DE3107368A1

DE3107368A1 - Verfahren zum druckaufschluss von erzen, erzkonzentraten, huettenzwischenprodukten u.dgl.

Info

Publication number: DE3107368A1
Application number: DE19813107368
Authority: DE
Inventors: Hubert 4670 Lünen Bings; Karl-Josef Ing.(grad.) 3513 Staufenberg Memmel; Hartmut Dr.-Ing. 6380 Bad Homburg Pietsch; Wolfgang Ing.(grad.) 6369 Schöneck Türke
Original assignee: Metallgesellschaft AG; Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vaw Aluminium AG
Priority date: 1981-02-27
Filing date: 1981-02-27
Publication date: 1982-10-07
Also published as: AU544456B2; DE3107368C2; ZA821298B; US4472359A; CA1179510A; AU8093982A

Description

3107363

METALLGESELLSCHAFT AG — ei - 27. Januar 1981 6000 Frankfurt/M. 1 DROZ/LWÜ

VEREINIGTE ALUMINIUM-WERKE AG
5300 Bonn 1

Prov. Nr. 8596 LC

Verfahren zum Druckaufschluß von Erzen, Erzkonzentraten, Hüttenzwischenprodukten und dergl.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum nassen sauren Druckaufschluß von Erzen, Erzkonzentraten, Hüttenzwischenprodukten und dergl., die säurelösliche Bestandteile aufweisen, durch Rohraufschluß.

Aus der DE-AS 19 37 392 ist es bekannt, Mineralien, Erze oder andere Stoffe im Rohrreaktor in nassem sauren, alkalischen oder neutralen Medium aufzuschließen. Das bei turbulenter Strömung der Feststoff-Flüssigkeits-Suspension mit Strömungsgeschwindigkeiten von 0,5 bis 7 m/sec durchzuführende Verfahren gestattet Aufschlußtemperaturen von bis zu 300 °C und mehr, so daß die erforderliche Aufschlußdauer entsprechend kurz gewählt werden kann. Auch ist der Aufschluß im Rohrreaktor wesentlich weniger aufwendig als beispielsweise in einer Autoklavenkaskade.

Obgleich das skizzierte Verfahren erhebliche Vorzüge gegenüber den früheren Aufschlußverfahren besitzt, ist bei Aufschlußverfahren, die in saurem Medium arbeiten, nachteilig, daß das gesamte Innenrohrsystem des Rohrreaktors und - sofern ein Wärmeaustausch zwischen aufgeschlossener und frisch zugeführter Suspension vorgesehen ist - auch des Mantelrohres im ersten Reaktorabschnitt aus hoch säurebeständigen Materialien gefertigt werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, das diesen Nachteil vermeidet und dennoch in der Durchführung keinen erhöhten verfahrensmäßigen Aufwand

erfordert.

Die Aufgabe wird gelöst, indem das Verfahren der eingangs genannten Art entsprechend der Erfindung derartig ausgestaltet wird, daß man die aus dem Einsatzstoff und Wasser gebildete Aufschlämmung im Mantelrohr (2) des ersten Rohrreaktorabschnittes (A) auf mindestens 70 ⁰C aufheizt, im Innenrohr (7) des zweiten Rohrreaktorabschnittes (B) unter Zugabe von Säure aufschließt und die aufgeschlossene Suspension durch das Innenrohr (8) des ersten Rohrreaktorabschnittes (A) unter Aufheizung der frischen Aufschlämmung kühlt.

Die sonstigen Verfahrensbedingungen und Verfahrensmaßnahmen, z.B. hinsichtlich Suspensionsdichte, Strömungsgeschwindigkeit, Reaktionstemperatur, Verweilzeit und Heizmedium, entsprechen den bei Verwendung von Rohrreaktoren üblichen Betriebsweisen.

Insbesondere vorteilhaft ist es, den Feststoffgehalt der dem Rohrreaktor zuzuführenden Aufschlämmung auf 300 bis 1100 g pro Liter Wasser einzustellen. Hierdurch stehen einerseits Rohrreaktorabmessung und Durchsatzleistung in vernünftiger Relation zueinander und ist andererseits eine noch gute Pumpfähigkeit der Aufschlämmung gewährleistet.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, die Strömungsgeschwindigkeit der Aufschläm-0 mung bzw. Suspension auf dem gesamten Weg durch den Rohrreaktor auf 0,5 bis 4,0 m/sec einzustellen. Auf diese Weise stehen Rohrreaktorlänge und Verweilzeit in einer günstigen Beziehung und dennoch werden Entmischungen bzw. Feststoff ablagerungen vermieden.

Die Zugabe der Säure innerhalb des zweiten Rohrreaktorabschnittes kann an einer Stelle erfolgen. Insbesondere bei größeren Anlagen ist es jedoch vorteilhaft, die Säure-

zugabe stufenweise vorzunehmen.

Sofern der nasse saure Aufschluß oxidierend und unter Verwendung von Luft, von mit Sauerstoff angereichertarLuft oder von Sauerstoff selbst erfolgen soll, ist es vorteilhaft, auch das gasförmige Oxidationsmittel erst im zweiten Rohrreaktorabschnitt zuzugeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für alle mit Säure aufschließbaren Erze, Erzkonzentrate, Hüttenzwischenprodukte und dergl. geeignet, wobei die Art der zu verwendenden Säure vom aufzuschließenden Einsatzgut abhängt. Besonders wichtige Einsatzstoffe sind Uranmineralien und oxidische Nickelerze bzw. Nickelerzkonzentrate, die bevorzugt mit Schwefelsäure aufgeschlossen werden. Die Schwefelsäure wird hierbei zweckmäßigerweise als 10-bis 20%ige Säure eingesetzt.

Die Bemessung,der Säuremenge sollte derart gewählt werden, daß ein gewisser Überschuß an freier Säure verbleibt. Beim bevorzugten Anwendungsfall des Uranaufschlusses wird der Aufschlämmung zweckmäßigerweise so viel Schwefelsäure zudosiert, daß die aufgeschlossene Suspension noch 10 bis 30 g/l freie Saure enthält.
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Die im erfindungsgemäßen Verfahren einzustellenden Temperaturen liegen je nach Art des Einsatzstoffes etwa bei 13 0 bis 280 ⁰C, insbesondere bei 140 bis 180 ⁰C. Die Einsatzstoffe sollten einen mittleren Teilchendurchmesser kleiner 250, vorzugsweise kleiner 150 um, besitzen (der mittlere Teilchendurchmesser ist derart definiert, daß 50 % des EinsatzstoffesTeilchen unter und 50 % des Einsatzstoffes Teilchen über dem jeweils genannten Wert enthält}.

Sofern der Einsatz gasförmiger oxidierender Mittel vorgesehen ist, sollte der Sauerstoffpartialdruck auf Werte zwischen 20 und 100 bar eingestellt werden. Bei Verarbei-

tung von Uranmineralien beträgt der Sauerstoffbedarf etwa 2-20 kg/t Einsatzstoff.

Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, daß insbesondere das der Aufheizung der Aufschlämmung dienende Mantelrohr nicht säurebeständig zu sein braucht. Bei schwefelsaurem Aufschluß wird zudem eine den Wärmeaustausch beeinträchtigende Gipsfällung im Aufheizerteil vermieden.
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Die Erfindung wird anhand der Figur, die schematisch eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Anlage darstellt, und der Beispiele beispielsweise und näher erläutert.

Eine zuvor hergestellte Aufschlämmung von Wasser und Einsatzstoff wird z.B¹. mittels einer Kolbenpumpe über Stutzen 1 in das sich über den Rohrreaktorabschnitt A erstreckende Mantelrohr 2 eingeleitet und dort mittels der heißen aufgeschlossenen Suspension auf mindestens 70 C aufgeheizt. Anschließend gelangt die Suspension über das Rohrstück 3 in die Aufheizvorrichtung 4, in der mittels Dampf oder eines Wärmeträgersalzes eine weitere Aufheizung auf oder nahe auf die Reaktionstemperatur erfolgt. Über Leitung 5 wird mit Hilfe einer Dosierpumpe in die aufgeheizte Suspension Saure eingetragen. Durch die Vorrichtung 6 kann eine weitere Säuredosierung oder auch die Zugabe von gasförmigem Oxidationsmittel erfolgen. Im folgenden Rohrabschnitt 7 läuft die Aufschlußreaktion ab, wobei Abmessung und Durchsatzleistung derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Reaktion vor Eintritt der Suspension in den mit dem Mantelrohr 2 umgebenen Rohrabschnitt 8 abgeschlossen ist. Die Vorrichtungsteile 4 bis begrenzen den Rohrreaktorabschnitt B.

Über Leitung 9 verläßt schließlich die weitgehend abgekühlte

Suspension die Anlage und wird - wie üblich - entspannt und weiterverarbeitet.

Beispiel 1
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Ein Uranerz mit

150 g/t U₃O₈
90 Gew.-% SiO₂

Rest Fe, Ti, Al, überwiegend als Oxidverbindung

und Pyrit,

einer Dichte von 2,7 g/m

und auf einen mittleren Korndurchmesser von 125 um aufgemahlen, wurde zu einer Suspension mit einer Suspensionsdichte von 1000 g Erz pro Liter Wasser aufgeschlämmt und über den Stutzen 1 in das Mantelrohr 2 des Rohrreaktorabschnittes A eingetragen. Hier erfolgte die Aufheizung auf 130 °C durch Wärmeaustausch gegen die aufgeschlosse Suspension, die durch das Rohr δ zurückfloß.

Danach wurde die Suspension durch das Rohrstück 3 in die Aufheizvorrichtung 4 geleitet, in der mit Sattdampf auf 14u °C aufgeheizt wurde, über Leitung 5 wurden 15%ige Schwefelsäure in einer Menge von 20 g/l Suspension und über Vorrichtung 6 Sauerstoff in einer Menge von 8 g/l Suspension jeweils kontinuierlich zugeführt.

Infolge exothermer Reaktion heizte sich die Suspension auf 160 °C auf und verweilte im Rohrabschnitt 7 für 12 Minuten. Anschließend wurde die Suspension im Rohrabschnitt 8 auf 50 C unter gleichzeitiger Aufheizung der frisch zugeführten Aufschlämmung auf 130 C gekühlt.

Die Strömungsgeschwindigkeit im Rohrreaktor war auf 2,5 m/sec eingestellt.

Es wurde eine Suspension erhalten, die 93 % des vorlaufenden Urans und 25 g/l freie Schwefelsäure in der wäßrigen Phase enthielt. Die Weiterverarbeitung erfolgte nach herkömmlichen Verfahren der Solventextraktion. 5

Beispiel 2

Zum Einsatz gelangte ein lateritisches Nickelerz mit

1,48 Gew.-% Ni

0,15 " Co
8,0 " MgO
30,0 " ^Fe2°3 Rest im wesentlichen SiO₂, 15

das auf einen mittleren Korndurchmesser von 85 um aufgemahlen war.

500 g des Erzes wurden in einem Liter Wasser aufgeschlämmt und über den Stutzen 1 in das Mantelrohr 2 des Rohrreaktorabschnittes A eingetragen. Hier erfolgte die Aufheizung auf 210 ⁰C.

Nach Durchgang durch das Rohrstück 3 wurde die Suspension in der Aufheizvorrichtung 4 mit Hilfe von überhitztem Dampf auf 260 °C gebracht. Bei 5 wurde 20%ige Schwefelsäure in einer solchen Menge zugegeben, daß die freie Säure im Auslauf der aufgeschlossenen Suspension noch 15 g/l betrug. Über Vorrichtung 6 wurde Sauerstoff in einer Menge von 1,5 g/l Suspension zugegeben. Säure- und Sauerstoffdosierung erfolgten auch hier kontinuierlich.

Im Rohrabschnitt 7 verweilte die Suspension für 5,5 Minuten. Anschließend erfolgte deren Abkühlung auf 60 °C unter gleichzeitiger Aufheizung der frisch zugeführten Aufschlämmung auf 210 C.

Die Strömungsgeschwindigkeit im Rohrreaktor war auf 2,6 m/sec eingestellt.

Es wurde eine Suspension erhalten, die 98 % des mit dem Erz zugeführten Nickels in der wäßrigen Phase enthielt. Die Gewinnung des.Nickels daraus erfolgte nach üblichen Verfahren.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum nassen sauren Druckaufschluß von Erzen, Erzkonzentraten, Hüttenzwischenprodukten und dergl., die säurelösliche Bestandteile aufweisen, durch Rohraufschluß, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus dem Einsatzstoff und Wasser gebildete Aufschlämmung im Mantelrohr (2) des ersten Rohrreaktorabschnittes (A) auf mindestens 70 °C aufheizt, im Innenrohr (7) des zweiten Rohrreaktorabschnittes (B) unter Zugabe von Säure aufschließt und die aufgeschlossene Suspension durch das Innenrohr (8) des ersten Rohrreaktorabschnittes (A) unter Aufheizung der frischen Aufschlämmung kühlt,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Suspensionsdichte der Aufschlämmung auf 300 bis 1100 g Einsatzstoff pro Liter Wasser einstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Strömungsgeschwindigkeit der Aufschlämmung bzw. Suspension auf 0,5 bis 4,0 m/sec einstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Säurezugabe mehrstufig vornimmt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß man bei oxidierenden Aufschlüssen mit gasförmigen Oxidationsmitteln das Sauerstoff enthaltende Gas ebenfalls im zweiten Rohrreaktorabschnitt (B) zugibt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Aufschluß von Uran der Aufschlämmung Schwefelsäure zusetzt und deren Menge derart bemißt, daß die aufgeschlossene Suspension noch 10 bis 30 g/l freie Säure enthält.