DE3721509A1

DE3721509A1 - Verfahren und vorrichtung zur laugung von metallhaltigen, nicht vorgetrockneten rohstoffen

Info

Publication number: DE3721509A1
Application number: DE19873721509
Authority: DE
Inventors: Mohammed Dr Esna-Ashari
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1987-06-30
Filing date: 1987-06-30
Publication date: 1989-01-12

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Laugung von metallhaltigen, nicht vorgetrockneten Rohstoffen, insbesondere zur Laugung von Bauxit, nach vorhergehender Zerklei nerung.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 28 29 060 ist ein Verfahren zur Laugung und Fällen von Metall aus metallhaltigem Feststoff bekannt, gemäß dem der Feststoff in mehreren Stufen bis auf die jeweils erforderliche Laugungsfeinheit zerkleinert und der Me tallgehalt durch einen Laugungsprozeß in Lösung gebracht wird. Als Zerkleinerungsaggregate für die metallhaltigen Feststoffe sind nach diesem bekannten Verfahren neben einer Brechanlage auch mehrere Schwingmühlen vorgesehen, um eine für den Laugungsprozeß ausreichende Zerkleinerung der Feststoffe zu erreichen. In der Schwingmühle der letzten Zerkleinerungsstufe erfolgt während der Zerkleinerung der Feststoffe gleichzeitig auch eine Laugung der Feststoffe. Im Anschluß daran werden die auf diese Weise teilwei se ausgelaugten Feststoffe einem Schwingreaktor zugeführt und darin der Laugungsprozeß vollendet.

Dieses bekannte Verfahren zum Laugen und Fällen von Metall aus metallhaltigen Feststoffen ist nicht nur mit einem hohen appara tiven Aufwand für die Zerkleinerung der Feststoffe verbunden, sondern es erfordert auch einen hohen Energie- Zeit- und Kosten aufwand, um die Metalle von den Begleitstoffen zu trennen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das die Laugung von metallhaltigen, nicht vorgetrockneten Rohstoffen, insbesondere die Laugung von Bauxit, mit geringem Aufwand an Energie und Aggregaten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die nicht vorgetrockneten Rohstoffe vor der Laugung einer Hochdruck-Gutbettzerkleinerung unterworfen werden, und daß das stückige Zerkleinerungsprodukt ohne weitere Mahlung gelaugt wird.

Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß dann, wenn die Roh stoffe vor der Laugung einer Hochdruck-Gutbettzerkleinerung un terworfen werden, ein nahezu 100%iger Aufschluß und damit eine vollständige Trennung der Metalle von den Begleitstoffen im Laufe des Laugungsprozesses erreicht wird, und zwar ohne die metallhal tigen Rohstoffe einer weitergehenden Zerkleinerung unterwerfen zu müssen. Offenbar ist dies darauf zurückzuführen, daß es bei der Hochdruck-Gutbettzerkleinerung, bei der die Feststoffpartikeln unter hohem Druck gegenseitig zerquetscht werden, nicht nur zu einer Zerstörung der Feststoffpartikel kommt, sondern daß hierbei auch Risse im Partikelinneren, d. h. im Kristallgitter verursacht werden, die den Laugungsprozeß besonders begünstigen. Dies ist insbesonders für die Laugung von Bauxit von wesentlicher Bedeu tung, da die im Bauxit befindlichen Aluminiumhydroxide das Löse- und Aufschlußverhalten stark beeinflussen. Denn diese Aluminium hydroxide sind nicht nur in ihrer chemischen Zusammensetzung voneinander unterschiedlich, sondern sie weisen auch unterschied liche Kristallstrukturen von unterschiedlicher Lösbarkeit auf.

So kann, wie beispielsweise die Praxis gezeigt hat, Gibbsit schon bei einer Temperatur von 120-150°C ausreichend aufgeschlos sen bzw. gelöst werden, während das Aufschlußergebnis für böhmit- und diasporhaltige Bauxite unter gleichen Reaktionsbedingungen bisher völlig unzureichend war. Derartige Bauxite mußten daher bisher mehreren Mahlprozessen unterworfen und dabei sehr fein vermahlen werden, um sie in Autoklaven bei Temperaturen zwischen 180-220°C und einer Laugezeit von 6-8 Stunden ausreichend lösen bzw. aufschließen zu können.

Da durch die erfindungsgemäße Hochdruck-Gutbettzerkleinerung der Rohstoffe vor ihrer Laugung nicht nur eine Zerkleinerung der Feststoffpartikel, sondern auch Mikrorisse in den Feststoffparti keln hervorgerufen werden, können dem bisher bekannten Verfahren gegenüber gemäß der Erfindung auch diese an sich sehr schwer auf schließbaren Bauxite durch eine einmalige Zerkleinerung ausrei chend zerkleinert und nach sehr kurzer Laugezeit vollständig ge löst bzw. aufgeschlossen werden.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Hoch druck-Gutbettzerkleinerung in einer Walzenpresse. Die auf die Rohstoffe wirkende Presskraft der Walzen beträgt hierbei mehr als 2 t/cm Walzenlänge.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung von in Zeichnungen schema tisch dargestellten Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Walzenpresse mit Laugenbehälter und daran angeschlossen Eindicker gemäß der Er findung,

Fig. 2 eine Walzenpresse mit Laugenbehälter und einem zwischen Eindicker und Laugenbehälter angeordneten Autoklaven,

Fig. 3 eine Walzenpresse mit einem nachgeschalteten Mahlaggregat und Autoklaven.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung aus einer Walzenpresse (1), die über ein Förderband (2) mit einem Laugenbehälter (3) in Verbin dung steht, welcher mit einem Rührwerk (4) und einer Feststoff- Austragsschnecke (5) ausgestattet ist. Dem Laugenbehälter (3) ist ein Eindicker (6) mit einem Waschfilter (7) nachgeschaltet.

Im Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird der me tallhaltige Rohstoff, beispielsweise Bauxit, der Walzenpresse von oben in Pfeilrichtung (8) zugeführt und in dieser bei einer Presskraft der Walzen von mehr als 2 t/cm Walzenlänge zu Schülpen (9) verpreßt, die mit Hilfe des Förderbandes (2) in den Laugenbe hälter (3) von oben eingebracht werden. Im Laugenbehälter (3) werden dann die Schülpen mit Hilfe einer Natronlauge, die von dem Laugenbehälter von oben durch die Leitung (10) kontinuierlich zu geführt wird, behandelt.

Wenn es sich hierbei um einen im wesentlichen aus Gibbsit beste henden Bauxit handelt, werden die Schülpen im Laugenbehälter (3) zweckmäßigerweise unter atmosphärischen Bedingungen, jedoch bei hohen Temperaturen, die durch eine am Laugenbehälter (3) angeord nete Heizeinrichtung (11) erzeugt und aufrecht erhalten werden, bei ständiger Umwälzung mit Hilfe des Rührwerkes (4) einer inten siven Laugung unterworfen. Hierbei werden die Schülpen in der heißen Lauge zersetzt und dabei das in den Schülpen vorhandene Aluminium als Natriumaluminat gelöst.

Die Grobanteile des hierbei anfallenden Laugenrückstandes werden von der Feststoff-Austragsschnecke (5) aus dem Laugenbehälter (3) nach oben ausgetragen und über eine Leitung (12) wiederum dem Aufgabegut der Walzenpresse zugegeben, während die Feinanteile des Laugenrückstandes zusammen mit der aluminiumhaltigen Lauge über eine Leitung (13) zwecks Trennung dieser feinteiligen Lau genrückstände in den Eindicker (6) eingeleitet werden. Aus dem Eindicker (6) wird dann die auf diese Weise von den groben und feinen Laugenrückständen befreite aluminiumhaltige Lauge als Überlauf über eine Leitung (14) abgezogen und in einem, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Kühlaggregat abgekühlt, wobei das Aluminium in Form von Aluminiumhydroxit ausgefällt und die Natronlauge in der Lösung wieder freigesetzt wird. Die auf diese Weise zurückgewonnene Natronlauge kann wiederum sehr vorteilhaft in den Laugenbehälter (3) zurückgeführt und darin erneut zur Lau gung der in den Laugenbehälter (3) eingebrachten Schülpen einge setzt werden.

Der im Eindicker (6) anfallende und nach unten aus dem Eindicker abgeführte feinkörnige Laugenrückstand wird im Waschfilter (7) nachbehandelt, wobei die aluminiumhaltige Lauge von dem als Rot schlamm anfallenden Laugenrückstand getrennt und über eine Lei tung (15) wiederum in den Eindicker (6) zurückgeführt wird.

Dadurch, daß gemäß der Erfindung der Bauxit vor der Laugung in der in Fig. 1 dargestellten Walzenpresse (1) einer Hochdruck- Gutbettzerkleinerung unterworfen wird, erfolgt neben der Zerklei nerung der Feststoffpartikel auch mehr oder weniger eine starke Zerstörung der Kristallgitter des Aufgabegutes, so daß das in der Walzenpresse (1) in Schülpenform anfallende Mahlgut ohne jegliche Nachzerkleinerung im Laugenbehälter (3) sehr vorteilhaft nur noch einer kurzzeitigen Laugung bei Temperaturen von 95-100°C unterworfen werden muß, um einen vollständigen Aufschluß und 100 %ige Al₂O₃-Ausbeutung zu erreichen.

Das erfindungsgemäßge Verfahren ermöglicht daher mit geringem Aufwand an Energie und Aggregaten eine hohe Al₂O₃-Ausbeute.

Wenn der Bauxit vorwiegend schwerlaugbaren Böhmit oder Diaspor enthält und bei atmosphärischen Bedingungen nicht laugbar sein sollte, so erfolgt, wie beispielsweise die Fig. 2 zeigt, die eigentliche Laugung der in der Walzenpresse (1) unter hohem Druck zerkleinerten Materialien in einem zwischen dem Laugenbehälter (3) und Eindicker (6) angeordneten Autoklaven (16), und zwar un ter hohem Druck und bei hohen Temperaturen, um dadurch das im Bauxit vorhandene Aluminium möglichst vollständig in eine Na-Alu minat-Lösung überzuführen und daraus anschließend das Aluminium in bekannter Weise gewinnen zu können. Anstelle des in Fig. 2 dargestellten Autoklaven (16) kann, wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutet wurde, ggf. auch mit ebendenselben Vorteilen ein Rohr reaktor (17) zwischen dem Laugenbehälter (3) und dem Eindicker (6) angeordnet werden.

Alternativ zu den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrich tungen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann es ggf., wie Fig. 3 zeigt, auch zweckmäßig sein, das in der Walzenpresse (1) unter hohem Druck zerkleinerte Material in einem der Walzenpresse (1) unmittelbar nachgeschalteten Mahlaggregat (18) einer kurzzeitigen Naßmahlung unter Zusatz von Natronlauge zu unterziehen, um die Laugung in einem daran angeschlossenen Au toklaven (19) mit Rührwerk zu begünstigen. Ggf. kann es hierbei auch zweckmäßig sein, einen weiteren Autoklaven (20) und/oder einen Rohrreaktor (21) hinzuzuschalten.

Ausführungsbeispiele

Es wurden drei Bauxitproben unterschiedlicher Zusammensetzung ge mäß Tab. 1 untersucht und chemisch analysiert. Die Phasen-Zusam mensetzung dieser Bauxit-Proben wurden rein röntgenografisch er mittelt und in der Tab. 2 zusammengestellt. Wie aus dieser Tabel le zu ersehen ist, enthalten die Proben 1 und 2 als Hauptbestand teil Gibbsit, während in der Probe 3 Aluminium als Diaspor und Böhmit vorlag. Die drei Bauxitproben mit einer max. Kantenlänge von 30 mm wurden in einer Walzenpresse zu Schülpen verpreßt, und zwar unter Arbeitsbedingungen wir sie der Tab. 3 zu entnehmen sind.

Die Laugungsversuche dieser Bauxit-Proben wurden in einem 2 1-Rührbehälter durchgeführt, wobei bei jedem Versuch 400 ml Lö sungsmittel mit 400 g/l NaOH (317 g Na₂O/1) auf ca. 95°C aufgeheizt und 200 g Bauxit in Form von Schülpen in den Behälter eingebracht wurden. Nach einer Stunde Laugung wurde diese Suspen sion heiß filtriert und das Filtrat auf Aluminium analysiert. Die hierbei erzielten Ergebnisse sind in der Tab. 4 zusammengestellt, wobei die Aluminiumausbeute - bezogen auf das nutzbare Al₂O₃ nach der bisher üblichen Formel - berechnet wurde. Wie ferner den Tab. 4 und 5 zu entnehmen ist, wurde durch direkte Laugung von Schülpen bei unterschiedichen Temperaturen eine hohe Al₂O₃- Ausbeute, insbesondere bei den mit hohen Gibbsit-Anteilen gelaug ten Bauxit erzielt.

Dieselben Ergebnisse können selbstverständlich auch mit Bauxiten von beliebig anderer Zusammensetzung erzielt werden, wenn sie vor der Laugung einer Hochdruck-Gutbettzerkleinerung gemäß dem Ver fahren der vorliegenden Erfindung unterworfen und anschließend einer entsprechenden Drucklaugung bei erhöhten Temperaturen un terzogen werden.

Tabelle 1

Chemische Analyse der Bauxit-Proben

Tabelle 2

Mineralogische Ergebnisse der Bauxit-Proben

Tabelle 3

Mechanische Vorbehandlung der Bauxit-Proben in der Walzenpresse.

Tabelle 4

Ergebnisse der Laugung von Bauxit-Schülpen

Tabelle 5

Ergebnisse der Drucklaugung von Bauxit-Schülpen

Claims

1. Verfahren zur Laugung von metallhaltigen, nicht vorgetrock neten Rohstoffen, insbesondere zur Laugung von Bauxit, nach vorhergehender Zerkleinerung, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht vorgetrockneten Rohstoffe vor der Laugung einer Hochdruck-Gutbettzerkleinerung unterworfen werden, und daß das stückige Zerkleinerungsprodukt ohne weitere Mahlung ge laugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruck-Gutbettzerkleinerung in einer Walzenpresse erfolgt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprü chen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Walzenpresse (1), der ein mit Rührwerk (4) und Feststoff-Austragsschnecke (5) ausgestatteter Laugenbehälter (3) nachgeschaltet ist, an den ein Eindicker (6) angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Laugenbehälter (3) und dem Eindicker (6) ein Autoklav (16) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Laugenbehälter (3) und dem Eindicker (6) ein Rohrreaktor (17, 21) angeordnet ist.

6.Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenpresse (1) wenigstens ein Autoklav (16, 19, 20) nach geschaltet ist.