Ergebhisse
teilweise zu reduzieren. Diese teilweise Reduktion verringert weiter- den Wärmebedarf in dem AbtrennungsZeitraum durch Reduktion
des Fe2O-, in dem Erz zu Fe^O^ und FeO und Reduktion
eines Teils des NiO zu Ni, — alles endothermen Reaktionen
— die sonst während des Abtrennungszeltraumes oder der Abtrennstufe hätten durchgeführt werden
müssen. Noch ein weiteres Verfahren zur Verringerung des
Gasflusses während der Abtrennungsreaktionszeit besteht
darin, die Verbrennungsluft für dieses Reaktionsgefäss
oder dessen Zone vorzuerhitzen oder Sauerstoff für die Verbrennung des Treibstoffes zu verwenden. Ein weiteres
Verfahren zur Verringerung des Wärmebedarfs und des auf-, tretenden Flusses der Verbrennungsprodukte während der
Abtrennungsstufe besteht in der Vorerhitzung und Dehydratisierung des Chlorieragens und der Vorerhitzung des
Reduktionsmittels vor dessen Einführung in die Abtrennungsstufe, . .
In der Zeichnung sind die Rotationsofen A und B mit dem Auslassende
des Ofens A und dem Einlassende des Ofens B, die mit dem Gehäuse C in Verbindung stehen, gezeigt. Der Erhitzungsofen
A wird zur Vorerhitzung des nickelhaltigen,
oxidischen Erzes auf vorbestimmte Temperaturen betrieben, während der Rotationsofen B als ein Abtrennofen dient. Da
der Aufbau der Rotationsofen A und B in den meisten Beziehungen gleich ist, sind gleichen Teilen gleiche Bezugsziffern mit Ausnahme der Teile, die einen wesentlichen Unterschied
im Aufbau oder der Funktion aufweisen, verliehen worden.
Die Rotationsofen A und B stellen zylindrische Stahlgehäuse 11 dar, die. mit einem geeigneten feuerfesten Material
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12 ausgekleidet sind. Die Rotationsofen A und B sind mit einem leichten Winkel von der Horizontalen zur Erleichterung
des Flusses des teilchenförmigen Materials von einem Ende zum anderen angehoben. Der Rotationsofen A, der als
Vorwärmofen dient, kann mit inneren Hebern bzw. Regulierstösselr.'
zur weiteren Erleichterung des Flusses des teilchenförmigen Materials durch den Ofen und zur Verbesserung
des Gas-Feststoff-Kontaktes zwischen dem teilchenförmigen Material und der Ofenatmosphäre ausgestattet werden.
Die Motoren 13 werden über die Getriebe 14 betrieben,
die mit den Drehkränzen 15 zur Rotation der Ofen A und B um deren Longitudinalachse eingreifen. Stahlreifen
16, die auf den Gehäusen 11 angeordnet sind und auf Drucklagern 17 gelagert sind, stabilisieren die Rotationsöfen
A und B.
Das Einlassende des Ofens A steht mit dem Heizröhrensystem 18 zum Auslass der Abgase in Verbindung. Der Fluss
dieses Gases kann durch die Klappe 19 geregelt werden. In den Ofen A wird durch den Trichter 20 über den Förderer
21 frisches Erz eingegeben. Das Auslassende des Ofens A steht mit dem Gehäuse C in Verbindung und eine Anordnung
von Ablenkblecheri oder Führungen 22 und 23 dient zum
Transfer vorerhitzten teilchenförmigen Materials aus dem Ofen A zu dem Ofen B. Das Auslassende des Ofens A
ist mit dem Brenner 24 ausgestattet, der Treibstoff und
Luft unter Erzeugung von Hitze zur Vorerhitzung des teilchenförmigen Erzes in Ofen A verbrennt. Es wird darauf
hingewiesen, dass die Verbrennungsprodukte von Brenner 24 im Gegenfluss zu dem Fluss des Erzes durch den Ofen
A fliessen und hierdurch einen wirksameren Wärmeaustausch ermöglichen. Der Brenner 24 kann entweder mit der theoretischen
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Luftmenge oder einem Überschuss eines,freien Sauerstoff
enthaltenden Gases oder mit einem Unterschuss an Sauerstoff unter Erzeugung eines Gases mit einem kontrolliertenReduktionspotential
betrieben werden. Wenn der Brenner unter Reduktionsbedingungen betrieben wird, wird durch
Seitenleitungen Luft an stromabwärts vom Brenner gelegenen Punkten zur Verbrennung der verbleibenden brennbaren Stoffe
in dem Gas zugelassen und hierdurch maximale Treibstoff Wirksamkeit erzielt.
Das Einlassende des Ofens B steht mit dem Gehäuse C in Verbindung und vorerhitztes Material aus dem Ofen A wird
dem Ofen B. über die Führungen 22 und'23 zugeführt. Kontrollierte
Mengen an Chloriden, xlie vorerhitzt und dehydratisiert
sein können, aus Trichter 25, werden mit vorerhitztem Erz über den Schraubenförderer 26 und die
Führung 23 vermischt. In gleicher Weise wird teilchenförmiges
kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel dem Erz und dem Chlorid aus 27 über Schraubenförderer 28 und
Führung 23 zugemischt. Das Gemisch an vorerhitztem Erz,
Chlorid und teilchenförmigen!, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel wird auf Reduktionstemperaturen in Ofen B durch
Verbrennung von Treibstoff und freien Sauerstoff enthaltendem Gas in Brenner 29 gehalten. Der Brenner 29
wird derart betrieben, dass die Atmosphäre innerhalb des Ofens B gegenüber MiekelChlorid reduzierend und im
wesentlichen gegenüber Eisen(lI)Ch.lorid nicht reduzierend wirkt. Die Verbrennungsprodukte des Brenners 29
fHessen im Gleichstrom mit dem Gemisch aus vorerhitztem
Erz, Chlorid und teilchenförmlgem Reduktionsmittel. Der
Gleichstromfluss der Verbrennungsprodukte von Brenner stellt ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung dar, da
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jegliches Chlor oder Chlorwasserstoff, das durch die Zersetzung des Alkalimetallchlorids, Erdalkalimetallchlorids
oder Eisenchlorids erzeugt wird, nicht sofort aus dem Ofen entfernt, sondern in dem Ofen B ausreichend lange zur Förderung
der Abtrennreaktionen verweilen gelassen wird. Das Auslassende des Ofens B steht mit dem Gehäuse JO in Verbindung,
das als ein Heizröhrensystem mit Klappe 31 und als ein Auslasstrichter über das Ventil 32 wirkt.
Im Betrieb wird frisches nickelhaltiges, iateritisches Erz vom Trichter 20 in den Ofen A über den Schraubenförderer
21 eingegeben, und auf eine Temperatur von zumindest etwa 850 C während dessen Förderung durch Ofen A im
Gegenßtrom zu den durch den Brenner 24 erzeugten Verbrennungsprodukten
vorerhitzt. Das vorerhitzte Erz wird von der Führung 22 zu der Führung 23 entlassen, während kontrollierte Mengen an Chlorid und teilchenförmigen!, kohlenstoffhaltigem
Reduktionsmittel, die vorteilhafterweise auf eine ' Temperatur bis zu 11000C vorerhitzt sind, der Führung 23
oder dem Rotationsofen direkt zugeführt werden. Das Gemisch aus vor erhitztem Erz, Chlorid und teilchenförmigen!,
kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel wird, in den Ofen B eingeführt, wo eine schwach bis stark reduzierende
Atmosphäre und eine Temperatur zwischen etwa 90O0C und 10500C, z.B. zwischen 920°C und 10200C aufrechterhalten
vrird. Der Brenner 29 wird von neutral bis stark Reduzierenden, in Abhängigkeit von der Menge an festem
kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel betrieben, welches ---.Ki vorteilhaftesten für das behandelte teilchenförmige
Erz -ngewondt wird. Treibstoff, freie Sauerstoff enthaltende
Gase und Chloride können an einer Vielzahl von entl-ui«; der; Trennungsofens zur Erzeugung
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gleichmässiger Temperatur-, Reduktionspotential- und
€hlorierpotentialprofile innerhalb des Trennungsofens injiziert werden. Die Verbrennungsprodukte des Brenners
29 treten im Gleichstrom mit dem Erz, Chlorid und teilchenförmigen,
kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel durch den Ofen B hindurch und werden zu dem Gehäuse 30 geführt,
um durch die Klappe 31 ausgelassen zu werden. Das Gemisch
aus Erz, Chlorid und festem, kohlenstoffhaltigem Material, wandert durch, den Ofen B zu dem Gehäuse 10
'wo es über das Ventil 32 zu Vorrichtungen zur Kühlung
des Gemisches aus Erz, Chlorid und festem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel unter nichtoxidierenden Bedingungen
geführt wird.
Ein wichtigen Kerkmal der Erfindung stellt das Vorerhitzen
des nickelhaltigen, oxidischen Erzes auf eine Temperatur .von; zumindest etwa 850 C in einer Atmosphäre
dar, die gegenüber dem nickeloxid nichtreduzierend bis teilweise reduzierend ist, bevor dem Erz Chloride und
Reduktionsmittel zugeführt werden. Vorzugsweise wird das Erz auf eine Temperatur zwisshen etwa 920 C und 10000C
vorerhitzt. Das Verfahren kann gemäss der Erfindung so durchgeführt
werden, dass man auf niedrigere oder höhere Temperaturen, bevor_ die. Zusätze der Chloride und der festen,
kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel erfolgen, vorerhitzt, wobei jedoch entweder niedrigere Hi ekel ausbeuten unri/odor
niedrigerh-:ltige Konzentrate (z.B. weniger-als etwn 6 f·
Nickel) und/oder grö'ssere Reagenzverlunte und ein grösserer
Treibstoff verbrauch auftreten. Wenn äsr- Erz ->uf eine
niedrigere T^inper^tur vororhitzt wir;1, murr·. ineLr Treibstoff
für άτ Erreichen der erforderlichen Batriebstemperatur
verbrannt werden, und es zersetzen sich Hennen dos
lo, riivl die" ^rtf^rmlren Zer.^ptsun^
309833/093S
werden aus dem Ofen ~jor eier Teilnahme an den Abtrennreaktionen
ausgeführt, wodurch sowohl die nickelgewinnung als
-1UcIi der Gehalt de? Konzentrate«? verringert und die Chloridveriuste
erhöht werden. Höhere Vorerhitztemper."türen können
dadurch schädlich sein, dnss eine SliVcerung den Erzes erfolge,
wodurch der Feststoff-Feststoff- und Gas-Feststoffüortnlrt
weniger wirksam wird und die L'lisil-ren des Auftreten
ρ von Γ! eviction en, die die Hickelworte in einer: hochfeuerfesten
Zustand versetzen, erhöht vrerder. Die Vcrerhitsimg
auf Tcmperatur~n ir.rierh-ib rlor vorntch^nd "n^egetenen
Bereiche o*>tliiert den ri'rei"b?tcffvar'?r^tioh, insbesondere
vrenn in cletii Ofen Λ ein Cegenstromsasfluss -rnge-T-j^ndt
wird. F,& ist vorteilhaft, inches on der ο bsi. den "rzcn
mit höliorcrn "isengehalt (?3 bis ^5 ?■>
Fe), eine teilvjeise
Reduktion des ^isenoziides üu Fo^On or.er FeC im Cfen Λ uncer
Verringerung der endothertren HeaktionsT-rlrrne durchzuf*".liren,
die andernfalls dem Ofen B zugeführt vrerden müsste. TJie vorstehend erörtert, führen ein höherer I-Prmefcedrrf
und nachfolgende höhere Gasflüsse im Ofen 3 zu
schlechteren ^gebr.isse. Das Heduk'oion^potpntial im Ofen
A sollte nicht so ho el: sein, um mehr ?ls "etT.-Ta 50 ?■ des
Nickels zu reduzieren, da son^b schlechtere !Ticl-:elausbeuten
nach der Behandlung im Ofen 3 erhalten vrerden.
!lach der Vcrerhitzunj des nickeihaltigen, oxidischen
Plrzes '.;ird zumindest ein Chlorid eines Elementes der
Gruppe IA oder 2A oder Eisenchlorid und ein teilehenförmiges,
festes, kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel gründlich mit dem vorerhitzten Erz vermischt und das
Gemisch wird bei einer Temperatur zwischen etwa 920 C
und 10500C in einer Atmosphäre gehalten, die im x«7esentlichen
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- Ill- -
gegenüber Nickelchlorid reduzierend und im wesentlichen
gegenüber Eisen(II)Chlorid nicht reduzierend ist. Das
Chloridreagenz wird dem Erz in Mengen, auf Gewichtsbasis, zwischen etx-ra 3>
% und 12 %, vorzugsweise in Mengen zwischen
etwa Λ % und 8 % zugegeben. Bs können jedoch kleinere
Mengen an Chlorid zugefügt werden, worunter die Nickelgewinnung leidet. Das Chlorid kann ""in Mengen, die etwa
12 ?3 übersteigen, zugefügt werden, v/ob ei jedoch die durch
erhöhte nickelgewinnung erzielten Vorteile durch die Erzeugung von Konzentraten niedrigeren Gehaltes und durch
erhöhte Reagentienkosten ausgeglichen werden. Die besten
Ergebnisse bezüglich der nickelgewinnung und des Gehaltes der Konzentrate" werden bei Zusatz von Chloriden in
Mengen von zwischen etwa 4 und S ^ zu dem vorerhitzten,
nickelhaltigen, oxidischen Erz erhalten. Aus den gleichen
Gründen werden feste, kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel, wie Koks, Kohle, Holzkohle, Treibstofföl, Holz und
Lignin dem vorerhitzten,nickelhaltigen, oxidischen Erz
zugefügt und hiermit vermischt. Um in Bezug auf die !■Tickelgewinnung und den Konzentrationsgrad die besten
Ergebnisse zu erhalten,wird das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel
vorzugsweise dem vorerhitzten Erz in Mengen von zwischen etwa 0.5 und 12 Gew. ?>
des getrockneten vorerhitzten Erzes hinzugefügt.
Wie bereits vorstehend angeführt, wird das Gemisch aus vorerhitztem Erz, Chlorid und festem, kohlenstoffhaltigen
Reduktionsmittel, bei einer Temperatur zwischen etwa 95O°C und 10500C in einer Atmosphäre gehalten, die gegenüber
Hiekelchiorid reduzierend und gegenüber Eisen(ll)
Chlorid im wesentlichen nicht reduzierend ist. Das Gemisch
wird vorzugsweise auf einer Temperatur zwischen etwa 970 C und 1020 C gehalten, um eine hohe Nickelgewinnung und
hochkonzentrierte Konzentrate bei gleichzeitiger Minimieruriii
der mechanischen Schwierigkeiten in Verbindung mit der Verklebung bzw. inhaftung und einer Minimierung
den Treibstoffverbrauchs sicherzustellen. Unter diesen Bedingungen wird zumindest etwa 75 % und in den meisten
Fällen etwa Co * oder mehr des Nickels in dem Erz von dem
gasförmigen Zustand zu dem metallischen Zustand reduziert
und Vir.rm ^u? dem Erz durch magnetische Trennungsverfahren
oder nach geeigneter Aktivierung der ausgefällten Metallvrerto,
durch Flotationstechniken, abgetrennt werden. Obwohl die Zeitdauer, während der das Gemisch bei diesen Temperaturen
gehalten wird, von Erz zu Erz variieren kann, wurde gefunden, dass in den meisten Fällen Verweilzeiten zwischen
etwa 1/2 Stunde und 2 Stunden, normalerweise ausreichen, um eine Nickelgewinnung von zumindest etwa 75 $ sicherzustellen.
Der gasförmige Fluss aus der zweiten Reaktorstufe kann
in einem herkömmlichen Nasswäscher zur Entfernung von HCl, FeCl0 und jeglicher Nickelchloridspumn aus dem Gas gereinigt
werden. Die Lösung kann mit einer Base, wie Kalk, neutralisiert
und die Kaleiumchiorid- Eisenchloridlösung getrocknet
und für die T.iiederverwendung zurückgeführt werden.
Alternativ könnte die Lösung mit reduziertem Erz neutralisiert werden.
TJm dem Fachmann eine bessere Würdigung der- Verfahrens gemäsr?
der Erfindung zu ermöglichen, werden die nachstehenden veranschaulichenden Beispiele angeführt;
".!τι Gem.! sch nun Indonesischem Erz von der Insel Sulawesi
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wurde bei 1OOO°C in Luft während 6 Stunden kalciniert,
um alles strukturell gebundene Wasser.zu vertreiben. Das kalcinierte Erz wurde anschliessend bei Raumtemperatur
mit 6 Gew.$ (granulärem) CaCIp und 12~# Koks (82 % C)' auf
einen Wert kleiner als 0.32 mm (-48 mesh) vermählen. Dieses
Gemisch wurde sodann mit einer Geschwindigkeit von 1.2 kg/h in einen äusserlich beheizten Rotationsofen eingegeben.
Beim Durchtritt durch den Ofen wurde das Erzgemisch auf 98O0C bis 10000C bei einer Verweilzeit oberhalb
940°C von einer Stunde erhitzt. · '
Der Ofen wurde kontinuierlich mit.einem gasförmigen Gemisch
aus HgO,COp und Np im Gleichstrom ausgeblasen.
Verschiedene Ansätze wurden bei verschiedenen Gasflussgeschwindigkeiten durchgeführt. Das Produkt wurde· auf Raumtemperatur abkühlen gelassen und anschliessend auf eine
Grosse vermählen, die durch die lichte Maschenweite von
0.074 mm (200 mesh) hindurchgeht, und bei 4800
Gauss in einem Davis-Rohr magnetisch getrennt. Die nachteiligen Wirkungen von hoh-en Gasflussgeschwindigkeiten werden
durch die in Tabelle I zusammengefassten Ergebnisse bestätigt.
Die Plussgeschwindigkeiten un,d Zusammensetzungen der
simulierten Verbrennungsgase waren zur Simulierung von
Ein- .. Stufen-^Versuch A) und von zwei Stufen-Trennungsbedingungen
(Versuch B) verschieden.
Versuch Gasflussgeschindigkeit Eingeführte Gaszusammen-Mol/kg Erz" * setzung %
. QOn. H^O- N„
A ... . ; 29 12. 13 75
B , 10 ■; 35 . 19 46
■ ■ - * - 17 -
3Q9833/093 5
Indonesiches Erz |
100 | 1. | 72 | |
kalciniert (10000C) | 6 12 |
1. | 85 | |
to €·» O |
CaCl2 Koks Produkt des |
|||
m> | Versuchs B | 97.2 | ||
ca «n |
getrenntes Erz | 16.0 | 1 | .88 |
magnetische Frak tion |
81.2 | 9 | .6 | |
nichtmagnetische Fraktion |
0 | .36 | ||
20.4 54.8 14.4
5. | 1 | 1 | .8 | 98. | 8 | 92 | .4 |
83. | 0 | 41 | .1 | ||||
15. | 8 | 51 | .3 |
- 17 -
Gewichts- Materialprobe % Verteilung fo2 £
prozent1 Ni Co Fe MgO SiO3 C Cl Ni Co Fe ^
1.72 0.05 20.4 14.6 31.7 — — Jjj
22.0 100 100
61.8 öl.7 V.
- 18 -
Portsetzung Tabelle I
Gewichts- ;
prozent1 Ni
Co
Fe
MgO
SiO,
Cl
Ni
Co
Fe
Produkt des
Versuchs A
getrenntes Erz 102.0
magnetische Frak-ω
tion 14.0
cd nichtmagnetische
α> Fraktion 88.0
1.78
9.9
0.48
21.0 47.0 16.9 2.4 1.2 98.0
74.9
23.1
5
V |
ο
CJ) |
|
97. | 9 |
Ul
ϊ |
29, | 6 | 1 |
67. | ||
^Bezogen auf das Gewicht des kalcinierten Erzes Menge des Ni, Co, und Fe-in dem kalcinierten Erz, die sich in den genannten Fraktionen zeigt.
- 19 -
Durch Vergleich der Verteilung des Nickels in den magnetischen Fraktionen bei den Versuchen A und B wird
offenbar, dass eine grössere Nickelwiedergewinnung durch eine Minimierung der Gasflussgeschwindigkeiten ohne
wirkliche Verringerung des Gehaltes des Konzentrates erreicht wird, wie sich an den Nickelwerten der magnetischen
Fraktionen in Versuch A und B zeigt.
Dieses Beispiel bestätigt, dass ein Teil der in den oxidischen Erzen vorhandenen Nickelwerte ohne wirkliche Veränderung
der Nickelwiedergewinnung vorreduziert werden kann. In diesem Beispiel wurde ein oxidisches Erz mit I.65
Nickel, Ö.J> fo Kobalt, 29.7 $ Eisen, ID.9 # Magnesia, 2kA Jl
Kieselerde und 1.68 % Chrom verwendet. Im Versuch C wurde
das Erz bei 10000C in einer Atmosphäre, die einem CO : CO2
Verhältnis von 1 : 4 äquivalentes Reduktionspotential aufwies, unter Reduktion von etwa 17 % der Nickelwerte und
zur Vertreibung alles strukturell gebundenen Wassers, unter Erhaltung von .99 % äes Eisens in dem oxidischen Zustand^
vorreduziert. Das Erz für Versuch D wurde bei 10000C
zur Vertreibung jeglichen strukturell gebundenen Wassers kalciniert. Bei Versuch C wurde das heisse, teilweise reduzierte
Erz in die Trennungszone eingegeben, wo 3 $ Koks und 5 % Kaliumchlorid, beide bezogen auf das Gewicht des
reduzierten Erzes, dem Erz zugefügt und das Gemisch bei 1000 C während 1 Stunde gehalten wurde. Der Versuch D wurde
unter gleichen Bedingungen mit der Ausnahme, dass 5 % Koks mit 5 $>■ Kale ium chi or id dem heissen kalcinierten Erz
' - 20 -
309833/0926
zugeführt wurden, durchgeführt. Das gekühlte Erz aus beiden
Versuchen wurde gemahlen, so dass es duch eine lichte
Maschenweite von 0.044 mm (325 mesh) hindurchtrat, und die
magnetischen Konzentrate wurden durch hassmagnetische Trennung in einem Davis-Rohr bei 4800 Gauss gewonnen. Die Ergebnisse
der Versuche C und D sind in Tabelle II zusammengefasst. - - -
C D |
Magnet Gew.^1 |
Tabelle II | Konzentratprobe Ni ■. % Fe |
58 64 |
.1 .4 |
Nickelwiedergewin nung % |
|
22.8 22.2 |
is ehe ί |
.75 | 89.3 90.1 |
||||
Versuch Versuch |
7- 8 |
||||||
bezogen auf Gewicht des reduzierten oder kalcinierten Erzes·.
Dieses Beispiel bestätigt, dass höher konzentrierte Nickelkonzentrate
aus Erzen mit niedrigeren Eisengehalten selbst dann, wenn die Nickelgewinnung im wesentlichen konstant
bleibt,gewonnen werden.
Drei verschiedene Erze mit Analysenwerten von 14.5 % Pe,
21.3 % Fe und 33. % Fe, die jeweils etwa 1.7 % Nickel enthielten,
wurden zuerst in Luft bei 975 C zur Entfernung jeglichen strukturell gebundenen Wassers kalciniert. Das
heisse Kalciniermaterial wurde sodann in den Trennofen
- 21 -
309833/0936
eingeführt, bei 98O0C bis 10200C gehalten und
CaCIp (granular) und gemahlener Koks (kleiner 0.32 mm
^/""-48 mesh_7) zugefügt während im Gleichstrom
ein C0p-H20-N2 Gasgemisch über das Erz geführt wurde.
Nach einer Reaktionszeit von einer halben Stunde bei 98O0C bis 10200C wurde das abgetrennte Erz auf Raumtemperatur
abgekühlt, vermählen, dass es durch eine lichte Maschenweite von 0.044 mm (325 mesh) hindurchtrat
und bei 4800 Gauss nassmagnetisch getrennt. Die Versuehsbedingungen, Gehalte und die Wiedergewinnungswerte sind in Tabelle III zusammengefasst.
- 22 -
309833/0935
Gewichts-Prozent1
Analyse
Ni
Co
Fe
Cl
Verteilung
f/
Ni
Co '
Fe
Versuch Ξ Gasfluss3
3 Mol
2 KoI 7 Mol
1H2OAs N2Ag
oußtralxsches Erz |
ch | 100 | 1.65 | 0.15 | 14.5 | |
kalciniertes Erz |
5.7 5.7 |
1.72 | 15.1 | |||
ό to co |
Koks : · '■ '. , | |||||
ο | Getrenntes | Erz | 100.1 | |||
(O | Erz(Ϊ020 C) | Erz | 6.5 | 1.68 | 13.6 | |
**» ©r* |
■ magnetisch | 93.6 | 21.8 | 40.1 | ||
nieht.niagnetis | 0.29 | 11.8 | ||||
Versuch, F | 4 Mol | |||||
Gasfluss^ | 2 Mol | 5 Mol : N2Ag |
||||
100 · | 1.72 | 0.05 | ||||
indonesisches | 1.85 | 20.4 | ||||
lcalciniertes | 22.0 | |||||
4.6 54.4
::oks
12
61.8
81.7
3.7 0.7
6.8
Sl.7
98.4
82.3.
16.1
16.1
90.2
17.3
,72.9
N) CO O
Fortsetzung Tabelle III
Getrenntes Erz C970 C |
Gewichts prozent1 |
Ni Co | Analyse Gew.£ | Mol /Ir er |
33.1 | Verteilung | 61.8 | 81.7 | f | |
magnetisch | 97.2 | 1.88 | Fe MgO | 35.5 | SiO2 C Cl Ni Co | Fe | ||||
• | nichtmagnetis ch | 16.0 | 9.6 | 20.4 | 5.1 1.8 98.8 | 0.4 0.3 99.1 | 92.4 | |||
Versuch G | 81.2 | 0.36 | 54.8 | 83.Ο | 82.1 | 42.1 | ||||
Indonesighes | 2 Mol co2/kg |
3 Mol 4 H0OAg N, |
14.4 | I5.8 | I7.O | 51.3 | ||||
kalciniertes Erz | C. | C. t 1.77 |
35.7 | |||||||
CaCl2 | 100 | I.90 | 58.4 | |||||||
Koks | 7.4 | 25.0 | 100 100 | 100 | ||||||
getrenntes | 7.4 | |||||||||
O | Erz (980 C) | |||||||||
(D | magnetisch | 98.1 | I.92 | |||||||
«»> | nichtmagnetisch | 26.0 | 6.0 | 98.6 | ||||||
72,1 | Ο.45 | 42.8 | ||||||||
O
(O |
50.8 | |||||||||
*** ρ bezogen auf das Gewicht des kalcinierten Erzes
m , bezogen auf das Gewicht des in dem kalcinierten Erz enthaltenen Ni, Co und Fe.
^ Gasflüsse bezogen auf das Erzgewicht
^ Gasflüsse bezogen auf das Erzgewicht
- 24 -
CO O CD
Dieses Beispiel bestätigt, dass Koks oder Kohle als
Reduktionsmittel und GaCIp, NaCl, FeCl« oder ein Gemisch
dieser Stoffe als Chlorierungsagens verwendet werden können. Dieses Beispiel zeigt ebenfalls, dass
selektiv vorreduziertes hoch eisenhaltiges Erz zur Wäsche der Abgase verwendet und in das Verfahren als, Chlorierungsagens
wieder zurückgeführt werden kann. .:
Alle Proben waren zwischen 9500C und 10000C vor dem.
Zusatz von Chlorid und Reduktionsmittel vorerhitzt und wurden bei diesen Temperaturen während einer Stunde
gehalten.
Die Mengen der verwendeten Reduktionsmittel und.Chloride
und die Versuchsergebnisse sind in Tabelle IV zusammengefasst.
308833/0935
- 25 Tabelle IV
,j Reductions
mittel 1
mittel 1
Koks Kohle
Chlorier
agens
magnetisches Konzentrat
CaCl^ NaCl
Gew. % % Ni % Pe
fo Nickelgewinnung
nichtmagnetische Stoffe1
% Nl
Erz-probe
1.72^ Ni, 16Af0 Pe, 4.6^ MgO,
SiO0, 3.
Al2O3
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
4.0
4.0
5.0
5.0
4.0
5-0
5.0
5.3
1 .85
2.0
2-S
I.85
I.85
4.0
4.8O
5.82
2.0
2.92
9.6 | 15.2 |
13.1 | 13.2 |
5.1 | 27.5 |
6.6 | 20.8 |
7.7 | 18.4 |
6.6 | 20.8 |
6.4 | 17.O |
Erzprobe : 1.72^ Ni, 29.2^ Pe, 11 Af MgO, 26.2$ SiO,
5.0
5.0
2.5
2.5
5.0
2.5
2.5
2.5
2.5
4.0
2.5
4.0
21.6
20.5 11.0 12.1 10.5
l·9 8.5
15.8 14.8 14.9
60.6 54.I 69.4
66.3 49.3 83.9
5 3 1
75.3
91.1
88*.7 88.7 79.3
0.24
0.27 0.25 0.26
0.46
bezogen auf das Erzgewicht
selektiv reduziertes hoch eisenhaltiges Erz, verblasen mit HCl
- 26 -
Claims (1)
- P at entansprüohein einer Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre, die ein, einem Kohlenmonoxid zu Kohlendioxidverhältnis von 1 ; 2 bis 4 : 1 äquivalentes Reduktionspotential aufweist . zur Erzeugung metallisierter Teilchen mit einem überwiegenden Teil der Nickelwerte hierin konzentriert erhält und die metallisierten Teilchen gewinnt.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man kontrollierte Mengen an teilchenförmigen!, kohlenstoffhaltigem Material dem vorerhitzten Erz zufügt.j5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man -das Chlorid dem Erz in Mengen, bezogen auf Gewichtsbasis, von j ,J bis 12 <fo und das teilchenförmige, kohlenstoffhaltige Material in Mengen, bezogen auf Gewichtsbasis,von 0.5 ';'■> bis 12 c,l zufügt.30983 3/093 S " 27 "4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis j5> dadurch gekennzeichnet, dass man das Erz während der Vorerhitzung teilweise reduziert.5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das Chlorid dehydrat isiert.6. Verfäiren nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzei chnet, dass man dieAbgase der Erhitzung in einer Reduktionsatmosphäre zur Wiedergewinnung der enthaltenen Chloride behandelt und die wiedergewonnenen Chloride als Chloride verwendet.7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man das Gemisch aus Erz und Chlorid auf einer Temperatur von 9200C bis 10200C hält.8. Verfahren nach Anspruch 1, das kontinuierlich betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass man ein niekelhaltiges, oxidisches Erz kontinuierlich in eine Vorerhitzungszone in einem Rotationsofen einführt,der auch eine Trennungszone aufweist, wo es auf eine Temperatur oberhalb 850 C erhitzt und sodann in die Trennungszone gefördert wird, in die man kontrollierte Mengen des teilchenförmigen,festen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels und des Chlorids einführt und vermischt, und das Gemisch bei einer Temperatur von 9000C bis 11000C in der wasserstoffhaltigen Atmosphäre hält, das behandelte Erz, das die-'metallisierten Teilchen aus der Trennungszone enthält, kontinuierlich auslässt und die metallisierten Teilchen aus dem ausgelassenen Erz wiedergewinnt.309833/0935Leerseite
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