NL7905764A

NL7905764A - Werkwijze voor het terugwinnen van in koolstofhoudende produkten aanwezige metaalelementen.

Info

Publication number: NL7905764A
Application number: NL7905764A
Authority: NL
Original assignee: Heurtey Efflutherm
Priority date: 1978-07-27
Filing date: 1979-07-25
Publication date: 1980-01-29
Also published as: US4276266A; JPS5518600A; DE2930635C2; DE2930635A1; FR2432051A1; GB2026458A; JPS6341962B2; NL189768B; FR2432051B1; BE877826A; NL189768C; GB2026458B

Description

793359/vdV/sn --

Aanvraagster: Institut Frangais du Pétrole te Rueii-Malmaison,

Frankrijk, en Societe Heurtey Efflytherm.te Parijs,Prarkrijk.

Titel : Werkwijze voor het terugwinnen van in koolstofhoudende produkten aanwezige metaalelementen.

Door aanvraagster worden als uitvinders genoemd:

Didier BRUN, Gérard CHRYSOSTOME,

Alain FEUGIER en Bernard SALE.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verbranden in een gefluldiseerd bed van koolstofhoudende produkten die metaalelementen bevatten, waardoor men deze metaalelementen kan terugwinnen,

Onder een koolstofhoudend produkt wordt hier verstaan elk vast, 5 poedervormig, vloeibaar of pasta-achtig produkt waarvan tenminste één fraktie koolstof bevat, los of gebonden aan andere elementen, welke fraktie brandbaar is als het produkt gedurende een tijdsinterval van voldoende duur op een voldoende hoge temperatuur wordt gehouden, in tegenwoordigheid van zuurstof of van een zuurstofbevattend gasmengsel, 10 De uitvinding zal worden beschreven in zijn toepassing bij de verbranding van roet van thermische centrales, waarbij dit voorbeeld echter geen beperking vormt van h± toepassingsgebied van de werkwijze, Dergelijke roetsoorten ontstaan bij de verbranding van zware brandstoffen in de stoomketels van thermische centrales; zij worden 15 verzameld in de stofafvangers, in het bijzonder elektrostatische stof* afvangers die geplaatst zijn voor de schoorstenen waardoor het uitwerf en van de verbrandingsgassen in de atmosfeer plaats vindt.

Dergelijke produkten zijn moeilijk t^ verbranden volgens de gebruikelijke werkwijzen waarbij men branders gebruikt, in hoofdzaak vanwege 20 hun betrekkelijk langzame oxydatiesnelheid. Bovendien kan men met de 7905764 ·%* X -2 - normale verbrandingswerkwijzen metaalelementen die zich in de effluenten, eventueel in gasvorm, gedispergeerd bevinden niet valoriseren.

De uitvinding lost het bovengenoemde probleem op door het ver-5 schaffen van een werkwijze waarbij men de koolstofhoudende produkten oxydeert bij een temperatuur van tenminste 800°C en bij voorkeur tussen 800°C en 1050°C in een vuurvaste deeltjes bevattend gefluxdi-seerd bed.

De uitvinding verschaft meer in het bijzonder een werkwijze voor 10 het verbranden van roet en voor het valoriseren van de daarin aanwezije metaalelementen,bijvoorbeeld vanadium en nikkel.

Deze werkwijze is gekenmerkt doordat de vuurvaste deeltjes bestaan uit een materiaal dat tenminste één van de metaalelementen vasthoudt.

15 Volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding gebruikt mei deeltjes bestaande uit een vuurvast materiaal geschikt om door een fysico-chemisch mechanisme tenminste één van de hierboven genoemde elementen vast te houden en onttrekt men periodiek of continu, tenminste een gedeelte van het bed om vervolgens door een geschikte fysico-20 chemische behandeling het vastgehouden metaalelement of de vastgehoud ;n metaalelementen terug te winnen.

Het onttrekken van de vuurvaste deeltjes die de metaalelementen vastgehouden hebben kan direkt uitgevoerd worden door aftappen uit hit gefluxdise'erde bed met behulp van voor gefluxdiseerde bedden geschikt·» 25 inrichtingen: sluizen, overlopen .... Het onttrekken kan eveneens uitgevoerd worden door deeltjes die de metaalelementen hebben vastgehoudcn buiten het gefluxdiseerde bed mee te slepen, waarbij dit meeslepen uitgevoerd kan worden met behulp van het opstijgende gasmengsel dat ontstaat bij de verbranding van de koolstofhoudende elementen in het 30 jgefluxdiseerde bed. In dit laatstgenoemde geval, moet de snelheid van 790 5 7 64

_ 3 _ V

de gassen zodanig geregeld worden dat de gewenste hoeveelheid vuurvaste deeltjes die de metaalelementen gebonden hebben, buiten het ge-fluidiseerde bed meegesleept wordt. De vuurvaste deeltjes worden vervolgens uit de gasstroom afgescheiden met behulp van geschikte inrich-5 tingen zoals: cyclonen, buisfilters, elektrostatische stofafvangers of elk ander middel voor het scheiden van gassen en vaste stoffen.

Men kan in het bijzonder, doch niet uitsluitend, een kalkhoudend zand gebruiken dat tussen 25 en 75% van de massa uit calciumcarbonaat bestaat, waarbij het resterende gedeelte in hoofdzaak uit silicium-10 oxyde bestaat, voor het vasthouden van het vanadium en nikkel in het roet afkomstig van de verbranding van koolwaterstoffen.

Uitstekende resultaten zijn verkregen met een kalkhoudend zand waarvan 50^ van de massa uit calciumcarbonaat bestaat, terwijl het resterende gedeelte in hoofdzaak uit siliciumdioxyde bestaat. Het vas :-15 gehouden vanadium kan vervolgens geëxtraheerd worden met behulp van bekende werkwijzen, in het bijzonder door wassen met zuur van de vuurvaste deeltjes die dit metaal gebonden hebben en die aan het ge-fluïdiseerde bed onttrokken zijn.

Daar het in het gefluidiseerde bed gebrachte koolstofafval naast 20 metaalelementen die men wenst terug te winnen, andere metaalelementen jbevat, in het bijzonder alkalimetalen, zoals natrium en kalium, die •!met de eerstgenoemde metaalelementen eutectische verbindingen met laag smeltpunt kunnen vormen, biedt het gebruik van vuurvaste deeltjej, zoals het hiervoor genoemde kalkhoudende zand, het voordeel dat men 25 het samenklonteren van de deeltjes van het gefluidiseerde bed ten gevolge van het samenlijmen van deze deeltjes door de verbindingen met laag smeltpunt voorkomt. Zo heeft men experimenteel kunnen waarnemen dat men de verbranding van bepaalde roetsoprten die naast het terug t« winnen vanadium en nikkel variabele hoeveelheden bevatten van natrium 30 dat met het vanadium natriumvanadaten met laag smeltpunt kan vormen, i______ ___ 7.90 5 7 64 4 >v # - — zonder samenklonteren van het gefluidiseerde bed kon uitvoeren.

Volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding gebruikt men vuurvaste deeltjes die chemisch inert zijn ten opzichte van de terug te winnen produkten en voorkomt men de agglomeratie van het ge-5 fluldiseerde bed, als dit gevaar kan optreden door de aard van de metaalelementen, door periodiek of continu tenminste een gedeelte van het bed te vernieuwen. Men extraheert vervolgens het terug te winnen metaalelement of de terug te winnen metaalelementen, bijvoorbeeld door wassen met water, of met een geschikt oplosmiddel, aan de vuurvaste 10 deeltjes die onttrokken zijn aan het bed of hieruit afgevoerd door eer» geregeld pneumatisch meeslepen zoals hierboven vermeld. Men kan bijvoorbeeld in het geval van vanadium-*bevattend roet, korunddeeltjes gebruiken als vuurvaste deeltjes. Het vanadium kan geëxtraheerd wordei door eenvoudig wassen met water van de aan het gefluidiseerde bed 15 onttrokken deeltjes of uit dit gefluidiseerde bed door een geregeld pneumatisch meeslepen verwijderde deeltjes, waarbij deze korunddeeltj ss vervolgens opnieuw in het gefluidiseerde bed teruggevoerd kunnen wordsn.

Voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding kan msn met voordeel deeltjes gebruiken van een vuurvast produkt met een 20 deeltjesgrootte tussen 0,2 mm en 5 mm en een fluldisatiesnelheid tusssn 0,5 m/s en 10 m/s (de fluidisatiesnelheid wordt gedefinieerd als de verhouding van het reële gasdebiet dat door het gefluidiseerde bed stroomt ten opzichte van het totale horizontale dwarsdoorsnedeoppervlak van het gefluidiseerde bed).

25 De volgende twee proeven lichten, uitsluitend als voorbeeld, twee uitvoeringsvormen van de uitvinding toe.

Eerste proef.

Men verbrandt in een gefluïdiseerd bed, met luch^ roet waarvan de deeltjes diameters bezaten tussen 50 en 100 micron en naast kool-30 -stof, de volgende metaalelementen bevatten: 790 5 7 64 5_ v V 1 tot 2 gew.$

Ni 0,5 tot 1 gew.$

Fe 1 tot 2 gew.$

Ca 0,5 gew.$ 5 Na 0,5 gew.$

Vanadium en nikkel waren de elementen die men wenste terug te winnen.

De verbranding is uitgevoerd gedurende 5 uren onder de hieronder vermelde omstandigheden:

10 temperatuur : 870°C

fluïdisatiesnelheid: 1 meter per seconde overmaat lucht: 100$ È i roetdebiet: 8 kg/h gebruikte vuurvaste deeltjes : kalkhoudend zand 15 dat ongeveer 50$ calciumcarbonaat en 50$ siliciun- dioxyde bevat.

Na 10 uren werking (overeenkomende met de behandeling van 80 kg roet) gedurende welke periode geen enkele agglomeratie van het gefluï -diseerde bed waargenomen is, gaf analyse van het zand de volgende 20 resultaten: V 3 gew.$

Na 0,6 gew.$

Fe 2 gew.$

Ni 1,4 gew.$ 25 Rekening houdende met de gebruikte massa van kalkhoudend zand, wordt ongeveer 1200 gram vanadium vastgehouden en is de extractie van de in het roet aanwezige vanadium dus goed.

Volgens de uitvinding kan men ook ^n het zand het oorspronkelijk in het roet aanwezige vanadium en nikkel concentreren.

30 — Tweede proef.

7905764 'te _ 6 _

Een tweede proef is uitgevoerd onder dezelfde werkomstandigheden en met roet van dezelfde samenstelling als hierboven maar ditmaal met een lading vuurvaste deeltjes die bestaan uit korund.

Een agglomeratie van het gefluidiseerde bed is waargenomen na 5 2 h 30 minuten werking.

Een op dat moment uitgevoerde analyse van het korund gaf de volgende resultaten: V 0,6 gew.$

Na 0,2 gey,# 10_ Ditmaal is derhalve 300 gram vanadium teruggewonnen (bij een werkingsduur die een kwart was van die in de voorgaande proef). Men kan het samenklonteren van het gefluidiseerde bed voorkomen door periodiek of continu korunddeeltjes die vanadium gebonden hebben te vervangen door korunddeeltjes waaraan nog geen vanadium gebonden is.

15 Het is dan mogelijk om heldoor de aan het gefluidiseerde bed onttrokken korunddeeltje vastgehouden vanadium terug te winnen door eenvoudig wassen met water waardoor men dit vanadium oplost.

- conclusies - 790 5 7 64

Claims

1. Werkwijze voor het terugwinnen van tenminste één in koolstof-houdende produkten aanwezig metaalelement, met het kenmerk, dat men deze produkten oxydeert bij een temperatuur van tenminste 800°C in een opstijgende gasstroom waardoor men een ge- 5 fluldiseerd bed kan vormen met vuurvaste deeltjes geschikt om door een fysico-chemisch mechanisme tenminste één terug te winnen element vast te houden en dat men periodiek of continu tenminste een gedeelte van het gefluidiseerde bed verwijdert om het aldus vastgehouden element terug te kunnen winnen door uiteindelijke behandeling van het aan het 10 gefluidiseerde bed onttrokken gedeelte.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, toegepast op vanadium en/of nikkel bevattende koolstof houdende produkten, met het kenmerk, dat de vuurvaste produkten bestaan uit een kalk-houdend zand.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het gebruikte kalkhoudende zand tussen 25$ en 75$ van de massa uit calciumcarbonaat bestaat, terwijl het resterende gedeelte in hoofdzaak uit siliciumdioxyde bestaat.

4. Werkwijze volgens conclusie 1,met het kenmerk, 20 dat men vuurvaste deeltjes gebruikt die chemisch inert zijn ten opzichte van het terug te winnen element en dat men de agglomeratie van het gefluidiseerde bed voorkomt door periodiek of continu tenminste een gedeelte van het gefluidiseerde bed dat aan dit bed onttrokken wordt te vernieuwen, waarna men het terug te winnen element uit het aldus 25 Oan het bed onttrokken gedeelte extraheert. 7905764 _ 8 _

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat men het metaalelement extraheert door wassen van de vuurvaste deeltjes, waarna men deze laatstgenoemde opnieuw in het gefluïdiseerdo bed terugvoert.

6. Werkwijze volgens één der conclusies 4 of 5, met het kenmerk, dat de vuurvaste deeltjes die chemisch inert zijn ten opzichte van het genoemde terug te winnen metaalelement uit korund bestaan.

7, Werkwijze volgens één of meer der conclusies 1 tot 6, m e t 10 het kenmerk, dat de verbrandingstemperatuur ligt tussen 800°C en 1050°C.

8. Werkwijze volgens één of meer der conclusies 1 tot 7, m e t het kenmerk, dat de deeltjesgrootte van de vuurvaste deeltjes ligt tussen 0,2 mm en 5 mm.

9. Werkwijze volgens één of meer der conclusies 1 tot 8, m e t het kenmerk, dat de fluïdisatiesnelheid ligt tussen 0,5 m/s en 10 m/s. Werkwijze volgens één of meer der conclusies 1 tot 9, met het kenmerk, dat de snelheid van de opstijgende gasstroom 20 geregeld wordt als funktie van de deeltjesgrootte van de gebruikte vuurvaste deeltjes, zodanig dat een vooraf bepaald gewichtsgedeelte van het gefluldiseerde bed uit dit bed meegesleept wordt door de gasstroom om genoemd metaalelement uit genoemd gedeelte te kunnen extraheren. 790 57 64