ES2328113T3 - Procedimiento y aparato para la extraccion de oxidos metalicos. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la extracción de óxidos metálicos a partir de soluciones que contienen las sales metálicas de estos metales, preferentemente extrayendo o recuperando los ácidos, que comprende la tostación por pulverización de las soluciones, realizándose la tostación por pulverización por lo menos en dos etapas, siguiendo por lo menos a una etapa de evaporación por lo menos una etapa de transformación, caracterizado porque por lo menos una etapa de evaporación y una etapa de transformación tienen lugar en el mismo reactor y la totalidad de la aportación de energía se concentra en una cámara del reactor y se realiza para las diferentes etapas en puntos diferentes a lo largo del paso de la solución o de los productos de la reacción a través de la instalación de tostación por pulverización.

Description

Procedimiento y aparato para la extracción de óxidos metálicos.

La presente invención se refiere a un procedimiento destinado a la extracción de los óxidos metálicos a partir de soluciones que contienen las sales metálicas de estos metales, preferentemente extrayendo o respectivamente, recuperando los ácidos, que comprende la tostación por pulverización de las soluciones, en el que la tostación por pulverización se realiza por lo menos en dos etapas, y en el que por lo menos a una etapa de evaporación le sigue una etapa de transformación, así como un dispositivo para ello y que comprende un reactor de tostación por pulverización con por lo menos una entrada destinada a la solución, un quemador, un punto de extracción para los ácidos y una descarga para el óxido formado.

Para la recuperación de los ácidos y, al mismo tiempo, la extracción de los óxidos metálicos, las soluciones acuosas de los compuestos metálicos y de los ácidos se tratan, entre otros, mediante una tostación por pulverización, es decir, que las soluciones se introduzcan, preferentemente pulverizadas, en un reactor calentado en la zona inferior mediante por ejemplo uno o varios quemadores en los que tenga lugar la transformación química. Un procedimiento de dichas características se conoce por el nombre de procedimiento de tostación por pulverización Andritz-Ruthner. Por efecto térmico, se evapora inicialmente el líquido, a continuación empieza a descomponerse el compuesto metálico y a transformarse en óxido. Los gases residuales de los ácidos que se encuentran en forma de vapor se depuran, por ejemplo, en un ciclón, se enfrían en un Venturi y a continuación se lixivian en unos tubos verticales de purificación. Por el contrario, el óxido se descarga del fondo del reactor mediante, por ejemplo, una rueda celular. Debido a los cortos tiempos de permanencia, en la mayoría de los casos permanece una cierta parte residual del ácido combinado con el metal, que ya no puede extraerse suficientemente y permanece en el óxido como impureza. Si se selecciona la temperatura del reactor tan alta que incluso las gotas grandes o las que se encuentran en el interior del cono de pulverización se tuestan en gran parte, en otros puntos se produce un sobrecalentamiento y con ello un empeoramiento de la calidad del óxido, en particular una reducción de la superficie específica, pudiéndose alcanzar normalmente valores de sólo unos 2,7 m^{2}/g. Esto sucede en particular en relación con una alta concentración de hierro y con la producción de un óxido de hierro de alta pureza.

Por dicho motivo, en el documento EP 0 895 962 A1 se propone una tostación posterior, separada, del óxido (por ejemplo, óxido de hierro) dispuesta a continuación de la tostación por pulverización. A una tostación por pulverización con un tiempo de permanencia reducido y en una configuración asimismo a una temperatura relativamente baja aproximadamente de 500 a 600ºC le sigue una tostación posterior separada con un tiempo de permanencia bastante más largo y preferentemente asimismo a una temperatura baja de aproximadamente 400 a 500ºC. Con ello se pretende poder producir, entre otros, unos óxidos con una superficie específica particularmente alta. Sin embargo, precisamente debido al largo tiempo de permanencia en la tostación posterior, el rendimiento productivo de la instalación permanece limitado a un nivel relativamente bajo, y debido a que debe estar dispuesta la zona de tostación posterior separada, es asimismo muy costosa y extensa.

Así, el objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento y un dispositivo destinado a su realización, que puedan mantener el alto rendimiento productivo de la tostación por pulverización pura y, sin embargo, poder proporcionar unos óxidos con la alta calidad exigida, en particular con una alta superficie específica. Para ello, el dispositivo debe estar configurado lo más compacto y simple que sea posible.

Para alcanzar dicho objetivo, el procedimiento según la presente invención indicado anteriormente está caracterizado porque por lo menos una etapa de evaporación y una etapa de transformación tienen lugar en el mismo reactor y la aportación de energía destinada a las diferentes etapas se realiza en diferentes puntos a lo largo del recorrido de la solución y de los productos de la reacción en su paso por la instalación de tostación por pulverización, concentrándose la aportación de energía en una cámara del reactor. Mediante la separación de la evaporación del líquido y la transformación de las sales metálicas en los óxidos correspondientes, puede reducirse la densidad de energía para la transformación y, de este modo, mejorar la calidad del óxido. En la etapa de evaporación se absorbe en particular mucha energía sin que aumente considerablemente la temperatura, pudiéndose mejorar además la evaporación de la solución pulverizada utilizando unas boquillas con un tamaño pequeño de las gotas. En la siguiente etapa de transformación puede realizarse entonces la formación de óxido a una temperatura más baja y que por lo tanto permite alcanzar en particular una superficie específica grande, sin requerir que se realice una larga tostación posterior con un largo tiempo de permanencia y por lo tanto un rendimiento productivo reducido. Asimismo, se permite evitar gasto en el aparato y en la técnica de control destinada a la regulación del tiempo de permanencia y del nivel de la temperatura que se debe recorrer, en un único volumen.

Según otra característica de la presente invención, las etapas de evaporación se realizan a una temperatura máxima de 500ºC. Con ello, se garantiza que en dichas etapas no se realiza apenas ninguna transformación considerable de las sales metálicas en los óxidos, sino que únicamente tiene lugar principalmente la evaporación del líquido.

Para realizar a continuación una cuidadosa transformación hasta obtener unos óxidos metálicos (por ejemplo, óxido de hierro) con una alta calidad, en particular con una alta superficie específica, está previsto, según otra característica adicional de la presente invención, que las etapas de transformación se realicen a una temperatura entre 50 y 500ºC superior a la temperatura de las etapas de transformación.

Para conseguir el objetivo mencionado anteriormente, el dispositivo cuyas características se indican anteriormente está caracterizado porque por lo menos dos puntos de aportación de energía repartidos a lo largo del paso de la solución y de los productos de la reacción están previstos únicamente en una cámara del reactor. Debido a dicha distribución de la aportación total de energía, la temperatura correspondiente y la aportación de energía correspondiente se pueden ajustar para la etapa que precisamente está actuando, de modo que se puede evitar un sobrecalentamiento local con merma de la calidad de los óxidos formados, pero asimismo una evaporación incompleta y/o una incompleta recuperación del ácido con la consiguiente contaminación de los óxidos. Sin embargo, concentrar la aportación de la energía en una cámara del reactor posibilita una configuración compacta de la instalación y contribuye a la obtención de una rápida transformación, que garantiza la alta productividad deseada en la instalación.

Los diferentes puntos de aportación de energía se forman ventajosamente mediante un quemador o mediante una superficie horizontal de quemadores, con lo que se pueden controlar de un modo simple y acreditado, la aportación de energía, el exceso de aire y la temperatura. En combinación con la separación de la evaporación y la transformación en óxido, la instalación puede funcionar con el exceso de aire habitual destinado al quemador aproximadamente del 30% y se puede evitar el alto exceso de aire del 50 al 60% que se precisaba con el procedimiento tradicional para la mejora del óxido. Pero con ello se reduce asimismo la descarga de polvo en las partes subsiguientes de la instalación.

De acuerdo con una configuración ventajosa de la presente invención, se prevén en una cámara del reactor por lo menos dos superficies de quemadores, preferentemente distanciadas verticalmente. Con ello, sin necesidad de adoptar medidas adicionales se pueden realizar por lo menos dos puntos de aportación de energía para la conducción ulterior de la solución introducida desde las boquillas y de los productos formados, que tanto en el tiempo como en lo que respecta a la vía de paso recorren la instalación uno tras otro.

La presente invención se expondrá con mayor detalle a partir de la descripción siguiente mediante un ejemplo de la forma de realización preferida y haciendo referencia el dibujo adjunto. La figura del dibujo ilustra en una representación esquemática un reactor, con dos superficies de quemadores distanciadas verticalmente, adaptado para la realización del procedimiento según la presente invención.

Mediante un portaboquillas 1, que comprende preferentemente una boquilla para un tamaño de las gotas pequeño, en el ejemplo representado se inyecta una solución acuosa de cloruro de hierro y ácido clorhídrico en la cámara de un reactor de tostación por pulverización 2. El cono de pulverización 3 de la solución acuosa accede primeramente a la zona de aportación de energía de un primer quemador 4 dispuesto en la parte superior del reactor, cuya zona de aportación de energía define una zona de evaporación. En la misma tiene lugar una evaporación esencialmente completa del líquido bajo una absorción de energía particularmente fuerte, pero sin un aumento considerable de la temperatura y por lo tanto sin una formación considerable de óxido. En dicha superficie plana de quemadores la temperatura será como máximo de unos 500ºC.

A continuación, la solución que permanece accede a la zona de transformación, que está definida por un quemador principal 5 dispuesto verticalmente debajo del primer quemador 4, que funciona a una temperatura entre aproximadamente 550 y 650ºC. En la zona de transformación de la parte inferior del reactor se obtiene, a partir del cloruro de hierro, el óxido de hierro que debido a la tostación por pulverización de por lo menos dos etapas, presenta una calidad muy alta, en particular con una superficie específica muy alta de hasta 20 m^{2}/g. La energía captada del quemador principal 5, en comparación con el procedimiento de tostación por pulverización de una sola etapa tradicional, se vuelve a aportar en la zona de evaporación superior mediante el quemador 4 adicional. Ambos quemadores 4 y 5 pueden funcionar con el exceso de aire habitual aproximadamente del 30%, lo que, debido al caudal de aire reducido, reduce asimismo la descarga de polvo en las partes subsiguientes de la instalación.

El óxido de hierro, a una temperatura de aproximadamente 480 a 600ºC, se descarga del fondo del reactor mediante los dispositivos habituales 6, por ejemplo una rueda celular, mientras que los gases residuales con los ácidos en forma de vapor se conducen a través del punto de extracción 7 a una temperatura aproximada entre 380 y 450ºC, a un ciclón destinado a la depuración posterior, a un Venturi destinado al enfriamiento, y a continuación al lixiviado de los ácidos en los tubos verticales de purificación correspondientes. Debido a la temperatura de los gases residuales mencionada anteriormente, a consecuencia de la descomposición del cloruro de hierro en forma de vapor (FeCl_{3}), que a 305ºC se sublima y cuya descomposición empieza a partir de 324ºC, se produce la formación de un aerosol de óxido de hierro (Fe_{2}O_{3}). Puesto que el cloruro de hierro actúa catalíticamente en la formación de cloro en el reactor, la reducción de la formación de cloruro de hierro en el Venturi conduce asimismo a una reducción de la formación de cloro en el reactor. Dicho cloro permanece asimismo en el reactor, como se ha explicado anteriormente debido a la transferencia de polvo reducida en el circuito del Venturi.

Para la misma potencia y el mismo rendimiento productivo de una instalación tradicional, que comprende un reactor de tostación por pulverización de una sola etapa, el reactor según la presente invención, el Venturi, los tubos verticales de purificación, el lavador de los gases residuales y el ventilador de los gases residuales, se pueden dimensionar un 20% más pequeños.

Para otros compuestos metálicos distintos al cloruro de hierro, los valores de la temperatura y los valores alcanzables para la superficie específica son variables dentro de un intervalo amplio. Por ello, deben seleccionarse correspondientemente los parámetros de funcionamiento seleccionados para la zona de evaporación y para la zona de transformación.

Claims (6)

1. Procedimiento para la extracción de óxidos metálicos a partir de soluciones que contienen las sales metálicas de estos metales, preferentemente extrayendo o recuperando los ácidos, que comprende la tostación por pulverización de las soluciones, realizándose la tostación por pulverización por lo menos en dos etapas, siguiendo por lo menos a una etapa de evaporación por lo menos una etapa de transformación, caracterizado porque por lo menos una etapa de evaporación y una etapa de transformación tienen lugar en el mismo reactor y la totalidad de la aportación de energía se concentra en una cámara del reactor y se realiza para las diferentes etapas en puntos diferentes a lo largo del paso de la solución o de los productos de la reacción a través de la instalación de tostación por pulverización.

2. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque las etapas de evaporación se realizan a una temperatura máxima de aproximadamente 500ºC como máximo.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las etapas de transformación se realizan a una temperatura de aproximadamente 50 a 500ºC superior a la temperatura de las etapas de evaporación.

4. Dispositivo para la extracción de óxidos metálicos a partir de soluciones que contienen las sales metálicas de estos metales, preferentemente extrayendo o recuperando los ácidos, que comprende por lo menos un reactor de tostación por pulverización con por lo menos una entrada para la solución, un quemador, un punto de extracción para los ácidos y una descarga para el óxido formado, caracterizado porque están previstos por lo menos dos puntos de aportación de energía distribuidos a lo largo de la vía de paso de la solución o de los productos de la reacción, únicamente en una cámara del reactor.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque los puntos diferentes de aportación de energía están formados por un quemador o por una superficie horizontal de quemadores.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque en una cámara del reactor están previstas por lo menos dos superficies horizontales de quemadores, preferentemente distanciadas verticalmente.