FI60182C - Anordning foer sulfatiserande rostning av finfoerdelat selenhaltigt raomaterial - Google Patents

Description

R35r*l rBl M1. KUULUTUSjULKAISU A 1 ft 9 W v1) UTLAGGNI NGSSKKI FT OUlö^

Patent neddeiat ' ^ ^ (51) Kv.ik?/ir*t.ci.3 C 01 B 19/00, B 01 J 19/18 SUOMI—FINLAND (21) P»t«mlhilt*mu« — Pat«itam6knlng Τ8θ62 8 (22) H>k«ml(pi)vl — Anteknlngfdag 21+.02.78 ^ ' (23) Alkupllvt—GUtlghutadag 21+.02.78 (41) Tullut lulklMlul — BllvK offmtllg 25.08.79

Patentti· ja rekisterihän itu· „ .... , ., , ......

_ , . _ _, , (44) Nlhttvik*lp«non a kuuL)ulkaItun pvm. —

Patent- och registentyrelaen ' ' Ansdkut uttagd oeh utl^krHtm publkand 31.08.8l (32)(33)(31) Pyy4«tty ewelkeua—Btglrd prioriut (71) Outokumpu Oy, Outokumpu, FI; Töölönkatu 1+, 00100 Helsinki 10,

Suomi-Finland(FI) (72) Leo Elias Lindroos, Pori, Ahti Elias Turpeinen, Pori,

Aarne Albin Kapanen, Espoo, Suomi -Finland (FI) (7I*) Berggren Qy Ab (5^) Laite hienojakoisen seleenipitoisen raaka-aineen sulfatoivaksi pasuttamiseksi - Anordning för sulfatiserande rostning av fin-fördelat selenhaltigt r&naterial Tämä keksintö kohdistuu laitteeseen hienojakoisen seleenipitoisen raaka-aineen, erityisesti kuparielektrolyysin anodiliejun sulfatoi-vaksi pasuttamiseksi rikkihapon kanssa korotetussa lämpötilassa, laitteeseeh sisältyy uunikammio, jossa on syöttöputki hienojakoisen seleenipitoisen raaka-aineen ja rikkihapon muodostaman lietteen syöttämiseksi uunikammioon, poistoaukko pasutetun kiintoaineen poistamiseksi uunikammiosta, poistoaukko sulfatoivassa pasutuksessa muodostuneiden seleenipitoisten kaasujen poistamiseksi uunikammiosta, elimiä uunikammiossa olevan lietteen kuumentamiseksi sekä laitteita uunikammioon syötetyn lietteen siirtämiseksi kerroksena lietteen syöttökohdasta kiintoaineen poistoaukkoa kohti.

Seleenin valmistamiseksi seleenipitoisista raaka-aineista, erityisesti kuparielektrolyysin anodiliejusta, on teolliseen käyttöön kehitetty useita prosesseja. Niistä raaka-aineen pasutukseen perustuvat menetelmät ovat käytännössä yleisimmin esiintyviä. Pasutus-menetelmistä ovat tärkeimpiä soodapasutus ja sulfatoiva pasutus. Soodapasutus antaa kylläkin hyvän seleenin saannin, mutta prosessin varjopuolena on monivaiheinen seleenin talteenotto kaasujen absorptiossa syntyneistä alkaliseleniiteistä ja -selenaateista, sekä 601 82 2 työhygieniaan liittyvät pulmat.

Rikkihappopasutus, eli sulfatoiva pasutus, on samoin teollisessa tuotannossa käytetty prosessi. Sen perustana on seuraava reaktio:

Se + 2H2S04 Se02 + 2SC>2 + 2H20

Pasutuksessa syntyvät kaasumaiset reaktiotuotteet ohjataan absorptio-laitteisiin, jossa seleenidioksidi liuotetaan ensin seleenihapokkee-na, minkä jälkeen se pelkistetään kemiallisen saostuksen avulla alkuaineseleeniksi. Prosessia voidaan myös ohjata niin, että pasutuksessa syntyvät kaasut jäähdytetään välittömästi absorptiolait-teessa, jolloin yllä oleva reaktio etenee oikealta vasemmalle, niin että tuotteena saadaan alkuaineseleeniä.

Viimeksi mainittu menetelmä ja laite sen soveltamiseksi on esitetty suomalaisessa patentissa n:o 46 054. Tämä prosessi on panosproses-si, jossa lieju-rikkihapposeos panostetaan laakeissa astioissa suljettuun muhveliin, jota lämmitetään ulkopuolisesta pasutusreak-tion vaatimaan lämpötilaan 500-700°C. Syntyvät reaktiokaasut,

Se02, S02 ja H20 johdetaan välittömästi venturipesuriin, jossa ne G0-80°C:n lämpötilassa reagoivat synnyttäen alkuaineseleeniä.

Edellä mainittu seleeniuuni sopii teknisesti hyvin tuotantoon, mutta sen rajoituksena on suhteellisen pieni seleenin pasutuskapasiteetti. Tyypillinen uunipanos on 400-700 kg lietettä, vastaten 40-200 kg:n seleenituotantoa panosta kohti. Pasutusuunin panostus- ja purkaus-operaatiot vaativat käsityötä, ja rikkihappopitoisen liejun manuelli käsittely vaikeutuu, jos panoskoon kasvattamiseksi suurennetaan uunin korkeutta tai halkaisijaa. Tämän takia joudutaan lisäämään panoksen kerrospaksuutta 100-300 mm:in, josta on seurauksena, että kaasumaisten reaktiotuotteiden poistuminen hidastuu. Seleenin poistumisen viipymäaika on vastaavasti pitkä, noin 24-48 tuntia/pa-nos. Kohotettu lämpötila aiheuttaa sintrausvaikutuksen, mikä tukkii kaasun poistumiseen tarvittavia diffuusiokanavia ja pidentää siten reaktioaikaa.

Edellä mainituista syistä muhveli-uunityyppinen seleeninpoistolaite käytännössä rajoittuu 50-80 t/vuosi lietemäärille, ja tuotantokapasiteetin nostamiseksi tarvitaan vastaavasti useita uuniyksikkö-jä rinnan.

3 60182

Suomalaisesta patentista 28 803 tunnetaan lisäksi seleeniuuni, jossa lietettä syötetään ohuena kerroksena päättömälle hihnalle, jonka päällä lietettä siirretään uunin läpi, jota lämmitetään epäsuorasti ja johon samalla johdetaan ilmaa seleenin hapettamiseksi. Tässä laitteessa lietettä kuumennetaan säteilylämmöllä ja pasutus sekä seleenin haihduttaminen suoritetaan ilmalla tai happipitoisella kaasulla lisäten pasutusta nopeuttavia yhdisteitä, kuten metalli-oksideja ja välttäen lietteen rikkipitoisuuden nostamista. Tällainen prosessi on osoittautunut suhteellisen hitaaksi eikä sitä ole menestyksellisesti sovellettu tuotantomittakaavassa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on näin ollen aikaansaada laite hienojakoisen seleenipitoisen raaka-aineen, erityisesti kuparielektro-lyysin anodiliejun sulfatoivaksi pasuttamiseksi rikkihapon kanssa korotetussa lämpötilassa, joka laite on jatkuvatoiminen ja jossa lämmön siirtyminen lietteeseen on entistä tehokkaampaa ja jolla siten on entistä suurempi kapasiteetti.

Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.

Keksinnön mukaisessa laitteessa siirretään lietettä uunikammion läpi ohuena kerroksena yhdellä tai useammalla kuumennettavalla lautasella, joko siten että lautasta sen päällä olevine lietteineen pyöritetään pystyakselin ympäri lietteen tuloputken alla ja pasu-tettu kiintoaine poistetaan lautaselta kaavarilla ennen tuoreen lietteen syöttämistä lautaselle tai sitten niin, että lietettä syötetään tasaiseksi kerrokseksi uunlkammioon kiinteästi sovitetulle kuumennettavalle lautaselle, jota kaavari pyyhkii pasutetun kiintoaineen poistamiseksi lautaselta. On selvää,että myös sekä lautanen että kaavari voivat olla liikkuvia. Pääasia on että lautanen kaa-vareineen liikkuvat toistensa suhteen, niin että pasutettu kiintoaine saadaan poistetuksi lautaselta sekä mahdollisesti liete levitetyksi lautaselle tasaiseksi kerrokseksi.

Keksinnön mukaisessa laitteessa kuumennetaan lautasta suoraan, edullisesti joko induktiivisesti tai sähkövastuksilla, jolloin lämmön siirtyminen lautasen päällä olevaan lietteeseen on mahdollisimman tehokasta ja tarkasti sekä nopeasti säädettävissä, niin ettei pasute pääse sintrautumaan.

4 60182

Useita lautasia käytettäessä on ne edullisesti sovitettu päällekkäin samaan uunikammioon, niin että yhdeltä lautaselta kaavarilla poistettu liete voidaan pudottaa sen alla olevalle lautaselle. Tällä tavoin saadaan pienikokoisellakin laitteella korkea kapasiteetti.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joista kuva 1 esittää pystyleikkausta keksinnön suositusta suoritusmuodosta. Kuva 2 esittää myös pystyleikkausta toisesta vaihtoehtoisesta suoritusmuodosta.

Kuvassa 1 on uunikammio merkitty viitenumerolla 1. Uunikammion 1 kannen läpi on keskisesti sovitettu pystyakselinsa ympäri pyöritettävä pasutettavan lietteen syöttöputki 2, jonka alapää on sivulle päin taivutettu. Uunikammion pohjassa on lisäksi aukko 3 pasutetun kiintoaineen poistamiseksi uunikammiosta 1 ja yläosassa aukko 4 sulfatoivassa pasutuksessa syntyvien seleenidioksidipitoisten kaasujen poistamiseksi seleenin talteenottamista varten. Uunikammioon 1 on lisäksi kiinteästi sovitettu kaksi pyöreää lautasta 5 ja 5' kahteen päällekkäiseen vaakatasoon. Uunikammion pohjan läpi on vielä sovitettu keskinen pystysuora pyöritettävä akseli 9, joka ulottuu lautasten keskustan läpi ylemmän lautasen 5 yläpuolelle ja johon akseliin on kiinnitetty kaavareita 6, 6' ja 10 eri tasoihin, niin että ylin kaavari 6 kaapii ylemmän lautasen 5 pohjaa, keskimmäinen kaavari 6' kaapii alemman lautasen 5' pohjaa ja alin kaavari pyyhkii uunikammion 1 pohjaa.

Samankeskisesti akselin 9 kanssa pyöritettävän lietteen syöttöputken 2 alapää on kiinnitetty ylempää lautasta 5 pyyhkivään kaavariin 6 tuoreen lietteen syöttämiseksi ylemmälle lautaselle 5 kaavarin 6 jättöpuolelle. Kaavari 6 on yksi- tai useampiosainen spiraalinomai-sesti lautasen ulkoreunaa kohti taaksepäin kaareva pasutettavan lietteen siirtämiseksi ylemmän lautasen 5 kehäreunaa kohti, joka on välimatkan päässä uunikammion 1 sisäseinämästä aukkojen 8 muodostamiseksi ylemmän lautasen 5 ja uunikammion 1 sisäseinämän välille, niin että ylemmällä lautasella 5 käsitelty panos pääsee putoamaan alla olevalle lautaselle 5', jonka halkaisija on suurempi kuin ylemmän lautasen 5.

5 60182

Alemman lautasen 5' kaavari 6' taas on spiraalimaisesti lautasen ulkoreunaa kohti eteenpäin kaareva alemman lautasen 5' kehän lähelle putoavan panoksen siirtämiseksi keskustaa kohti, jossa alemmassa lautasessa 5' on laaja keskinen aukko 8' pasutetun kiintoaineen pudottamiseksi uunikammion pohjalle. Kaavari 6’ on jaettu kahteen (tai useampaan) kaavariosaan, joista sisempi kulkee edellä ja joiden pyyhkäisyalueet menevät hieman päällekkäin. Alin kaavari 10 siirtää lopuksi uunikammion 1 pohjalle pudonneen pasutetun kiintoaineen poistoaukkoon 3, josta edelleen jäähdyttävän kaksoissulkulaitteen 18 kautta ulos.

Lietteen kuumentamiseksi on lautasiin 5 ja 5' sovitettu vastusele-mentit 7, jotka lautasten 5 ja 5' kannattlmiin 11 sovitetuilla läpivienneillä on yhdistetty ulkopuoliseen virtalähteeseen (ei kuvissa). Sähkövastuksilla 7 kuumennetaan lautasia 5 ja 5' ja siten tehokkaasti niiden päällä olevaa pasutettavaa kerrosta. Uunikammion seinämän läpi on lisäksi sovitettu useampia sauvamaisia sähkövastuksia 12 kaasutilan kuumentamiseksi sekä lämpötilan tuntoelimiä 15.

Kuvassa 1 tarkoittaa viitenumero 13 tirkistysaukkoa ja viitenumero 14 huoltoluukkuja. Akselin 9 ja siihen kiinnitettyjen kaavarien 6, 6' ja 10 pyörimissuunta on merkitty nuolella kuvassa 1. Akselin 9 ja kaavarien 6, 6' ja 10 pyörityskoneiston 16 liike voi olla hydraulisesti, mekaanisesti tai muulla vastaavalla tavalla aikaansaatu (kuvassa hydraulisylinterillä).

Sähkövastusten 7 teho ylemmässä lautasessa 5 on edullisesti noin 0,6 kWh/Ι kg ja alemmassa lautasessa 5' edullisesti puolet pienempi eli noin 0,3 kWh/Ι kg liejua lautasten 5 ja 5' kuumentamiseksi noin 700°C:seen. Sähkövastuksilla 12 huolehditaan siitä, että kaasufaa-sin lämpötila pysyttelee noin 500°C:ssa ylemmän lautasen 5 yläpuolella, noin 600°C:ssa alemman lautasen 5' yläpuolella ja noin 450° C:ssa uunikammion pohjan yläpuolella.

Kaavarien 6, 6' ja 10 keskinäiset asennot on porrastettu siten, että ylempi kaavari pudottaa pasutettua lietettä tai kiintoainetta alemman kaavarin jättöpuolelle. Kaavarien 6, 6' ja 10 liike voi olla jatkuvasti etenevää tai jaksottaista, esim. noin 30°:n jaksoina, jolloin kierrosaika edullisesti on säädettävissä 4 minuutista 12 minuuttiin.

6 60182

Kuvassa 2 on samoista osista käytetty samoja viitenumerolta kuin kuvassa 1. Kuvassa 2 esitetty laite poikkeaa kuvassa 1 esitetystä suoritusmuodosta pääasiallisesti siinä, että sen lautaset 5 ja 5' on sovitettu pyöritettäviksi mutta kaavarit 6 ja 6' ovat kiinteitä.

Ylempi lautanen 5 on sovitettu pyöritettäväksi uunikammion 1 kannen läpi viedyllä pystysuoralla akselilla 9, jonka yläpäässä on laitteita 16 akselin 9 ja sen alapäähän kiinnitetyn lautasen 5 pyörittämiseksi sekä virran johtamiseksi lautasessa oleviin vastuselement-teihin 7. Alempi lautanen 5' on vastaavasti sovitettu uunikammion 1 pohjan läpi sovitetun pyöritettävän akselin 9 yläpäähän, joka on sa-mankeskeinen edellä mainitun akselin 9 kanssa ja jonka alapäässä on vastaavat laitteet 16. Ylempää ja alempaa lautasta 5 ja 5' voidaan siten pyörittää samalla tai eri nopeudella.

Uunikammion 1 kannen läpi on lisäksi sovitettu kiinteä putki 2 tuoreen lietteen syöttämiseksi ylemmän lautasen 5 kiinteän kaavarin 6 jättöpuolelle. Kaavari 6 kaartuu lautasen 5 pyörimissuunnassa kehää kohti pasutettavan lietteen poistamiseksi lautasen 5 reunan yli uunikammion 1 sisäseinämään muodostettuun kuiluun 8 panoksen pudottamiseksi ja ohjaamiseksi alemmalle lautaselle 5' sitä pyyhkivän kaavarin 6' jättöpuolelle, mutta alemman lautasen 5' yläpuolelle halutun kerrospaksuuden etäisyydelle alemmasta lautasesta 5' sovitetun kaavarin 17 eteen alemmalle lautaselle pudotetun panoksen levittämiseksi tasaisesti tälle lautaselle. Alemman lautasen 5' pyörimissuunnassa katsottuna levityäcaavarin 17 jälkeen sovitettu poistokaavari 6' siirtää tämän jälkeen pasutetun kiintoaineen alemman lautassi 5' kehäreunan yli tällä kohtaa olevaan poistokuiluun 8', joka jatkuu poistoaukkona 3, jonka jälkeen kiintoaine jäähdytetään kaksoissulkulaitteessa 18 ulosottoa varten.

Reaktiolautasten 5 ja 5’ pyörimisnopeutta ja vastaavasti viipymäaikaa säätämällä saavutetaan haluttu seleenin poistoaste. On osoittautunut, että 12-36 minuutin viipymäaika 600°C:n reaktiolämpötilassa on riittävä poistamaan >99 % syötteen seleenistä. Samalla on todettu, että absorptiolaitteissa saostetun seleenin puhtausaste on sama kuin edellä kuvatussa muhveliuunissa suoritetussa panosproses-sissa.

60182

Keksinnön mukaisen laitteen etuna aikaisempiin tunnettuihin laitteisiin verrattuna on sen olennaisesti suurempi kapasiteetti. Muhveliuunilla, jonka ulkomitat vastaavat kyseessä olevaa lautas-uunia on seleenin raaka-aineen käsittelykapasiteetti korkeintaan 80 t/a syötelietteen kuivapainona ilmaistuna. Jatkuvatoimisessa lautasuunissa vastaava kapasiteetti on 300 t/a.

Tämä merkitsee sitä, että suurimmat tunnetut seleenin raaka-ainetta käsittelevät puhdistamot, joiden ainemäärä on 800-1000 t/a, tarvitsisivat seleenituotantoonsa vain 3-4 lautasuuniyksikköä, kun tarvittavien muhveliuunien lukumäärä nykyisin on 10-12 uunia rinnan.

Laitetta selostetaan alla lähemmin esimerkin avulla:

Esimerkki

Jatkuvatoimisessa pasutusuunissa oli pasutuslautasten halkaisija 1200 mm ja niiden pyörimisnopeus 10 kierr/h, jonka aikaansai jak-sottain toimiva hydraulimäntä. Sähkövastusten säädettävä teho lautasilla oli 45 kW ja kaasutilassa 13 kW. Jalometallilietteen ja väkevän rikkihapon seos siirrettiin kalvopumpulla pasutusuuniin. Liete sisälsi 1 paino-osaa jalometallillejua, 0,4 paino-osaa 93 %: sta rikkihappoa ja 0,03 paino-osaa piimaata.

Syöteliejun metallisisältö oli: 20 % Ag, 8 % Se, 0,8 % Ni ja 1,8 % Cu.

Lietettä syötettiin ylälautaselle nopeudella 50 kg/h, kerrospaksuus lautasella noin 2 mm. Kun lautanen oli pyörinyt 9/10 kierrosta lietteen syöttöpaikasta, irrotti kaavinveitsi pasutteen lautaselta pudottaen sen ala lautaselle, jossa sen viipymä vastasi n. kahden kierroksen aikaa alalautasella. Kokonaisviipymäaika lautasilla oli n. 16 min, lämpötilassa 450-600°C. Pasutetuotetta saatiin keskimäärin 49 kg/h,josta seleeniä <0,05 %.

Claims (8)

8 601 82

1. Jatkuvatoiminen laite hienojakoisen seleenipitoisen raaka-aineen, erityisesti kuparielektrolyysin anodiliejun sulfatoivaksi pasuttamiseksi rikkihapon kanssa korotetussa lämpötilassa, jossa laitteessa on uuni-kammio (1), jossa on syöttöputki (2) hienojakoisen seleenipitoisen raaka-aineen ja rikkihapon muodostaman lietteen syöttämiseksi uuni-kammioon, poistoaukko (3) pasutetun kiintoaineen poistamiseksi uuni-kammiosta, poistoaukko (4) sulfatoivassa pasutuksessa muodostuneiden seleenipitoisten kaasujen poistamiseksi uunikammiosta, elimiä (7,12) uunikammiossa olevan lietteen kuumentamiseksi sekä yksi tai useampi lietettä kannattavan lautasen (5,5') ja sitä pyyhkivän kaa-varin (6,6') yhdistelmä uunikammioon syötetyn lietteen siirtämiseksi kerroksena lietteen syöttökohdasta kiintoaineen poistoaukkoa (3) kohti, tunnettu siitä, että ainakin osa (7) lietteen kuumen-nuselimistä (7,12) on sovitettu lautaseen (5,5') tämän kuumentamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että lautaset (5,5’) ovat sähköllä, joko induktiivisesti tai sähkö-vastuksilla (7) kuumennettavia ja edullisesti päällekkäin sovitettuja.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että lautaset (5,5') ovat kiinteitä ja kaavarit (6,6') on sovitettu liikkumaan kuumennettavien lautasten (5,5') pintaa pitkin lietteen jakamiseksi tasaisesti lautaselle ja siirtämiseksi lautasessa olevaa poistoreunaa tai -aukkoa (8,8') kohti.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että lautaset ovat pyöritettävissä edullisesti samankeskei-sesti (9) ja kaavarit (6,6') on sovitettu kiinteästi uunikammioon (1) siten, että alempi kaavari (6’) on edullisesti lähinnä ylemmän kaavarin (6) jättöpuolella.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunne ttu siitä, että pienen välimatkan päähän alemman lautasen (5') yläpuolelle on lisäksi, lähinnä ylemmän kaavarin (6) etupuolelle, sovitettu kaavari (17) mainitulle alemmalle lautaselle (5') pudotetun lietteen levittämiseksi tasaiseksi kerrokseksi kuumennetulle lautaselle (5'). 9 60182

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että lietteen syöttöputki (2) on uunikammion (1) kannen läpi sovitettu edullisesti samankeskisesti lautasten (5,5') ja/tai kaavarien (6,6') kanssa pyöritettävä alapäästään sivulle taivutettu putki lietteen jakamiseksi ylimmälle lautaselle (5).

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että kiintoaineen ulostulossa (18) on kaasu-tiivis sovitus.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että uunitilan (1) lämpötila on lämpöhäviöitten vähentämiseksi n. 150-250°C alempi kuin lautasten lämpötila. 10 60182