CH647552A5 - Verfahren zur rueckgewinnung von nichtfluechtigen metallen aus einem staubfoermigen einsatzmaterial, welches metalloxide enthaelt. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von nichtflüchtigen Metallen aus einem staubförmigen Einsatzmaterial, welches Metalloxide enthält, durch Verhüttung des Einsatzmaterials in einem mit einem festen Reduktionsmittel gefüllten, beheizten Reaktor, wobei das Einsatzmaterial mit einem Trägergas in einen unteren Reaktorteil eingeblasen sowie durch eine Reduktionszone im unteren Reaktorteil hindurchgeführt wird und wobei flüssiges Metall unten aus dem Reaktor abgezogen wird.
Das bekannte Verfahren (DE-PS 24 03 780, US-PS 40 72 504) ist für die Verhüttung von Metallerzen, insbes. Eisenerzen, geeignet und bestimmt. Diese Erze müssen feinkörnig aufbereitet und vorreduziert in den Reaktor eingeblasen werden. Sie werden in der Reduktionszone reduzierend eingeschmolzen. Der Reaktor ist ein Schachtofen. Das Einblasen erfolgt mit Hilfe von Düsen, denen gleichzeitig Sauerstoff und gasförmige Kohlenwasserstoffe zugeführt werden und die so als Brenner funktionieren. Die Vorreduktion ist aufwendig. Sie muss in einer besonderen Vorreduktionsanlage, z. B. in einem Wirbelbett, einstufig oder mehrstufig erfolgen. Die Rückgewinnung nichtflüchtiger Metalle aus staubförmigen Substanzen, die z. B. bei der Reinigung entsprechender Abgase per Elektrofilter anfallen, ist mit den bekannten Massnahmen nicht möglich. Auch lassen sich solche staubförmigen Substanzen kaum oder nur mit sehr grossem Aufwand vorreduzieren, sie würden z. B. aus einem Wirbelbett ausgetragen.
Andererseits fallen beim Refining von Metallschmelzen nach herkömmlichen Verfahren in beachtlichem Masse Metalloxide in Form solcher staubförmigen Substanzen an. Allein in den nordischen Ländern entstehen auf diese Weise etwa 50 000 bis 60 0001 pro Jahr. J e nach dem Refining-Pro-zess enthalten diese staubförmigen Substanzen in beachtlichem Masse Chromoxide. Diese staubförmigen Substanzen haben, selbst nachdem sie aus den Abgasen entfernt wurden, lange Zeit ein grosses Problem im Hinblick auf die Umweltbelastung dargestellt, da sie beträchtliche Mengen an Schwermetallen und auch an giftigen Chromverbindungen mitführen. Bisher wurden diese staubförmigen Substanzen als Abfall auf Halde gekippt, da keine technisch oder wirtschaftlich vertretbaren Verfahren zur Aufbereitung und Metallrückgewinnung bekannt waren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Anwendung von Massnahmen des eingangs beschriebenen bekannten Verfahrens aus staubförmigem Einsatzmaterial ohne Vorreduktion nichtflüchtige Metalle zu gewinnen. Dabei soll es sich bei dem Einsatzmaterial insbes. um die staubförmigen Substanzen handeln, die beim Refining von Metallschmelzen durch Abgasfilter oder dgl. aus den Abgasen abgeschieden werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs erwähnten Art mit der Kennzeichnung, dass die Reduktionszone mit Hilfe von zumindest einem Plasmabrenner erzeugt und aufrechterhalten wird, der am unteren Reaktorteil angeordnet ist, und dass das staubförmige Einsatzmaterial im Bereich des Plasmabrenners bzw. der Plasmabrenner eingeblasen und augenblicklich reduziert sowie geschmolzen wird. Plasmabrenner bezeichnet bekanntlich Lichtbogendüsenbrenner, aus denen ein Plasmastrahl mit hoher Temperatur austritt, wobei in den Plasmastrahl pulver-förmiges Material eingeblasen werden kann (vgl. Lueger, Bd. 16, Lexikon der Verfahrenstechnik, 1970, S. 302,303). -Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachgeordneten Ansprüchen 2 bis 6.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren kann Abfallstaub erstmals zu wirtschaftlich vertretbaren Bedingungen verarbeitet werden. Dadurch löst die Erfindung nicht nur das durch Lagerung giftiger Abfälle entstehende Problem der Umweltbelastung, sondern gleichzeitig können im Abfallstaub vorhandene Metalle, insbes. Chrom, Nickel und Molybdän, einer weiteren Verwendung wieder zugeführt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Verfahrensschemas zur Durchführung der Erfindung näher erläutert.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Verfahrensschema ist ein Schachtofen oder Reaktor 1 vorgesehen, welcher über einen gasdichten Gichtverschluss 2 mit einem festen Reduktionsmittel wie beispielsweise Koks beschickt wird. Die Temperatur im Reaktor wird mittels einem oder mehrerer Plasmabrenner 3 gesteuert.
Der zu verarbeitende Staub, d. h. das staubförmige Einsatzmaterial, wird in den unteren Teil des Reaktors 1 unmittelbar vor dem Plasmabrenner bzw. den Plasmabrennern mit Hilfe eines Trägergases durch die Leitung 4 eingeblasen. Der bzw. die Plasmabrenner ist bzw. sind dabei an eine Speiseleitung 5 für ein Fördermedium (Plasmagas) für die Wärmeenergie angeschlossen.
Ein Teil des im Reaktor 1 erzeugten Reaktionsgases wird aufgefangen und als Trägergas bzw. als Plasmagas verwendet. Dieses Reaktionsgas verlässt den Reaktor 1 über einen Auslass 6 und wird dann zweckmässigerweise durch einen Wärmetauscher 7 geleitet, um seine Temperatur zu steuern. Bei dem dargestellten Verfahrensschema werden etwa 20% des durch den Wärmetauscher 7 hindurchströmenden Reaktionsgases als Trägergas und Plasmagas über eine Gasreinigungs-Einrichtung 8, ein anschliessendes Gebläse und eventuell einen Kompressor 9 wieder dem Kreislauf zugeführt. Die restlichen 80% des den Wärmetau5
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scher verlassenden Reaktionsgases, welches Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält, kann für andere Zwecke, beispielsweise zur Erzeugung von Elektrizität, verwendet werden.
Die Trägergasleitung 4 ist derart angeordnet, dass sie mit einer Beschickungsvorrichtung 10 wie beispielsweise einer pneumatisch betätigten Beschickungsvorrichtung zusammenwirkt, welche an eine Beschickungsrinne 11 angeschlossen ist, die ihrerseits mit drei Speicherbehältern 12,13 und 14 zusammenwirkt, welche das staubförmige Einsatzmaterial bzw. Kohlepulver und Schlackenbildner enthalten.
Wenn der Staub in den Reaktor eingeblasen wird, wird er dort im wesentlichen augenblicklich reduziert und es erfolgt im unteren Teil des Reaktor die Schmelzung. Die Schmelze läuft zum Boden des Reaktors und wird von dort über einen Abstichkanal 15 entfernt, während die Schlacke kontinuierlich oder intermittierend über einen Abstichkanal 16 entfernt wird.
Erfindungsgemäss kann die gewünschte Temperatur in der Reduktionszone des Reaktors, welche zwischen 1500 und 1600°C liegt, ohne Schwierigkeiten mittels eines Plasmabrenners gesteuert werden. Der Reaktor und das Koksbett können in diesem Fall derart dimensioniert werden, dass das Metalloxide enthaltende staubförmige Einsatzmaterial im unteren Teil des heissen Koksbettes 17 festgehalten wird und das den Reaktor verlassende Gas aus einer Mischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht.
Eine weitere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus dem nachfolgenden zahlenmässigen Durchführungsbeispiel.
Beispiel
1 to Filterstaub, der Metalloxide, insbes. Chromoxide, enthielt, wurde von den Wandungen von Abgasfiltern bei der
Herstellung von rostfreiem Stahl abgekratzt und gesammelt. Die ursprüngliche Teilchengrösse des Staubes betrug 2-6, (im und der Staub hatte folgende Zusammensetzung:
s 13%Cr203 38% Fe2Û3 6% Ni 1,2% MoCb.
io Der Rest war Schlacke wie CaO, S102 und dergleichen. Dieser Staub wurde mit 320 kg Kohlepulver und 12 kg S102 (Schlackebildner) gemischt und das Gemisch dann kontinuierlich in die Reduktionszone eines Reaktors geblasen. Der Energieverbrauch zur Einhaltung einer Temperatur von etwa ls 1550°C in der Reduktionszone betrug etwa 2600 kWh, wobei die Temperatur mittels eines Plasmabrenners erzeugt wurde.
Man erhielt: •
475 kg Roheisen mit 20 21 % Chromgehalt,
11% Nickel und
2,3% Molybdän.
Ferner:
25 620 Nm3 Reaktionsgas, bestehend aus 70% CO,
20% H2,
10% einer Mischung aus Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser.
30
Der Wärmewert des Reaktionsgases betrug etwa 11 300 Kjoule/Nm3.
1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zur Rückgewinnung von nichtflüchtigen Metallen aus einem staubförmigen Einsatzmaterial, welches Metalloxide enthält, durch Verhüttung des Einsatzmaterials in einem mit einem festen Reduktionsmittel gefüllten, beheizten Reaktor, wobei das Einsatzmaterial mit einem Trägergas in einen unteren Reaktorteil eingeblasen sowie durch eine Reduktionszone im unteren Reaktorteil hindurchgeführt wird und wobei flüssiges Metall unten aus dem Reaktor abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionszone mit Hilfe von zumindest einem Plasmabrenner erzeugt und aufrechterhalten wird, der am unteren Reaktorteil angeordnet ist, und dass das staubförmige Einsatzmaterial im Bereich des Plasmabrenners bzw. der Plasmabrenner eingeblasen und augenblicklich reduziert sowie geschmolzen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Produkt im Reaktor auf einer Temperatur von 1500 bis 1650°C gehalten wird.
2
PATENTAIS SPRÜCHE
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem staubförmigen Einsatzmaterial zusätzlich Kohlenstoff oder Kohlenwasserstoffe beigemischt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem staubförmigen Einsatzmaterial zusätzlich ein Schlackenbildner beigemischt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das staubförmige Einsatzmaterial mit Hilfe von aus dem Reaktor abgezogenen Reaktionsgas (Gichtgas) in die Reduktionszone eingeblasen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Reaktor abgezogenes Reaktionsgas (Gichtgas) dem Plasmabrenner als Plasmagas zugeführt wird.
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