DE3042862C2 - Process for processing nepheline raw material into clay - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Nephelinrohstoff zu Tonerde.The invention relates to a method for processing nepheline raw material into clay.
Das Verfahren kann für die Verarbeitung von Nephelinrohstoff mit einem Gehalt an Tonerde von 20 bis 30 Gew.-% zu Tonerde angewendet werden.The method can be used for the processing of nepheline raw material with an alumina content of 20 up to 30% by weight to alumina can be used.
Weltweit wird Tonerde hauptsächlich aus Bauxiten mit hohem Gehalt an Tonerde hergestellt. Der Vorrat an diesem Rohstoff nimmt aber stetig ab, und dementsprechend steigt sein Preis. Aus diesem Grunde gewinnt die Herstellung von Tonerde aus einem Rohstoff mit einem niedrigeren Gehalt an Tonerde, beispielsweise aus einem Nephelinrohstoff. an praktischer Bedeutung.All over the world, alumina is mainly produced from bauxites with a high content of alumina. Stock in this raw material, however, is steadily decreasing, and its price is rising accordingly. For this reason wins the production of alumina from a raw material with a lower content of alumina, for example from a nepheline raw material. of practical importance.
In der UdSSR wurde eine Technologie für die komplette Verarbeitung von Nephelinrohstoff zu Tonerde. Zement. Soda und Pottasche entwickelt, die industriell angewandt wird. Nach dieser Technologie wird die Tonerde durch Bereitung einer Rohstoffmischung, deren Sinterung und eine hydrochemische Behandlung des Sintergutes hergestellt Die aufbereitete Rohstoffmischung besteht aus dem Nephelinrohstoff und Kalkstein und enthält ca. 30 Gew.-% Wasser. Die Sinterung erfolgt einstufig in einer sich im Drehofen umschüttenden Schicht, wobei die Rohmischung von 500C bis auf 1250 bis 13000C aufgeheizt wird. Die Abfälle (Entkieselungs-und Kaustifizierungsschlämme) der hydrochemischen Behandlung des Sintergutes, die nicht zur Herstellung von Zement, Soda und Pottasche ausgenutzt werden, werden im die Aufbereitung der Rohstoffmischung zurückgeleik-i. (A. I. Leiner, N. 1. Ere- ' min, I. A. Lainer, I. S. Pevaner, »Tonerdeherstellung«. Moskau 1978).A technology for the complete processing of nepheline raw material into alumina was developed in the USSR. Cement. Soda and potash developed, which are used industrially. According to this technology, the alumina is produced through the preparation of a raw material mixture, its sintering and a hydrochemical treatment of the sintered material. The prepared raw material mixture consists of the nepheline raw material and limestone and contains approx. 30% by weight of water. The sintering is carried out in one stage in a umschüttenden to the rotary kiln layer, wherein the crude mixture of 50 0 C is heated up to 1250-1300 0 C. The waste (decilification and causticizing sludge) from the hydrochemical treatment of the sintered material, which is not used for the production of cement, soda and potash, is recycled in the preparation of the raw material mixture. (AI Leiner, N. 1. Eremin, IA Lainer, IS Pevaner, "Alumina production". Moscow 1978).
Dieses Verfahren zur Herstellung von Tonerde ist durch einen erhöhten Wärmeaufwand für das Verdampfen des Wassers aus der Rohmischung und das' Aufheizen des Wasserdampfes bis auf die Temperatur der Ofenabgasc gekennzeichnet, der durchschnittlich ca. 1725 kj je t kg Sintergut beträgt. Außerdem besitzt eine im Drehofen umgeschüttete Schicht eine ungenügende Wärmeaustauschfläche zwischen Gasstrom und .Rohmischung, weshalb die Wärmeaustauschzahl zu gering ist. Demzufolge ist die Wirksamkeit der Trocknung und Aufheizung der Rohmischung bis auf>90Q bis 9509C, die zusammen mit einer Entkohlung abläuft, gering, und die Dauer der Trocknung und Aufheizung bis auf diese Temperatur ist zu hoch, da sie 2 bis 3 Stunden beträgt.This process for the production of alumina is characterized by an increased heat input for the evaporation of the water from the raw mixture and the heating of the water vapor up to the temperature of the furnace exhaust gas, which averages around 1725 kJ per t kg of sintered material. In addition, a layer poured over in the rotary kiln has an inadequate heat exchange surface between the gas flow and the raw mixture, which is why the heat exchange coefficient is too low. As a result, the effectiveness of drying and heating the raw mixture up to> 90 ° to 950 9 C, which takes place together with decarburization, is low, and the duration of drying and heating up to this temperature is too long, as it is 2 to 3 hours .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Brennstoffverbrauch bei der Sinterung der Rohmischung zu senken sowie die Wirksamkeit dieser Sinterung zu verbessern.The invention is based on the object To reduce fuel consumption during sintering of the raw mixture and the effectiveness of this To improve sintering.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs durch die im Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöstIn the case of a method according to the preamble of the patent claim, this object is achieved by the characterizing feature specified features solved
Im erfindungsgemäßen Verfahren zur Verarbeitung von Nephelinrohstoff zu Tonerde wird die Vermahlung des Rohstoffes bei der Aufbereitung der Rohmischung gleichzeitig mit ihrer Trocknung mit Hilfe der Abgase von der Sinterungsstufe durchgeführt wobei der Wärmeaufwand für das Verdampfen des Wassers aus dem Rohstoff und das Aufheizen des Wasserdampfes bis auf die Temperatur der Abgase durchschnittlich ca. 250 kj/je 1 kg Sintergut beträgt, d. h. er ist um 1475 kj/je 1 kg Sintergut niedriger als für das Verdampfen des Wassers aus der Rohmwchung und das Aufheizen des Wasserdampfes bis auf die Temperatur der Ofenabgase in dem bekannten Verfah ren.In the method according to the invention for processing nepheline raw material into clay, grinding is carried out of the raw material during the preparation of the raw mixture at the same time as it is dried with the help of the exhaust gases carried out by the sintering stage, the heat input for the evaporation of the water from the raw material and the heating of the steam up to the temperature of the exhaust gases on average approx. 250 kj / per 1 kg of sintered material, d. H. it is around 1475 kj / each 1 kg lower than for the evaporation of the water from the raw waxing and the heating of the Water vapor up to the temperature of the furnace exhaust gases in the known procedural ren.
. Bei der Sinterung wird ein zweistufiges Aufheizen angewendet Das Aufheizen der Rohmischung bis auf 900 bis 950° C unter gleichzeitiger Entkohlung wird im Schwebezustand durchgeführt, indem die Oberfläche und Wärmeaustauschzahl hoch sind, weshalb die Aufheizungsdauer nur 1 bis 3 Minuten beträgt Das weitere Aufheizen der Flohmischung bis auf 1250 bis 13000C erfolgt in einer sich im Drehofen umschüttenden Schicht. Während der Aufheizstufe erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit der Sintergutbildung, da die infolge des schnellen Aufheizens der Rohmischung während der vorigen Stufe in einer aktiven Form gebildeten Verbindungen ihre Reaktionsfähigkeit nicht verlieren können. Die Beschleunigung der Sintergutbildung und die geringere Wärmeaufnahme der Rohmischung steigern die spezifische Leistung dieser Stufe der Sinterung ca. um das 4fache.. During sintering, two-stage heating is used.The heating of the raw mixture up to 900 to 950 ° C with simultaneous decarburization is carried out in a suspended state, as the surface and heat exchange coefficient are high, which is why the heating time is only 1 to 3 minutes to 1250 to 1300 0 C takes place in a layer that is poured over in the rotary kiln. During the heating stage, the reaction speed of the formation of sintered material increases, since the compounds formed in an active form as a result of the rapid heating of the raw mixture during the previous stage cannot lose their reactivity. The acceleration of the formation of the sintered material and the lower heat absorption of the raw mixture increase the specific performance of this stage of sintering by about four times.
Die Abfälle der hydrochemischen Behandlung des Sintergutes — Entkieselungs- und Kaustifizierungsschlämme — werden in die Sinterung zurückgeleitet, wodurch die Aufgabe einer Wiede-.verwertung dieser Abfälle im Rahmen der eigentlichen Tonerdeproduktion gelöst wird.Wastes from the hydrochemical treatment of the sintered material - silicification and causticizing sludge - are fed back into the sintering process, which makes the task of recycling them Waste from the actual production of alumina is resolved.
Die untere Temperaturgrenze für das Aufheizen der Rohmischung im Schwebezustand ergibt sich daraus, daß der Druck des sich bei der Entkohlung des Kalksteins entwickelnden Kohlendioxids bei 9000C Atmosphärendruck erreichen und diese Reaktion eine ausreichende Geschwindigkeit gewinnen muß. Überschreitet die Temperatur der Rohmischung 9500C, so beginnt ihr Erweichen und es kommt zum Ankleben an die Wandungen der Apparatur, was deren normale Funktion stört. Eine Dauer für das Aufheizen bis auf eine Temperatur von 900 bis 95O0C im Schwebezustand unter 1 Minute ist für einen notwendigen, fast 100% betragenden Entkohlungsgrad der Mischung nicht ausreichend, während eine Verlängerung dieser Dauer über 3 Minuten unzweckmäßig ist, da der Entkohlungsgrad der Mischung dabei konstant bleibt und die Wirksamkeit des Verfahrens reduziert wird.The lower temperature limit for the heating of the raw mixture in suspension results from the fact that the pressure of the carbon dioxide developing during the decarburization of the limestone reaches 900 ° C. atmospheric pressure and this reaction must gain a sufficient speed. If the temperature of the crude mixture 950 0 C, so it starts softening and it comes to sticking to the walls of the apparatus, which disturbs their normal function. A duration for the heating up to a temperature of 900 to 95O 0 C in the suspension state under 1 minute is not sufficient for a necessary, almost 100% amount of decarburization of the mixture, while an extension of this duration over 3 minutes is inexpedient because the degree of decarburization of the Mixture remains constant and the effectiveness of the process is reduced.
Die Veränderungen in der Temperaturführung und der Dauer der einzelnen Stufen der Sinterung innerhalb der genannten Grenzen haben den Zweck, die gleichen Endergebnisse trotz unterschiedlicher Zusammensetzungen des Ausgangsrohrstoffes und geänderter Konstruktionen der öfen zu erzielen.'The changes in temperature control and the duration of the individual stages of sintering within The purpose of the stated limits is to achieve the same end results despite different compositions of the raw material and modified constructions of the furnaces. '
Das vorliegende Verfahren zur Verarbeitung des Nephelinrohstoffes zu Tonerde wird wie folgt durchgeführt. Kalkstein wird in Stücke mit Abmessungen von 200 bis 250 mm zerkleinert und anschließend grob gemahlen, z. B. in einer Mühle, unter gleichzeitiger Vortrocknung mit Hilfe der Sinterungsabgase bis auf 1 Gew.-% Feuchtigkeitsgehalt Der vorgetrocknete Kalksteingrieß wird weiter zusammen mit pulverförmigem trockenem Nephelin, beispielsweise in einer Kugelrohrmühle, gemahlen. Die Einstellung des Verhältnisses der Rohmischungsbestandteile erfolgt kontinuierlich durch eine Änderung der entsprechenden Massenströme, und die Homogenisierung der Rohmischung verläuft inc£aem Mischbehälter mit Luftvermischung. Die aufbereitete Mischung wird weiter einem aus einem Wirbelwärmeaustauscher, einem Entkohler, einem Drehofen und einem Kühler bestehenden Ofensatz zugeleitet. Das Aufheizen der feinzermahlenen trockenen Rohmischung bis auf 900 bis 950° C unter ihrer gleichzeitigen Entkohlung erfolg-, innerhalb von 1 bis 3 Minuten im Schwebezustand in den Wirbelwärmeaustauschern und in dem Entkohler, und das weitere Aufheizen von 900 bis 950°C bis auf 1250 bis 13000C erfolgt innerhalb von 25 bis 35 Minuten in einer sich im .·■ Drehofen umschüttenoen Schicht. Jede Aufheizstufe hat je einen separaten Wärmeerztager mi* Zuführung von Luft aus einem Sintergutkühler zur Verbrennung des Brennstoffes. Die Abgase der Sinteruiij werden zur Kalksteintrocknung in einer Selbstvermahlungs-Mühle ;'■ benutzt, dann vom Staub gereinigt, der in die Sinterung zurückgeleitet wird. Zur Herstellung von Tonerde wird das im Kühler gekühlte Sintergut einer hydrochemischen Behandlung unterzogen, deren Abfälle, mit Ausnahme von Entkieselungs- und Kaustifizierungs- "■ schlämmen, die zusammen mit dem aus den Ofenabgasen aufgefangenen Staub in die Sinterung zurückgeleitet werden, man zur Herstellung von Zement, Soda und Pottasche verwendet.The present process for processing the nepheline raw material into clay is carried out as follows. Limestone is crushed into pieces with dimensions of 200 to 250 mm and then coarsely ground, e.g. B. in a mill, with simultaneous pre-drying with the help of the sintering exhaust gases up to 1 wt .-% moisture content. The pre-dried limestone semolina is further ground together with powdery dry nepheline, for example in a tube mill. The adjustment of the ratio of the raw mixture constituents takes place continuously by changing the corresponding mass flows, and the homogenization of the raw mixture takes place in a mixing container with air mixing. The prepared mixture is then fed to a furnace set consisting of a vortex heat exchanger, a decarburizer, a rotary furnace and a cooler. The heating of the finely ground dry raw mixture up to 900 to 950 ° C with its simultaneous decarburization takes place within 1 to 3 minutes in the suspended state in the vortex heat exchangers and in the decarburizer, and the further heating from 900 to 950 ° C up to 1250 to 1300 0 C takes place within 25 to 35 minutes in a umschüttenoen located in · ■ rotary kiln. layer. Each heating stage has a separate heat ore storage unit with a supply of air from a sintered material cooler to burn the fuel. The exhaust gases from the Sinteruiij are used to dry limestone in a self-grinding mill, then cleaned of the dust, which is returned to the sintering facility. For the production of alumina, the sintered material cooled in the cooler is subjected to a hydrochemical treatment, the waste of which, with the exception of decilification and causticizing sludge, which is returned to the sintering process together with the dust collected from the kiln exhaust gases, is used to produce cement , Soda and potash used.
Die Verarbeitung des Nephelinrohstoffes zu Tonerde ' "> gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erlaubt im Vergleich zum bekannten Verfahren:The processing of the nepheline raw material into clay '"> according to the method according to the invention, compared to the known method:
— den Nennbrennstoffverbrauch (mit einem Heizwert von 7000 kcal/kg = 29 350 kj/kg) für die Sinterung '·» der Rohstoffmischung um 0,425 t je I t Tonerde (beim Verbrauch von 8 t Sintergut je 1 t Tonerde) zu reduzieren, was unter den Bedingungen der Energiekrise von besonderer Bedeutung ist;- the nominal fuel consumption (kcal having a heating value of 7000 / kg = 29,350 kJ / kg) for sintering '· "the raw material mixture to 0,425 tonnes per I t alumina (the consumption of 8 t sinter per 1 t alumina) to reduce what is of particular importance in the conditions of the energy crisis;
— die spezifische Leistung der Sinterung und dement- "·> sprechend auch die Leistung eines einzelnen Ofensatzes um das 4fache zu erhöhen, indem diese bis zu 5001 pro Stunde beträgt, was eine Einsparung an Investitionen, eine Beschleunigung ihrer Realisierung und Rückflußdauer sowie eine «) Steigerung der Arbeitsproduktivität gewährleistet;- the specific performance of the sintering and, accordingly- "·> also to increase the performance of a single furnace set by four times, in that this is up to 5001 per hour, which saves investment, accelerates its implementation and return time as well as a«) Increase in labor productivity guaranteed;
— die Sinterung vollständig unter Gewährleistung ihrer Stabilität und einer Erhöhung der Qualität des Sintergutes zu automatisieren.- the sintering completely, ensuring its stability and increasing the quality of the Automate sintered goods.
Kalkstein mit einer Ausgangsfeuchtigkeit von 16 Gew.-% in einer Menge von 987 kg je 1 t Sintergut wird in Stücke mit Abmessungen von 200 bis 250 mm zerkleinert und in einer Mühle unter gleichzeitiger Vortrocknung mit Hilfe der Sinterungsabgase bis zu 1 Gew.-% Feuchtigkeit so vermählen, daß der Gphalt an der bis 0,08 mm-Fraktion im Mahlgut 50 Gew, % beträgt. Der vorgetrocknete Kalksteingrieß und Nephelin mit einem Gehalt von 65 Gew.-% der 0,1 bis 1,0 mm-Fraktion und einer Feuchtigkeit von 0,5 Gew.-% in einer Menge von 528 kg je It Rohmischung werden gleichzeitig in einer KugelrohrmühB? gemahlen. Die Einstellung des Verhältnisses von Kalkstein zu Nephelin erfolgt kontinuierlich durch die Änderung der Massen der in die Mühle eingehenden Ströme. Die Homogenisierung der gebildeten Rohmischung verläuft in einem Mischbehälter mit Luftvermischung. Die auf ein richtiges Verhältnis der Bestandteile eingestellte und homogenisierte fertige Rohmischung wird in einem System von nacheinander angeordneten Wärmeaustauscher und Entkohler im Schwebezustand innerhalb von 2 Minuten bis auf 925° C aufgeheizt, wobei eine Entkohlung von 90% erfolgt. Die weitere Aufheizung der Rohmischung bis auf 1275°C erfolgt innerhalb von 30 Minute in einer sich im Drehofen umschüttenden Schicht Das Sintergut gelangt dann aus dem Drehofen in einen Kühler. Der Brennstoffverbrauch beträgt bei der Sinterung 2930 kj je 1 kg Sintergut Zur Verbrennung des Brennstoffes wird die Luft aus dem Kühler verwendet. Das gekühlte Sintergut wird einer hydrochemischen Behandlung unterzogen. Die Abfälle aus der hydrcchemischen Behandlung des Sintergutes, d. h. die Schlämme der Entkieselung der Aluminatlösung und der Kaustifizierung der Carbonatlösung, werden in einer Menge von entsprechend 50 und 25 kg/je 1 t Sintergut in den Drehofen zur Sinterung zurückgeleitet Gewinnung der Nutzb^standteile aus dem Sintergut: AI2O5 — 88 Gew.-%, (Na2O + K2O) — 92,5 Gew.-%.Limestone with an initial moisture content of 16 wt .-% in an amount of 987 kg per 1 t of sintered material is crushed into pieces with dimensions of 200 to 250 mm and in a mill with simultaneous pre-drying with the help of the sintering exhaust gases up to 1 wt .-% moisture grind so that the fraction of up to 0.08 mm in the grist is 50% by weight. The pre-dried limestone semolina and nepheline with a content of 65% by weight of the 0.1 to 1.0 mm fraction and a moisture of 0.5% by weight in an amount of 528 kg per It raw mixture are simultaneously in a KugelrohrmühB ? ground. The ratio of limestone to nepheline is adjusted continuously by changing the masses of the streams entering the mill. The raw mixture formed is homogenized in a mixing container with air mixing. The finished raw mixture, adjusted to the correct proportion of the components and homogenized, is heated up to 925 ° C within 2 minutes in a system of heat exchangers and decarburizers arranged one after the other, with a decarburization of 90% taking place. The raw mixture is further heated up to 1275 ° C. within 30 minutes in a layer that is poured over in the rotary kiln. The material to be sintered then passes from the rotary kiln into a cooler. The fuel consumption during sintering is 2930 kj per 1 kg of sintered material. The air from the cooler is used to burn the fuel. The cooled sintered material is subjected to a hydrochemical treatment. The wastes from the hydrochemical treatment of the sintered material, i.e. the sludge from the silicification of the aluminate solution and the causticizing of the carbonate solution, are returned to the rotary kiln for sintering in an amount corresponding to 50 and 25 kg / per 1 t of sintered material Sintered material: Al 2 O 5 - 88% by weight, (Na 2 O + K 2 O) - 92.5% by weight.
Die Aufbereitung der Rohmischung, deren Sinterung und die hydrochemische Behandlung des Sintergutes werden wie im Beispiel 1 durchgeführt, mit dem Unterschied, daß die Temperatur und Dauer des Aufheizens im Schwebezustand 9000C und 3 Minuten betrugen. Der Entkohlungsgrad der Rohmischung betrug 90%. Gewinnung der Nutzbestandteile aus dem Sintergut: AI2O1 — 88 Gew.-%, (Na2O + K2O) 92,5 Gew.-%.The preparation of the raw mixture, its sintering and the hydrochemical treatment of the sintered material are carried out as in Example 1, with the difference that the temperature and duration of the heating in the suspended state were 900 ° C. and 3 minutes. The degree of decarburization of the raw mixture was 90%. Extraction of the useful components from the sintered material: Al 2 O 1 - 88% by weight, (Na 2 O + K 2 O) 92.5% by weight.
Die Aufbereitung der Rohmischung, deren Sinterung und die hydrochemische Behandlung des Sintergutes wurden wie im Beispiel 1 durchgeführt, mit dem Unterschied, daß die Temperatur und Dauer des Aufheizens im Schwebezustand 95O0C und 1 Minute betrugen. Der Entkohlungsgrad der Rohmischung betrug 90%. Gewinnung der Niitzbestandteile aus dem Sintergut: Al2Oj - 88 Gew.-%, (Na2O + K2O) 92,5 Gew.-%.The preparation of the raw mixture, its sintering and the hydrochemical treatment of the sintered material were carried out as in Example 1, with the difference that the temperature and duration of the heating in the suspended state were 95O 0 C and 1 minute. The degree of decarburization of the raw mixture was 90%. Extraction of Niitz components from the sintered material: Al 2 Oj - 88% by weight, (Na 2 O + K 2 O) 92.5% by weight.
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