DE2629241A1

DE2629241A1 - Verfahren zum aufbereiten von schiefergestein zur gewinnung von darin vorhandenen metallen und dem darin enthaltenen schwefel

Info

Publication number: DE2629241A1
Application number: DE19762629241
Authority: DE
Inventors: Thomas Konrad Mioeen
Original assignee: Boliden AB
Current assignee: Boliden AB
Priority date: 1975-07-01
Filing date: 1976-06-30
Publication date: 1977-02-03
Also published as: FR2316344A1; FR2316344B1; FI761922A; CA1063776A; SE396966B; SE7507509L; US4120934A

Description

Verfahren zum Aufbereiten von Schiefergestein zur Gewinnung von darin vorhandenen Metallen und dem darin enthaltenen Schwefel

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Schiefergestein bzw. Schiefer zur Gewinnung von darin vorhandenen Metallen und dem darin enthaltenen Schwefel.

Die Erfindung bezieht sich auch auf die Aufbereitung von Schiefergestein mittels eines Verfahrens, welches es ermöglicht, den Heizwert des Schiefer- bzw. Schiefergesteines auszunutzen.

Die bekanntesten Schiefergestein- bzw. Schiefervorkommen in Schweden liegen im Bereich von Kvarntorp und Billingen. Diese Schiefergesteine bzw. Schiefer enthalten zusätzlich zu ihrem wertvollen Kohlenstoffanteil auch gewinnbare Metalle, von denen Uran das bekannteste ist. Andere aufbereitbare bzw. gewinnbare Metalle in dem Schiefergestein sind Mo, V, Al, Mg, K und Na. Diese Schiefergesteine enthalten auch verhältnismäßig große Mengen an Schwefel, hauptsächlich in Form von Pyriten, und beträchtliche Mengen an Phosphor in Form von Phosphat. Der Heiz-

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- 2 wert dieser Schiefergesteine liegt zwischen 6 und 1o MJ/kg.

In Kvarntorp wird das Schiefergestein seit vielen Jahren zur Gewinnung von Schieferöl abgebaut, während der gesamte Metallgehalt des Schiefers, einschließlich Uran, in der resultierenden Schieferasche verbleibt.

Am Ende einer langen Entwicklungsperiode wurde 1965 eine Anlage in Betrieb gesetzt, um jährlich 12o t Uran aus dem Schiefer bzw. Schiefergestein zu gewinnen, das in Billingen bzw. Ranstad erhalten wird. Infolge der hohen Aufbereitungskosten für das Uran und infolge der ständig wachsenden Benutzung von angereichertem Uran wurde diese Anlage bald hauptsächlich in kleinerem Maßstab für Forschungsarbeiten benutzt.

Ein Merkmal, welches die in Ranstad verwendeten Aufbereitungsverfahren, die für Schiefergesteine der in Billingen und in den übrigen Gebieten der westgotischen Berge geeignet sind, kennzeichnet, ist die hohe Priorität, die der Urangewinnung zukommt. Die angewandten chemischen Prozesse können in einer solchen Weise durchgeführt werden, daß auch Molybdän, Vanadium und mögliche andere Metalle wiedergewonnen werden, wobei jedoch auch in diesem Fall der Kohlenstoff- und Schwefelanteil des Schiefergesteins bei dem Prozeß verlorengeht.

Bei den in Ranstad angewandten Aufbereitungsmethoden muß das Schiefergestein zerkleinert und dann mit einer etwa 14%-igen Schwefelsäure ausgelaugt werden, die nebenher durch Verdünnung konzentrierter Schwefelsäure erzeugt wurde. Infolge der Schwierigkeiten, die bei der Behandlung bzw. Aufbereitung von großen Mengen Aluminiumsulfat, Eisensulfat usw., die während des Prozesses gebildet werden, entstehen, wird für den Auslaugungsprozess keine stärkere Säure benutzt, obwohl vom Standpunkt einer hohen Uranausbeute eine stärkere Säure vorteilhafter wäre. Bei diesen Methoden bleibt der gesamte in dem Schiefergestein enthaltende Kohlenstoff und Schwefel in dem Laugungsrückstandj, und zwar mit einem großen Anteil des Metallgehaltes des Schie-

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fergesteins mit Ausnahme des Ms zu 65 - 75 % ausgelaugten Urans, wobei die Lauglösung anschließend gelagert oder weggeschafft werden muß. Uran und gegebenenfalls ausgelaugtes Molybdän wird aus der Lauglösung extrahiert.

Im Anschluß an den Uranextraktionsprozeß wird die saure Rückstandslösung mit Kalk neutralisiert. Dadurch wird ein Schlamm gebildet, der hauptsächlich Gips und Metallhydroxyde enthält. Die Rückstandslösung zusammen mit ihrem Schlammanteil muß ebenfalls gelagert bzw. weggeschafft werden. Prozesse dieser Art sind mit einer Vielzahl von&achteilen behaftet, und zwar sowohl hinsichtlich der Umwelschutzbestimmungen und auch aus ökonomischer Sicht. Es lassen sich insbesondere folgende Nachteile aufzählen:

a) der Heizwert des Schiefergesteins bzw. Schiefers geht nutzlos verloren;

b) der Schwefelgehalt des Schiefergesteins geht verloren;

c) aufgrund der notwendigen Schwefelsäure müssen Schwefelsäure oder Rohmaterialien für die Herstellung derselben bereitgestellt werden; .

d) wenn der Laugungsrückstand abgelagert wird, bedeutet der darin enthaltene Schwefel eine Gefahr für die Umgebung, da die wasserlöslichen Schwefelverbindungen aus dem Laugungsrückstand ausgelaugt werden können;

^e) der Schlamm der beim Neutralisieren der Rückstandslösung erhalten wird, ist voluminös, schwer zu handhaben und stellt auch eine Gefahr für die Umgebung dar, und zwar aufgrund seines Gehaltes an Schwermetallen.

Prozesse, bei denen der Kohlenstoffgehalt und der Kohlenwasserstoff gehalt der Schiefergesteine ausgenutzt werden können, ohne daß die Gewinnung von Uran oder anderen Metallen erschwert oder unmöglich gemacht vird, sind bereits vorgeschlagen und diskutiert worden. In dieser Hinsicht ist es wichtig, daß die Laugungsmöglichkeit der Schiefergesteine nicht verloren geht, und daß der Schwefel wiedergewonnen oder durch Verbrennen oder Entgasen unschädlich gemacht wird. Die Anforderungen bei der Ge-

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winnung von Uran sind besipielsweise in "Sveriges Offentliga
Utredningar SOU 1974: 73, Seiten 22 - 23" beschrieben.

Der Schwefelanteil des Schiefergesteins oder der Schiefergesteinslaugungsrückstände ist das Hauptproblem beim Rösten oder Verbrennen desselben. Wenn Schiefergestein oder Schiefergesteinslaugungsrückstände geröstet oder verbrannt werden, enthalten die resultierenden Gase SO₂, obwohl ihr Gehalt daran so niedrig ist, daß es nicht möglich ist, das Schwefeldioxyd durch Absorptionsprozesse in einer wirtschaftlichen Weise zu gewinnen, oder um das Schwefeldioxyd für die Herstellung von Schwefelsäure oder anderen Schwefelprodukten zu verwenden. Andererseits ist der S0₂-Gehalt dieser Gase zu hoch, um das Gas ohne
anschließendai Gasreinigungsprozeß in die Atmosphäre auszublasen. In die Atmosphäre abgegebenes Schwefeldioxyd führt zu einer Umweltverseuchung, indem das Wasser und der Boden, auf den das Schwefeldioxyd fällt, sauer gemacht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Aufbereiten von Schiefergestein bzw. Schiefer zu schaffen, mit dem es möglich ist, die in dem Schiefergestein vorhandenen Metalle und den darin enthaltenen Schwefel zu gewinnen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß man das Schiefergestein zerkleinert, das zerkleinerte Schiefergestein auslaugt und röstet und das in den Röstgasen vorhandene Schwefeldioxyd zu Schwefelsäure, konzentriertes Schwefeldioxyd oder Schwefel umwandelt, daß man den Auslaugungsprozeß mit einer Schwefelsäurelösung durchführt und die ausgelaugten Metalle wie Uran, Molybdän, Aluminium und Vanadium zusammen mit Phosphor aus der Lauglösung in an sich bekannter Weise zurückgewinnt, und daß man die restliche Lauglösung der Röststufe zuführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht es auch möglich, die Verbrennungswärme des Schiefergesteins auszunutzen, wobei auch hinsichtlich der Umweltschutzbedingungen keine Schwierigkeiten beim

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Aufbereiten des Schiefergesteins entstehen, da die Rückstandsprodukte des Aufbereitungsprozesses entweder vollständig eliminiert oder in einer Form vorhanden sind, die für die Umgebung nicht schädlich ist.

Infolge der Tatsache, daß die restliche Lauglösung der Röststufe zugeführt wird, in der das Schiefergestein und/oder Schiefergesteinlaugungsrückstände geröstet werden, und zwar im Anschluß an die Extraktion der Metalle aus der Lösung und gegebenenfalls nach dem Neutralisieren dieser Lösung, werden verschiedene Probleme, die ansonsten bei der Schiefergesteinsaufbereitung auftreten, gleichzeitig gelöst. Die Rückstandslösung ist hauptsächlich eine Sulfatlösung und enthält, wenn sie nicht neutralisiert wird, Schwefelsäure. Das Wasser wird aus der Lösung durch die in dem Röstofen durch die Verbrennungsreaktionen entwickelte Hitze verdampft, und die Sulfate, einschließlich der Schwefelsäure, werden abgetrennt und aufgrund des Einflusses des Kohlenstoffgehaltes des Ofenbrennstoffes reduziert, wodurch Schwefeldioxyd und Wasser gebildet werden. Das von dem Sulfat abgetrennte Schwefeldioxyd ist zusammen mit dem Schwefeldioxyd, der durch den Schwefelgehalt des Schiefergesteines oder des Laugungsrückstandes während des Verbrennungsprozesses geformt wird, in der Lage, dem Gas nach Trocknung einen gesamten Schwefeldioxydanteil von mindestens 3,2 Vol.-% zu erteilen. Auf diese Weise kann der Schwefelanteil des Gases in technisch und ökonomisch vernünftiger Weise zu Schwefelsäure, konzentriertem Schwefeldioxyd oder Schwefel umgewandelt werden.

Erfindungsgemäß kann das Schiefergestein in einer oder mehreren Stufen ausgelaugt werden, und im Anschluß daran kann der Laugungsrückstand geröstet werden, obwohl es auch möglich ist, das Schiefergestein zuerst zu rösten und dann das Röstprodukt in einer oder mehreren Stufen auszulaugen. Alternativ können das Schiefergestein und der Laugungsrückstand gleichzeitig geröstet werden. Das Schiefergestein wird vorzugsweise in einem Fließbett- bzw. Wirbelschichtofen geröstet, wobei der Röstprozess in mehreren Stufen oder in mehreren Öfen durchgeführt wer-

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den kann. Das Mehrstufenrösten des Schiefergesteins kann auch in einem Ofen durchgeführt werden. Sauerstoffgas oder mit Sauerstoff angereicherte Luft können vorzugsweise bei dem Röstprozeß benutzt werden, wodurch der Schwefeldioxydanteil in dem Gas weiter erhöht wird. Der Schwefeldioxydanteil kann auch dadurch erhöht werden, daß zusätzlich zu dem in der Lauglösung vorhandenen SO^ auch Schwefelsäure zugesetzt wird, die in dem Röstofen abgespalten wird. In diesem Fall wird vorzugsweise Schwefelsäure verwendet, die aus dem Schwefeldioxydanteil der Röstgase erzeugt worden ist. Pyrit oder einige andere schwefelhaltige Materialien können ebenfalls dem Röstofen zugeführt werden und zusammen mit dem Schiefergestein und/oder dem Laugungsrückstand geröstet werden. Um die Ausbeute an Metallen weiter zu erhöhen, kann der geröstete Schiefergesteinslaugungsrückstand in mindestens einer weiteren Laugungsstufe weiter ausgelaugt werden.

Wenn der Röstprozess in Form eines sulfatisierenden Röstens durchgeführt wird, oder wenn auf den Röstprozeß eine gesonderte Sulfatisierungsstufe folgt, lassen sich die in dem Röstprodukt verbliebenen Metallbestandteile wie U, Al, K, Mg leicht mit Wasser oder einer schwachen Säurelösung auslaugen.

Das Rösten wird vorzugsweise bei Temperaturen von einer solchen Höhe durchgeführt, daß das Röstprodukt gesintert wird; in dieser Form ist das Röstprodukt leichter zu handhaben und wird, wenn es gelagert wird, nicht so leicht zersetzt bzw. die Bestandteile davon werden nicht so leicht ausgelaugt.

Die nach der Laugungastufe verbleibende Lösung kann dazu benutzt werden, das zu röstende Material aufzuschlämmen, wobei das Material in diesem Fall dem Röstofen in Form einer Suspension oder eines Schlammes zugeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, die Restlösung in Form eines Feststoffes gesondert der Röststufe zu zersetzen.

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Die bei der Verbrennung des Schiefergesteins bzw. Schiefers entwickelte Hitze wird vorzugsweise teilweise dazu benutzt, Sulfat zu verdampfen und abzuspalten und teilweise, um Heißwasser, Dampf oder elektrische Energie zu erzeugen. Die Verbrennungsgase werden vorzugsweise in einem Abhitzekessel abgekühlt, um auf diese Weise Dampf zu erzeugen. Durch das anschließende Kühlen in einem Kühlturm oder in einem ähnlichen Kühlapparat wird aus den Verbrennungsgasen Wasser kondensiert, um auf diese Weise heißes Wasser zu liefern. Dampf und- Heißwasser können auch mittels Kühlrohren erzeugt werden, die in dem Bett des Röstofens untergebracht sind. Alternativ können Dampf und Heißwasser durch Abkühlen der den Röstofen verlassenden Röstprodukte erzeugt werden. Der auf diese Weise erzeugte Dampf kann dazu verwendet werden, in an sich bekannter Weise elektrische Energie zu erzeugen.

Infolge seiner chemischen Zusammensetzung und seiner physikalischen Form erhält das Röstprodukt hydraulische Eigenschaften, und ist in der Lage, nachdem es angefeuchtet worden ist, sich zu verfestigen, so daß das Röstprodukt in vorteilhafter Weise als Baumaterial verwendet werden kann. Diese Möglichkeit ist von besonderem Vorteil im Hinblick auf die Lagerung dieser Produkte, da diese Produkte dann in einer geeigneten kompakten Form vorliegen.

Wenn die der Röststufe zugeführte Rückstandlösung neutralisiert wird, was zur Bildung von Gips führt, wird der Gips einen Teil des Röstproduktes bilden, wodurch zusätzlich die oben erwähnten Eigenschaften des Röstproduktes verbessert werden, wobei gleichzeitig auch die mechanische Festigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen Auslaugen erhöht wird. Es ist auch möglich, den Gips während des Neutralisierungsprozesses abzutrennen und wieder mit dem gerösteten Produkt zu veieLnen, so daß der Gips nicht geröstet wird. Es ist auch möglich den Gips abzutrennen und ihn zur Herstellung von Gipsplatten für Bauzwecke zu verwenden, oder den Gips in anderer Weise zu benutzen.

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Alkalische Metalle und/oder Erdalkalien können aus dem Röstprodukt , bevor es weiterverwendet oder gelagert wird, mit Wasser oder einer schwachen Säurelösung ausgelaugt werden.

Der ijchwefelanteil der Verbrennungsgase, wird vorzugsweise benutzt und abgetrennt, indem das Schwefeldioxyd zu Schwefeltrioxyd oxidiert wird, das in bekannter Weise in der Schwefelsäure absorbiert wird, während dem Prozeß Wasser zugeführt wird. Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, aus dem in den Gasen enthaltenen Schwefel flüssiges Schwefeldioxyd oder elementaren Schwefel zu erzeugen.

Das erfindungsgemäße Verfahren schafft die Möglichkeit, den in dem Schiefergestein enthaltenen Schwefel zur Herstellung von schwefelhaltigen Chemikalien zu verwenden, wie beispielsweise Aluminiumsulfat und Kaliumsulfat. Aluminiumsulfat wird in grossem Umfang als ein Wasserreinigungsmittel verwendet, es kann jedoch auch zu Aluminiumoxyd umgewandelt werden, das als ein Rohmaterial für die Herstellung von Aluminium in metallischer Form verwendet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt somit zu einer Vielzahl von Vorteilen, wie beispielsweise: die Rückstands lösung und der Schlamm, der beim Neutralisieren der Lösung gebildet wird, sind eliminiert, so daß auch die einem solchen Schlamm anhaftenden Gefahren für die Umwelt eliminiert sind. Der Heizwert des Schiefergesteins wird ausgenutzt. Der Laugungsrückstand ist frei von Schwefel, so daß dieser Rückstand, wenn er gelagert wird, im wesentlichen gefahrlos für die Umgebung ist.

Es ist nicht notwendig, konzentrierte Schwefelsäure oder Schwefel für das Auslaugen des Schiefergesteins zusätzlich zu beschaffen, da der in dem Schiefergestein enthaltene Schwefel stattdessen ausgenutzt werden kann. Es ist offiziell zum Ausdruck gebracht worden, daß in einer neuen Ranstad-Anlage jährlich 6 Millionen Tonnen Schiefergestein ausgelaugt werden sollen, und daß 3oo ooo t konzentrierte Schwefelsäure dabei ver-

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- 9 wendet werden sollen.

Der erfindungsgemäße Laugungsprozeß schafft eine größere Handlungsfreiheit, da es möglich ist, Eisen und andere unerwünschte Elemente ohne Schaffung zusätzlicher Probleme auszulaugen, da diese wieder in den Röstofen zurückgeleitet werden und nicht ausgefällt (neutralisiert) werden müssen, um Niederschläge zu bilden, die nicht sicher gelagert werden können.

Dieser verbesserte HandlungsSpielraum hinsichtlich des Laugungsprozesses beeinflußt auch die Auswahl und die Größe der Laugungsanlage und führt vorteilhafterweise auch zu einer erhöhten Laugungsausbeute hinsichtlich des Urans, Aluminiums und anderer wertvoller Elemente, die in dem Ausgangsmaterial vorhanden sind.

Es werden große Mengen an V/asser eingespart, da das von der Laugungslösung stammende Wasser während des Röstprozesses wiedergewonnen wird und dann erneut zur Herstellung der Laugungslösung verwendet wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es/zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem zerkleinertes Schiefergestein zuerst ausgelaugt und der Laugungsrückstand dann geröstet wird, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem das zerkleinerte Schiefergestein geröstet und anschließend das geröstete Produkt ausgelaugt wird.

Fig. 1 zeigt eine Zerkleinerungsstufe 1, der das Schiefergestein durch eine Leitung 2 zugeführt wird. Das zerkleinerte Schiefergestein gelangt anschließend durch eine Leitung 4|in einen Laugungstank 3. Dem Laugungstank 3 wird durch eine Leitung 5 Schwefelsäure und durch eine Leitung 6 Wasser zugeführt. Die während des Auslaugungsprozesses gebildete Lösung wird

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durch eine Leitung 7 einer Extraktionsstufe 8 zugeführt, in
der Uran, Molybdän und mögliche weitere vorhandene Metalle wie Aluminium und Vanadium zusammen mit Phosphor in an sich bekannter Weise gewonnen werden. Die Rückstan&lösung wird durch eine Leitung 9 einer Aufschlämmungsstufe 1o zugeführt und wird darin dazu benutzt, den von dem Laugungstank 3 kommenden Laugungsrückstand aufzuschlämmen, der der Aufschlämmungsstufe 1o durch eine Leitung 11 zugeführt wird. Der Pfeil 12 deutet den Austrag wertvoller Elemente an, die in der Extraktionsstufe abgeschieden worden sind. Der Schlamm gelangt aus der Aufschlämmungs stufe 1o durch eine Leitung 13 in einen Röstofen 14. Der Röstofen 14 ist vorzugsweise ein Fließbett- bzw. Wirbelschichtofen, dem Sauerstoff und ein Fluidieiergas getrennt oder als
Gemisch durch eine Leitung 15 zugeführt werden. Die Röstgase
werden aus dem Röstofen 14 abgezogen und durch eine Leitung 16 einem Abhitzekessel 17 zugeführt, in dem Dampf erzeugt wird,
wobei die gewonnene Energie durch die Leitung 18 entnommen
wird. Kondensiertes Wasser wird durch eine Leitung 19 abgeleitet und durch eine Leitung 6 dem Laugungstank 3 und durch eine Leitung 2o einer Schwefelsäureanlage 21 zugeführt. Die Schwefeldioxyd enthaltenden Röstgase werden ebenfalls der Schwefelsäureanlage zugeführt, wobei diese Gase gegebenenfalls zum Abscheiden von Staub, Arsen, Quecksilber und anderer schädlicher Substanzen durch eine Leitung 22 einem Reinigungsapparat zugeführt werden. Für den externen Gebrauch wird die Schwefelsäure dann aus der Schwefelsäureanlage 21 durch eine Leitung 23 abgezogen, während für den internen Gebrauch die Schwefelsäure
durch die Leitung 5 wieder dem Laugungstank 3 zugeführt werden kann, so daß sie wiederum an dem Laugungsprozeß teilnimmt. Das Röstprodukt wird aus dem Röstofen 14 durch eine Leitung 24 ausgetragen und kann anschließend weiteren Auslaugungsprozessen
unterworfen werden, um beispielsweise K, Na oder Mg abzutrennen, woraufhin dieses Produkt entweder gelagert oder weiter
aufbereitet wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird das Schiefergestein durch eine Leitung 26 einer Zerkleinerungsstufe 25

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zugeführt. Das zerkleinerte Schiefergestein gelargb aus der Zerkleinerungsstufe 25 durch eine Leitung 26 in einen Röstofen 27, vorzugsweise in Form eines Wirbelschicht- bzw. Fließbettofens, dem Fluidisiergas und Sauerstoff entweder getrennt oder gemischt durch eine Leitung 28 zugeführt werden. Dem Röstofen wird auch durch eine Leitung 29 eine gereinigte Laugungsflüssigkeit zugeführt. Die in dem Röstofen 27 gebildeten Röstgase werden durch eine Leitung 3o abgezogen und einem Abhitzekessel 31 zugeführt, dem Energie durch eine Leitung 32 entnommen wird. Das Röstgas wird, nachdem es durch eine bekannte Gasreinigungsapparatur geleitet worden ist, durch eine Leitung 33 einer Schwefelsäureanlage 34 zugeführt, der auch durch eine Leitung 35 kondensiertes Wasser zugeleitet wird. Für den externen Gebrauch wird der Schwefelsäureanlage 34 Schwefelsäure durch eine Leitung 36 entnommen und für den internen Verbrauch, d.h. für die Benutzung in dem Laugungstank 38 durch eine Leitung 37. Die in dem Röstofen 27 erhaltenen Röstprodukte werden durch eine Leitung 39 dem Laugungstank 38 zugeführt, der auch durch eine Leitung 4o mit Wasser versorgt wird. Der in dem Laugungstank 38 erhaltene Laugungsrückstand wird daraus durch eine Leitung 41 abgeleitet. Die Laugungslösung gelangt aus dem Laugungstank 38 durch eine Leitung 42 in eine Extraktionsstufe 43, Die in der Extraktonsstufe 43 erhaltenen wertvollen Elemente wie Uran, Molybdän, Aluminium, Vanadium und Phosphor, werden in der durch den Pfeil 44 angedeuteten Weise aus der Extraktionsstufe 43 entnommen, während die Laugungslösung durch die Leitung 29 dem Röstofen 27 oder durch eine Leitung 45 einem weiteren Reinigungsprozeß zugeführt wird.

Beispiel 1;

In d?r in Fig. 1 dargestellten Anlage wurden täglich 7.5oo t Schiefergestein behandelt. Es handelte sich dabei um R-illingen-Schiefergestein, das unter anderem 16 Gew.-?o C und 6,4 Gew.-% S enthielt, wobei beim Auslaugen etwa 45o t 97%-ige Schwefelsäure und etwa 2.8oo t Wasser je Tag zugesetzt wurden. Die Temperatur des Wassers betrug etwa 9o°C und das Wasser war aus den Gasen wiedergewonnen worden, die in der folgenden Röst-

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stufe erhalten wurden, nachdem die Gase in dem Abhitzekessel abgekühlt und ihr Wasseranteil in einem Kühlturm auskondensiert worden war.

Je Tag wurden 2.75ο t Laugiceung verwendet, aus der Uran und Molybdän wiedergewonnen wurde. Die verbleibende Lauglösung wurde dann der Röststufe zugeführt und dazu verwendet, täglich 3.2oo t des feuchten Laugungsrückstandes von der Schiefergesteinslaugungsstufe aufzuschlämmen. Der resultierende Schlamm wurde einem Röstofen zugeführt, und zwar ebenso wie weitere 48o t je Tag des Laugungsrückstandes, wobei dieser zuletzt genannte Rückstand dem Ofen, ohne daß er vorher aufgeschlämmt worden war, zugeführt wurde.

Das Rösten v/urde bei einer Temperatur von etwa 8oo°C durchgeführt, während dem Ofen Luft in einer solchen Weise zugeführt wurde, daß man eine vollständige Verbrennung des Kohlenstoffgehaltes des Materials erhielt.

Die während des Röstprozesses erhaltenen Gase enthielten etwa 45 Vol.-Jj Dampf, von dem etwa 5 % von der Verbrennung des Schiefergesteins stammte, während der Rest von der Verbrennung des dem Ofen zugeführten Laugungslösungsschlamm herrührte. Im Anschluß an die Abkühlung der Gase in einem Abhitzekessel wurden die Gase einem Kühlturm zugeführt, in dem täglich etwa 3.ooo t Wasser in Kondensatform erhalten wurden. Von diesem Kondensat wurden etwa 2.8oo t täglich der Laugungsstufe zugeführt und der restliche Kondensatteil wurde einer Anlage für die Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren zugeführt, und zwar ebenso wie das Gas, das im wesentlichen frei von Wasser war und das etwa 3,2 Vol.-?£ SO₂ enthielt.

Aus diesem Gas wurden täglich etwa 87o t einer 97 /o-igen Schwefelsäure erzeugt, und von dieser Menge wurden täglich etwa 45o t in die Laugungsstufe zurückgeleitet. Aus dem Röstofen wurde ausserdem ein Röstprodukt ausgetragen, das einen Restgehalt von etwa o,4 Gevx.-£> S und weniger als o,5 Gew.-^ C enthielt und

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dieses Röstprodukt wurde gelagert. In einer an die Röststufe angeschlossenen Dampferzeugungsanlage v/urden täglich etwa 3.ooo t Dampf erhalten, der einen Druck von 4 MPa und eine Temperatur von etwa 4oo C hatte. Dieser Dampf wurde einem von einer Dampfturbine angetriebenen Elektrogenerator zugeführt, wodurch elektrische Energie in einer Größenordnung von etwa 13.85o Gj bei einerLeistung von etwa I6o MW je Tag erhalten wurde. Von dem gesamten Energiegehalt des Schiefergesteins, etwa 53.ooo GJ, wurden etwa 26 % in Form von elektrischer Energie erhalten.

Die folgende, sich auf das Schwefelgleichgewicht beziehende Tabelle gilt für die Röststufe:

Eingangsmengen Tonnen S/Tag

ausgelaugtes Schiefergestein 45o

Lauglösung (rückgeführt) 1oo

Ausgangsmenge

Röstgas, enthaltend 3,2 Vol.-% SO, Röstprodukte, enthaltend o,4 Gew.-%

Energiebilanz für die Röststufe Eingang

Schiefergestein 312 t/std. mit 7.13 GJ/std.

Ausgang

Dampf vom Abhitzekessel Dampf von der Wirbelschichtkühlung vom Kühlturm

Kondensate

Kühlwasser

Gase zur HpSO^-Anlage

Röstprodukte (3oo°C)

Verluste

Gesamt

Gesamt	55o
	525,
	25
Gesamt	55o
GJ/std.	%
2225	1oo
612	27.5
734	33.ο
293	13.2
1o5	4.7
314	14.1
62	2.8
1o5	4.7

2225

1oo

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Beispiel 2;

Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde um einen Schritt ergänzt, indem übriggebliebene Lauglösung, die nach der Extraktion von Uran und Molybdän aus der Lauglösung erhalten worden waren, neutralisiert wurde. Die Pöickstariklösung wurde mit Kalk neutralisiert, so daß Niederschläge gebildet wurden, die unter anderem Al, V und P enthielten. Die neutralisierte Lauglösung hatte einen PH-Wert von 4,1 und wurde in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise der Röststufe zugeführt, Auf diese Weise wurde der Schwefeldioxydgehalt der Röstgase auf 2,3 VoI,- % herabgesenkt und zwar dadurch, daß die Sulfate während des Neutralisierungsprozesses ausgefällt bzw. niedergeschlagen wurden.

Beispiel 3:

Es wurde das in Beispiel 2 beschriebene Verfahren wiederholt, wobei jedoch der Röststufe Luft zugeführt wurde, die mit Sauerstoff gas mit 28,5 Vol.-SiS Sauerstoff angereichert war. Auf diese Weise enthielten die Röstgase einen SOp-Gehalt von 3,2 Vol.-%, und zwar ähnlich wie in Beispiel 1, jedoch ohne Neutralisierung der restlichen Laugungslösung.

Beispiel 4:

Das in Beispiel 2 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei jedoch der Röststufe täglich 3oo t einer 97 Sü-igen H₂SO^ zugeführt wurden, die aus der Schwefelsäureanlage erhalten worden war. Die Röstgase hatten einen S0₉-Gehalt von 3,2 Vol.-%.

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Claims

- 15 Patentansprüche

1. Verfahren zum Aufbereiten von Schiefergestein bzw. Schiefer zur Gewinnung von darin vorhandenen Metallen und dem darin enthaltenen Schwefel, dadurch gekennzeichnet, daß man das Schiefergestein zerkleinert, das zerkleinerte Schiefergestein auslaugt und röstet und das in den Röstgasen vorhandene Schwefeldioxyd zu Schwefelsäure, konzentriertem Schwefeldioxyd oder Schwefel umwandelt, daß man den Auslaugungsprozeß· mit einer Schwefelsäurelösung durchführt und die ausgelaugten Metalle aus der Laugungslösung in an sich bekannter Weise zurückgewinnt, und daß man die restliche Laugungslösung der Roststufe zuführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Schiefergestein zuerst in mindestens einer Stufe auslaugt, und daß der Laugungsrückstand geröstet wird.

3. Vofahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Schiefergestein zuerst röstet und das Röstprodukt in mindestens einer Stufe auslaugt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Schiefergestein in mindestens einer Stufe in einem Fließbett- bzw. Wirbelschichtofen röstet.

5. Verfahren nach den Ansprüche^ 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man in Gegenwart von Sauerstoffgas oder mit Sauerstoff angereicherte Luft röstet.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich zu der Laugungslösung auch Schwefelsäure der Röststufe zuführt, die dabei aufgespalten wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Röstofen elementaren Schwefel oder Sulfide

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- 16 zuführt.

8. Verfahren nach den Ansprüche! 1 Ms 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Rösten in Form eines sulfatisierenden Röstprozesses durchführt.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1. bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Sulfatisieren in-einem Sulfatisierungsreaktor durchführt, der hinter der Röststufe angeordnet ist.

10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man. das Rösten "bei einer Temperatur"solcher Höhe durchführt, daß das Röstprodukt sintert. ..

11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Röstprodukt mindestens einer weiteren Laugungsstufe zuführt.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 9- und 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Laugung mit einer neutralen oder schwach sauren Lösung durchführt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die der Röststufe zugeführten Materialien in Form einer Aufschlämmung mit der restlichen Laugungslösüiig zuführt.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Heizwert des Schiefergesteines zur Erzeugung von Dampf, Heißwasser oder elektrischer Energie ausnutzt.

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