DE2817600A1

DE2817600A1 - Drying, pelletising and roasting manganese oxide sludge - esp. sludge obtd. from manganese nodules collected from the sea bed

Info

Publication number: DE2817600A1
Application number: DE19782817600
Authority: DE
Inventors: Juergen Ing Grad Klonus; Hans-Gerd Dipl Ing Schulte
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1978-04-21
Filing date: 1978-04-21
Publication date: 1979-10-31

Abstract

The sludge is mechanically dewatered in a filter plant to obtain a moisture content of 45-60%; and the filter cake is then predried with hot gases so the moisture drops below the thixotropic point, pref. to 20-28% moisture. The sludge is next agglomerated, followed by two-stage roasting, the agglomerate being rotated during the second stage. Pref. the filter cake is predried in a vertical shaft fed with hot waste air from a cooler, and also hot gases obtd. by burning fuel; and the partly dried filter cake is mixed with wet filter cake and fines returned from a rotary drum sintering furnace used for the second roasting stage. The mixt. is then pressed to obtain briquettes contg. 17-22% moisture and with a compression strength pref.>25 kg/briquette. The nodules contain up to 30% Mn, and are milled, followed by chemical treatment for sepg. the different components, so manganese oxide sludge is obtd.

Description

Verfahren zur Verarbeitung von Manganoxidschlamm Method of processing manganese oxide sludge

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Manganoxidschlamm, mit mechanischer Entwässerung des Schlammes in einer Filtereinrichtunb bis. auf eine Feuchte von etwa 45 bis 60%, mit Agglomeration des Filterkuchens sowie mit anschließender Wärmebehandlung der Agglomerate. The invention relates to a method for processing manganese oxide sludge, with mechanical dewatering of the sludge in a filter device up to. on a moisture content of about 45 to 60%, with agglomeration of the filter cake and with subsequent heat treatment of the agglomerates.

Man ist in jüngster Zeit dazu übergegangen, Manganknollen vom Meeresgrund zu bergen und aufzubereiten. There has recently been a move to remove manganese nodules from the sea floor to recover and prepare.

Die Knollen, die bis zu etwa 30% Mangan enthalten, werden hierbei zunächst vermahlen und dann zur Trennung der verschiedenen Komponenten chemisch aufbereitet. Durch diese Aufbereitung, bei der das Manganoxid sehr fein aufgeschlossen wird (mittlere Kornfeinheit etwa 5 my), fällt ein Filterkuchen mit einem durchschnittlichen Wassergehalt von 45 bis 60% an.The tubers, which contain up to about 30% manganese, are used here first ground and then chemically to separate the various components processed. Through this processing, in which the manganese oxide is very finely broken down (mean grain fineness about 5 my), a filter cake with an average Water content from 45 to 60%.

Als sehr problematisch hat sich bisher jedoch die weitere Verarbeitung dieses aus sehr feinem Material bestehenden Filterkuchens erwiesen. Versucht man, das Material in üblicher Weise zu pelletieren, um es dann beispielsweise in einer Wanderrost-Drehrohrofen-Anlage zu brennen, so stellen sich außerordentliche Schwierigkeiten ein, da das sehr feine Material aufgrund seines Kornaufbaues und der fehlenden Kornverzahnungen nur einen sehr schlechten Zusammenhalt besitzt. Bedingt durch das lockere Gefüge und den hohen Wassergehalt der Pellets stellt sich bei der Wärmebehandlung eine starke Schrumpfung und ein erheblicher Abrieb der Agglomerate bei der Wärmebehandlung ein. Umfangreiche Versuche ergaben, daß die Festigkeit der Pellets in der Vorwärmzone auf dem Wanderrost derart zurückgeht, daß die Pelletschicht weitgehend in sich zusammenfällt, was die spezifische Leistung des Rostes stark vermindert und die Rostkette aufs äußerste gefährdet, so daß mit hohen Schutzschichten auf dem Rost gearbeitet werden muß. Eine Weiterbehandlung der Pellets im nachgeschalteten Drehrohrofen ist im Hinblick auf die stark verminderte Pelletfestigkeit teils überhaupt nicht, teils nur unter Inkaufnahme großer betrieblicher Schwierigkeiten möglich. However, further processing has so far been very problematic this filter cake made of very fine material proved. One tries, to pelletize the material in the usual way, then for example in a To burn traveling grate rotary kiln system, extraordinary difficulties arise because the very fine material due to its grain structure and the missing grain teeth only has a very bad cohesion. Conditional by the loose structure and the high water content of the pellets arises during the heat treatment severe shrinkage and considerable abrasion of the agglomerates during the heat treatment a. Extensive tests have shown that the strength of the pellets in the preheating zone goes back on the traveling grate in such a way that the pellet layer largely collapses, which greatly reduces the specific performance of the grate and increases the grate chain extremely endangered, so that work with high protective layers on the rust got to. A further treatment of the pellets in the downstream rotary kiln is in view partly not at all, partly only under Big operational difficulties can be accepted.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verarbeitung von Manganoxidschlamm zu entwickeln, das unter Vermeidung der geschilderten Schwierigkeiten den Einsatz von Wanderrost-Drehrohrofen-Anlagen ermöglicht. The invention is therefore based on the object of a method for To develop processing of manganese oxide sludge, avoiding the described Difficulties the use of traveling grate rotary kiln systems enables.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor der Agglomeration die Feuchte zumindest eines Teiles des Filterkuchens durch eine Vortrocknung mit Heißgasen gesenkt und die Filterkuchenprodukt hergestell wird, dessen Feuchte unter dem Thixotropiepunkt, vorzugsweise zwischen 20 und 28%, liegt, daß dann die Agglomeration des Filterkuchens unter Anwendung von mechanischem Druck erfolgt und die anschließende Wärmebehandlung der Agglomerate in einer ersten Stufe in einer Schicht unter Beibehaltung der Relativlage der Agglomerate und in einer zweiten Stufe unter Umwälzen der Agglomerate durchgeführt wird. This object is achieved according to the invention in that before the agglomeration the moisture of at least part of the filter cake by predrying Hot gases are lowered and the filter cake product is manufactured, its humidity below the thixotropy point, preferably between 20 and 28%, that then the agglomeration the filter cake is carried out using mechanical pressure and the subsequent Heat treatment of the agglomerates in a first stage in one layer while maintaining the relative position of the agglomerates and in a second stage with circulation of the agglomerates is carried out.

Bei der unter Anwendung von mechanischem Druck erfolgenden Agglomeration (Kompaktierung) des Filterkuchens werden Agglomerate (insbesondere Briketts) von hoher mechanischer Festigkeit hergestellt. Wie die Versuche zeigten, verringert sich diese Festigkeit bei der Trocknung und Vorwärmung der Agglomerate in wesentlich kleinerem Maße als dies bei pelletiertem Material der Fall ist. Die Festigkeit der Agglomerate im Temperaturbereich zwischen 600 und 10000C ist hoch genug, um auch der mechanischen Beanspruchung in der zweiten Wärmebehandlungsstufe (Drehrohrofen) zu widerstehen. Bedingt durch den vergleichsweise niedrigen Wassergehalt der Agglomerate und ihre beträchtliche mechanische Verdichtung weisen die Agglomerate nur einen geringen Schwund und keinen nennenswerten Abrieb auf. In agglomeration using mechanical pressure (Compaction) of the filter cake are agglomerates (especially briquettes) of high mechanical strength. As the tests showed, decreased This strength is essential during the drying and preheating of the agglomerates smaller than is the case with pelletized material. The strength of the Agglomerates in the temperature range between 600 and 10000C is high enough to also the mechanical stress in the second heat treatment stage (rotary kiln) to resist. Due to the comparatively low water content of the agglomerates and their considerable mechanical compaction the agglomerates have only one low shrinkage and no significant abrasion.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden in Verbindung mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Further details of the invention are the subject of the subclaims and are explained in more detail in connection with the description of an exemplary embodiment explained.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch veranschaulicht. In the drawing is an embodiment of a system for implementation of the method according to the invention illustrated schematically.

Die Anlage enthält im wesentlichen einen Fallschachttrockner 1, einen Zyklon 2, einen Elektrofilter 3, einen Mischer 4, eine Brikettierpresse 5, einen Wanderrost 6, einen Drehrohrofen 7 und einen Kühler 8. Weitere Elemente der Anlage werden im Zusammenhang mit der folgenden Funktionsbeschreibung erläutert. The system essentially contains a chute dryer 1, a Cyclone 2, an electrostatic precipitator 3, a mixer 4, a briquetting press 5, a Traveling grate 6, a rotary kiln 7 and a cooler 8. Other elements of the system are explained in connection with the following functional description.

Der aus Manganknollen hergestellte Filterkuchen mit einer Feuchte von 45 bis 60% wird bei 9 dem Fallschachttrockner 1 aufgegeben. Diesem Fallschachttrockner 1 wird von unten heiße Abluft 10 des Kühlers 8 zugeführt. The filter cake made from manganese nodules with a moisture 45 to 60% is fed to the chute dryer 1 at 9. This chute dryer 1, hot exhaust air 10 from the cooler 8 is supplied from below.

Der Fallschacht-Trockner 1 ist in seinem unteren Bereich mit einer Brennkammer 11 ausgerüstet, durch die der Wärme inhalt der dem Trockner zugeführten Heißgase mit zusätzlichem Brennstoff weiter erhöht werden kann.The chute dryer 1 is in its lower area with a Combustion chamber 11 equipped through which the heat content of the dryer supplied Hot gases can be further increased with additional fuel.

Der Grobgutanteil des dem Fallschacht-Trockner 1 zugeführten Materiales fällt entgegen dem Heißgasstrom in einen Auffangbehälter 12 am unteren Ende des Trockners und wird nach einer Zwischenzerkleinerung in einem Brecher 13 zusammen mit frischem Filterkuchen erneut dem Fallschacht-Trockner 1 aufgegeben (Pfeil 14). The coarse fraction of the material fed to the chute dryer 1 falls against the flow of hot gas into a collecting container 12 at the lower end of the Dryer and is after an intermediate crushing in a crusher 13 together with fresh filter cake again placed in the chute dryer 1 (arrow 14).

Der Feingutanteil des Filterkuchens tritt zusammen mit dem Heißgas nach oben aus dem Fallschacht-Trockner 1 aus und wird im Zyklon 2 vom Gasstrom abgeschieden. Ein unterhalb des Zyklons 2 angeordneter Sammelbehälter 15 sammelt das Feingut, das von hier dem Mischer 4 zugeführt wird. Die im Abgas des Zyklons 2 enthaltenen Feinstanteile werden im nachgeschalteten Elektrofilter 3 abgeschieden. Auch dieser Staub gelangt in den Mischer 4 (Pfeil 16). The fine material portion of the filter cake comes together with the hot gas upwards out of the chute dryer 1 and is separated from the gas flow in the cyclone 2. A collecting container 15 arranged below the cyclone 2 collects the fine material, which is fed to the mixer 4 from here. The contained in the exhaust gas of the cyclone 2 Fine fractions are separated in the downstream electrostatic precipitator 3. Also this one Dust gets into the mixer 4 (arrow 16).

Je nach Flugstrecke im Fallschacht-Trockner 1 stellt sich bei einer Gastemperatur von 800 bis 10000C ein Verhältnis von ca. 50% Feingut 4 5 mm und einer Feuchte von ca. 3 bis 5% und ca. 50% Grobgut > 5 mm mit einer Feuchte von ca. 8% unter der Aufgabefeuchte des Filterkuchens ein. Depending on the flight route in the chute dryer 1, there is a Gas temperature from 800 to 10000C a ratio of about 50% fine material 4 5 mm and one Moisture of approx. 3 to 5% and approx. 50% coarse material> 5 mm with a moisture of approx. 8% below the feed moisture content of the filter cake.

Außer dem Feingut (Pfeil 17) und den Feinststäuben (Pfeil 16) werden dem Mischer 4 noch Filterkuchen von Ausgangsfeuchte (Pfeil 18) sowie rückgeführte Feingutanteile aus den Wärmebehandlungsstufen, insbesondere Durchfallgut des Rostes 6, zugeführt (Pfeil 19). Das Mengenverhältnis zwischen feuchtem und vorgetrocknetem Filterkuchen im Mischer 4 beträgt zweckmäßig etwa 1 : 1. Except for the fine material (arrow 17) and the very fine dusts (arrow 16) the mixer 4 still filter cake from the initial moisture (arrow 18) and recycled Fines from the heat treatment stages, especially diarrhea of the grate 6, supplied (arrow 19). The ratio between moist and pre-dried The filter cake in the mixer 4 is expediently about 1: 1.

Im Mischer 4 wird damit ein Filterkuchen-Mischprodukt hergestellt, dessen Feuchte unter dem Thixotropiepunkt, d.h. unter dem Wert liegt, bei dem durch Schütteln, Rühren oder Anwendung mechanischen Drucks eine Verflüssigung eintritt. Diese Feuchte liegt zweckmäßig zwischen 20 und 28%, vorzugsweise zwischen 23 und 26%. A filter cake mixed product is thus produced in mixer 4, whose humidity is below the thixotropic point, i.e. below the value at which through Shake, stir or apply mechanical pressure, liquefaction occurs. This humidity is expediently between 20 and 28%, preferably between 23 and 26%.

Das so hergestellt, gut rieselfähige Filterkuchen-Mischprodukt wird dann der Brikettierpresse 5 aufgegeben und hierin kalt verarbeitet. Durch den Preßvorgang werden nochetwa 4 bis 6% Wasser ausgetrieben, so daß Briketts mit einer Feuchte von 17 bis 22%, vorzugsweise von 19 bis 20%, und einer Druckfestigkeit von über 20, vorzugsweise über 25 kg/Brikett hergestellt werden. The filter cake mixed product that is produced in this way is free-flowing then given up to the briquetting press 5 and processed cold therein. Through the pressing process about 4 to 6% water are driven off, so that briquettes with a moisture from 17 to 22%, preferably from 19 to 20%, and a compressive strength of over 20, preferably over 25 kg / briquette can be produced.

Diese Briketts werden anschließend über ein Zuteilband 20 dem Wanderrost 6 aufgegeben und dort bei Temperaturen von ca. 3000C in der Trockenkammer 6a und ca. 10000C in der Vorwärmkammer 6b thermisch behandelt. Die Briketts weisen dabei nur einen sehr geringen Schwund von etwa 2 bis 3% auf. Die an einigen Stellen der Briketts auftretenten Schwundrisse beeinträchtigen die Festigkeit der Briketts nicht merklich. These briquettes are then transferred to the traveling grate via an allocation belt 20 6 abandoned and there at temperatures of about 3000C in the drying chamber 6a and about 10000C in the preheating chamber 6b thermally treated. The briquettes show it only a very small shrinkage of about 2 to 3%. Which in some places of the Shrinkage cracks occurring in briquettes do not affect the strength of the briquettes noticeably.

Im Drehrohrofen 7 werden die Briketts anschließend thermisch weiterbehandelt, wobei sich lediglich ein Abrieb von ca. 0,5% einstellt. Im Kühler 8 erfolgt anschließend eine Abkühlung der Briketts durch 1ruft L e e r s e i t e The briquettes are then further thermally treated in the rotary kiln 7, with an abrasion of only approx. 0.5%. Then takes place in the cooler 8 a cooling of the briquettes by 1calls L e r s e i t e

Claims

Claims 1. A method for processing manganese oxide sludge, with mechanical dewatering of the sludge in a filter device except for one Moisture of about 45 to 60%, with agglomeration of the filter cake as well as with subsequent Heat treatment of the agglomerates, thereby noting that before Agglomeration the moisture of at least part of the filter cake by pre-drying lowered with hot gases and a filter cake product is produced whose moisture below the thixotropy point, preferably between 20 and 28%, is that then the Agglomeration of the filter cake is carried out using mechanical pressure and the subsequent heat treatment of the agglomerates in a first stage in one Layer while maintaining the relative position of the agglomerates and in a second Stage is carried out with circulation of the agglomerates.

2. The method according to claim 1, characterized in that the agglomerating stage one from pre-dried filter cake, from filter cake from the starting moisture as well Filter cake mixed product made from fines recycled from the heat treatment stages is fed.

3. The method according to claim 1, characterized in that the predrying of the filter cake by means of hot exhaust air from a cooling zone, preferably with heating this exhaust air with additional fuel takes place.

4. The method according to claim 3, characterized in that the predrying of the filter cake is carried out using a chute dryer to which the hot gas is supplied from below and from which the hot gas with the fine material portion of the filter cake exits upwards, while the coarse material falls downwards.

5. The method according to claim 4, characterized in that the coarse fraction is returned to the chute dryer after intermediate shredding.

6. The method according to claim 1, characterized in that in the Production of the filter cake mixed product the mixing ratio between filter cake of the initial moist and pre-dried filter cake is about 1: 1.

7. The method according to claim 1, characterized in that by the Application of pressure in the agglomeration of des carried out in a briquetting press Filter cake, the briquettes have a moisture content of 17-22% and a compressive strength of over 20, preferably over 25 kg / briquette is produced.