DE2338937B2

DE2338937B2 - Verfahren zur chemischen enteisenung von hartmaterialien

Info

Publication number: DE2338937B2
Application number: DE19732338937
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 5216 Niederkassel; Feder Ernst Dr. 5210 Troisdorf Falkenhain
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1973-08-01
Filing date: 1973-08-01
Publication date: 1976-07-15
Also published as: AT336899B; ATA624274A; DE2338937A1; GB1464990A; CH608773A5

Description

Hartmaterialien wie Korundkörnungen oder -stäube weisen nach der Zerkleinerung, Vermahlung und Klassierung einen mehr oder weniger großen Eisenanteil auf, der z. B. bei der Herstellung von Schleifscheiben oder sonstigen keramisch gebundenen Körpern störend ist. Dieser Eisenanteil wird bei Körnungen zum Teil durch magnetische Enteisenung entfernt. Bei Feinkörnungen und Stäuben ist jedoch die magnetische Enteisenung nicht möglich.

Die Enteisenung erfolgt dann auf chemischem Wege mittels etwa 20%-iger Salzsäure in Chargenbetrieb. Es werden allgemein zwei bekannte Verfahrensweisen durchgeführt, welche wie folgt am Beispiel des Korunds erläutert werden können:

1. Enteisenung durch Auswaschen in kochender
Salzsäure

Bei diesem Verfahren wird 18 Gew.-%ige Salzsäure in emaillierten dampfbeheizten Kesseln zum Kochen gebracht. Das Korundgut wird in die kochende Säure eingerieselt. Der Enteisenungsprozeß dauert 2 Stunden. Anschließend wird das Korund-Säuregemisch in einen Dekantierbehälter aus Kunststoff entleert. Durch 7- bis 8maliges Auswaschen mit Frischwasser und Dekantieren wird die Säure entfernt. Der ausgewaschene Korund wird dann in Trockenhorden gefüllt und in dampf- oder gasbeheizten Umlufttrocknern getrocknet.

Die Enteisenung ist bei diesem Verfahren durch die kochende Salzsäure sehr wirkungsvoll. Das Verfahren erfordert jedoch sehr viel Handarbeit und ist sehr zeit- und kostenaufwendig. Außerdem ist es sehr schwierig, die Brüden der kochenden Säure restlos zu neutralisieren. Ein weiteres Problem tritt beim Abgießen der Säure bei dem Dekantieren dadurch auf, daß zeitweise starke Säurestöße auftreten, deren Neutralisierung technisch schwer zu beherrschen ist. Sowohl die Neutralisierung der Brüden als auch die Säureableitung in das Abwasser werfen erhebliche Probleme für den Umweltschutz auf.

2. Enteisenung in kalter oder auf etwa 60⁰C
erwärmter Salzsäure

Bei diesem Verfahren wird der Korund in Kunststoffbehälter mit kalter oder etwas erwärmter Salzsäure gegeben. Der Auswaschprozeß erfolgt durch einen elektrisch betriebenen Rührer. In dem gleichen Behälter erfolgt die Auswaschung mit Wasser durch wiederhohes Rühren und anschließendes Absetzen unter mehrmaliger Erneuerung des Wassers.

Nach Beendigung des Waschprozesses muß der Korund durch Auspumpen oder von Hand aus den Waschbehältern entfernt und in Trockenhorden gefüllt werden, worauf weitere Trocknung in Trockenofen erfolgt. Auch dieses Verfahren erfordert viel Handarbeit.

Der nach dem gesagten vorhandene Bedarf nach einem kontinuierlich betreibbaren Verfahren zur Enteisenung von Hartmaterialien wurde jedoch dadurch erschwert, daß diese Materialien durch ihre Härte und durch ihre durch die Art der Mahlung bewirkte Schleiffähigkeit eine starke Erosion aller mit ihnen in Berührung kommenden Aggregate bewirken.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Enteisenung von Hartmaterialien in Form von Körnungen oder Stäuben durch Bewegen der Materialien in wäßriger Salzsäure, anschließendes Auswaschen der Säure und Trocknen der Hartmaterialien, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hartmaterialien in wäßriger Salzsäure bewegt und nach Enteisenung dem Enteisenungskessel als wäßrig-salzsaure Suspension im kontinuierlichen Strom entnommen werden, als Suspension durch mindestens zwei hintereinander angeordnete, mit Frischwasser gespeiste Klärzyklone geführt, durch ein kontinuierlich arbeitendes Filter vorentwässert und unter Durchleiten durch eine Trockenvorrichtung getrocknet werden.

Demgemäß erfolgt eine Vollklärung der Suspension von Hartmaterialien mit Hilfe der Klärzyklone derart, daß in lediglich zwei hintereinander geschalteten Klärzyklonen die gesamte Salzsäure entfernt wird, ohne daß Verluste der wertvollen feinen Kornanteile auftreten.
Nach dem bekannten Stand der Technik, insbesondere nach H. Trawinski: »chemie-anlagen + verfahren«, Heft 4, Seiten 67 bis 71, und Heft 5, Seiten 84 bis 93 wird auf Hydrozyklone jedoch als Mittel zur Klassierung, d. h. zur Auftrennung der Kornfraktionen von Schleifmitteln ohne Austausch der suspendierenden Phase (Seite 86, links ab Mitte) verwiesen, während bezüglich der Klärung einer Suspension auf bessere Wirkung von Zentrifugen (Seite 67, rechts) und bekannten, sogenannten Klärern oder Filtern verwiesen wird, so daß die Ausführung des vorliegenden Verfahrens mit Hilfe verwendeter Hydrozyklone als erschwert oder nicht ausführbar anzusehen war.

Als Hartmaterialien bzw. Hartstoffe oder Hartmineralien werden dabei natürliche und insbesondere durch Schmelzprozesse hergestellte Materialien mit der Mohs'schen Härte 7 bis 9, welche unter anderem als Schleifmaterialien eingesetzt werden, wie beispielsweise die verschiedenen braunen und weißen Korundarten, Siliciumcarbid, in Sonderfällen auch Zirkonkorund, Granatminerale u. a. verstanden.

Im Gegensatz zum konventionellen Verfahren werden bei dem vorliegenden Verfahren im allgemeinen die Hartmaterialien vor der Enteisenung nicht in die einzelnen Kornfraktionen getrennt.

Die Suspension der körnigen Hartmaterialien kann demgemäß Korngrößen von etwa 2 μσι bis hinauf zu 500 μπι enthalten.

Es ist jedoch nach dem Verfahren auch möglich, Teilfraktionen oder bereits fertiggetrennte Kornfraktionen zu enteisenen.

Die Enteisenung kann mit etwa 20%iger kalter oder gegebenenfalls mit auf bis zu 70⁰C erwärmter Salzsäure erfolgen. Es wird bevorzugt, die aus z. B. säurebeständigem Kunststoff wie Hart-PVC gebauten Enteisenungskessel trichterförmig auszubilden und die Suspension am Boden zu entnehmen. Die Rührung kann an sich mit beliebigen Rühraggregaten erfolgen. Eine indirekte Rührung z. B. durch Bewegung mittels Druckluft ist jedoch wegen der Erosionsgefahr vorteilhaft. Hierbei kann die Druckluft direkt von unten in den Kessel eingeleitet werden oder eine Umwälzung der salzsauren Suspension dadurch erfolgen, daß ein Teil der Suspension über einen Rohransatz entnommen und durch Druckluft oder mittels einer mit Druckluft getriebenen Mammutpumpe in den Kessel zurückgeleitet wird.

Es ist möglich, hinter den Enteisenungskessel einen ebenfalls in entsprechender Weise gerührten Vorratsbehälter anzuordnen.

Es ist ebenfalls möglich, zwischen Enteisenungskessel und Zyklone einen Absetzbehälter einzuschalten, in dem ein Teil der von Hartmaterialien freien Salzsäure entnommen werden kann. Es werden jedoch bevorzugt zwei Enteisenungskessel verwendet, wobei in einem die Enteisenung durchgeführt wird, während aus dem anderen, in dem die Enteisenung beendet ist, die Zufuhr zu den Klärzyklonen erfolgt. Auf diese Weise wird die gesamte Salzsäure verdünnt und stetig ohne Säurestöße abgeführt und kann leicht vor der Einleitung in das Abwasser neutralisiert werden.

In den Enteisenungskessel werden die gemahlenen Hartmaterialien im allgemeinen stetig eingerieselt und sind nach einer Umwälzdauer von etwa 2 Stunden bzw. bei erwärmter Salzsäure in kürzerer Zeit enteisent.

Die salzsaure Suspension von gekörnten Hartmaterialien kann an sich auf beliebige Weise durch eine Rohrleitung dem ersten Klärzyklon zugeführt werden. Hierbei werden jedoch indirekt wirkende Pumpeinrichtungen bevorzugt. Beispielsweise können dies Schlauchpumpen sein. Es ist jedoch ebenfalls möglich, auf die beschriebene Weise mit Druckluft die Förderung vorzunehmen oder durch oberhalb der Rohrleitung angeordnete, wechselseitig arbeitende Vakuumkammern die Suspension auf die gewünschte Höhe zu fördern.

Vor dem Einlauf der Suspension in die Klärzyklone über eine Dosiervorrichtung, beispielsweise eine Dosierdüse, erfolgt die Zufuhr von abgemessenen Mengen von Frischwasser, wobei gegebenenfalls zusätzlich Frischwasser seitlich in die Zyklone eingeführt werden kann.

Die Zufuhr der Suspension in die Zyklone erfolgt üblicherweise tangential, die Abführung der entsäuer ten Suspension an deren Boden, wobei im allgemeinen das abzuführende salzsaure Wasser aus dem Zentrum des Zyklons mit einer Rohrleitung entnommen wird.
Überraschenderweise erfolgt bereits in dem ersten Zyklon eine sehr weitgehende Entfernung der vorhandenen Säure, sowie eine einwandfreie Trennung von abzuführender salzsaurer Lösung und Suspension der gekörnten Hartmaterialien, so daß praktisch Verluste selbst bei Feinanteilen nur geringfügig auftreten.

ίο Zur Entfernung restlicher Mengen Säure wird im allgemeinen ein zweiter gleichartig arbeitender Zyklon vorgesehen. Die aus dem ersten Zyklon entnommene Menge der Feststoffsuspension wird im allgemeinen über eine Dosiervorrichtung z. B. eine Dosierdüse reguliert.

Es ist möglich, insbesondere aus Sicherheitsgründen, einen dritten Zyklon vorzusehen.

Zur verbesserten Trennung und beschleunigten Sedimentation der Feststoffe können den Zyklonen Flokkungsmittel zugeführt werden. Beispielsweise eignen sich hierzu nicht-ionogene oder schwach ionogene polymere Substanzen mit Molgewichten im Bereich von 500 000 bis etwa 15 000 000. Unter anderem haben sich solche auf der Basis von Kohlenhydraten sowie Polymerisaten oder Copolymerisaten des Akrylamids in Mengen von etwa 0,2 bis 5 g/m³ Suspension bewährt.

Die den letzten Zyklon säurefrei verlassende Feststoffsuspension wird wiederum unter Steuerung der Menge auf ein kontinuierlich arbeitendes Filter geleitet.

Hierfür werden drehbare Filter bevorzugt, wie Drehzellenfilter, Planfilter oder andere Filter mit kontinuierlicher Abnahme oder Abstreifung der abfiltrierten Feststoffe.
Im Gegensatz zu konventionellen Verfahren verbleibt hierbei im Produkt nur eine Restfeuchte von im allgemeinen 10 bis höchstens 15%.

Die weitere Trocknung erfolgt zweckmäßig unter Durchleiten durch eine direkt oder indirekt beheizte Trockenvorrichtung, beispielsweise mittels eines Stahltrockenbandes, einer beheizbaren Förderrinne oder entsprechender kontinuierlich arbeitender Trockenapparate.

Das Verfahren ist in der Zeichnung näher erläutert. Hierin bedeuten 1 die Enteisenungskessel, 2 die Aufgäbe des Hartmineralgemisches, 3 die Zuführung für die etwa 20%-ige Salzsäure, 4 die Zufuhr der Druckluft zur Rührung der Enteisenungskessel, 5 die Verbindungsleitung zwischen Enteisenungskessel und Zyklonen, mit deren Hilfe die Feststoffsuspension den Kessein entnommen und den Zyklonen zugeführt wird, 6 eine indirekt wirkende Pumpe, 7 die Wasserzufuhr, 8 ein Zwischen- und Dosiergefäß, 9 eine Dosiervorrichtung, 10 die Zyklone, 11 die Abfuhrleitung für das salzsaure Abwasser, 12 eine kontinuierlich betriebene FiI-tereinrichtung, 13 eine Trockenstrecke und 14 die Abführung für das trockene und enteisende Hartmineral-Pulver.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Enteisenung von Hartmaterialien in Form von Körnungen oder Stäuben durch Bewegen der Materialien in wäßriger Salzsäure, anschließendes Auswaschen der Säure und Trocknen der Hartmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmaterialien in wäßriger Salzsäure bewegt und nach Enteisenung dem Enteisenungskessel als wäßrig-salzsaure Suspension im kontinuierlichen Strom entnommen werden, als Suspension durch mindestens zwei hintereinander angeordnete, mit Frischwasser gespeiste Klärzyklone geführt, durch ein kontinuierlich arbeitendes Filter vorentwässert und unter Durchleiten durch eine Trockenvorrichtung getrocknet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport der Suspension in Rohrleitungen mittels einer indirekt wirkenden Pumpeinrichtung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension im Enteisenungskessel durch Zufuhr von Druckluft bewegt wird.