DE69404034T2

DE69404034T2 - Agglomerieren durch Extrudieren

Info

Publication number: DE69404034T2
Application number: DE69404034T
Authority: DE
Inventors: William J Keough; Gregory J Saunders; Neil L Smith; Mark Stratychuk
Original assignee: Southwind Enterprises Inc
Current assignee: Southwind Enterprises Inc
Priority date: 1993-04-22
Filing date: 1994-04-19
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2014-04-20
Also published as: FI954976A0; EP0695370A1; BR9406355A; AU676564B2; NO954143D0; DE69404034D1; FI954976A; WO1994024317A1; ZA942635B; AU6672894A; US5385602A; EP0695370B1; ES2105700T3; NO954143L

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft das Aggiomerieren von kleiner Teilchen, im speziellen das Aggiomerieren von kleinen Teilchen, die Nebenprodukte der metallurgischen Industrie sind, durch Extrusion.
Nebenprodukte und Abfaliprodukte, die in der metallurgischen Industrie anfallen, enthalten oft wertvolle Metalle in Konzentrationen, die wirtschaftlich zurückgewonnen werden könnten. Zur Metall-Rückgewinnung werden die Nebenprodukte und Abfallmaterialien üblicherweise verschiedenen Stufen eines Hochtemperaturextraktionsverfahrens zugeführt, das zur Gewinnung von reinen Metallen oder Legierungen dient. Der Betrieb der meisten Hochtemperatur-Extraktionsanlagen ist von einer starken Aufwärtsströmung begleitet. Die Abfall- und Nebenprodukte liegen meist in Form von Staub oder sehr kleinen Teilchen vor, so daß, wenn sie in dieser Form der Verarbeitung in Hochtemperaturöfen und ähnlichen Anlagen zugeführt werden würden, dies zur Folge hätte, daß die Teilchen in die umgebende Atmosphäre ausgeblasen werden. Und der Staub in der Atmosphäre würde in weiterer Folge zu Umweltbelastungen führen. Es ist daher eine offensichtliche Notwendigkeit, daß die zwecks Wiedergewinnung mittels Rückführung zu den Öfen zu behandelnden Abfall- und Nebenprodukte agglomeriert werden. Aus naheliegenden wirtschaftlichen Überlegungen ist es ebenfalls notwendig, daß die Durchführung des Agglomerationsverfahrens und die beim Agglomerationsverfahren eingesetzten Bindemittel so billig sind, wie unter den gegebenen Umständen möglich.
Bei mehreren herkömmlichen Verfahren wurde Zement als Bindemittel eingesetzt, die resultierenden Aggomerate fallen jedoch oft in Form von großen Stücken an, die zerkleinert werden müssen, wobei wiederum Staub gebildet wird. Ein weiterer Nachteil der Verwendung von Zement als einziges Agglomerationsmittel besteht darin, daß zusätzlicher Brennstoff notwendig ist, um den als Bindemittel zugesetzten Zement zu erhitzen und zu schmelzen, damit er in die Schlackenphase eingebaut werden kann. Bei manchen anderen herkömmlichen Verfahren werden zum Aggomerieren metallurgischer Nebenprodukte Harze und andere Kohlenstoff/Wasserstoffverbindungen mit Zement kombiniert. Beispielsweise beschreibt die an Alanko und Atwell ausgegebene CA-A-1.283.296 ein Verfahren, mit dem Briketts erhalten werden können, die aus Sand und ähnlichen reduzierbaren Oxiden, einem festen Reduktionsmittel und einem gemischten Bindemittelsystem besteht, wobei letzteres eine organische oder anorganische Verbindung umfaßt, die Flüssigkeit und Teerasphalt oder ähnliches Material auf Kohlenstoffbasis enthält. Die Aggiomerate der CA-A-1 .283.296 werden durch herkömmliches Brikettieren, gefolgt von Trocknung und Wärmebehandlung erhalten. Die meisten herkömmlichen Brikettierungsverfahren erfordern die Ausübung von hohem Druck und eine Wärmenachbehandlung, um Aggomerate zu erhalten, und sind daher für die Behandlung von Abfall- und Nebenprodukten relativ kostspielig.
Es ist festzustellen, daß für die Riickfiihrung metallurgischer Nebenprodukte zu verschiedenen Öfen, um wertvolle Metalle zurückzugewinnen, die im Abfall- und/oder Nebenprodukt enthalten sind, nicht notwendigerweise Aggomerate mit hoher Schlagfestigkeit erforderlich sind. Oft reicht es aus, daß die Aggiomerate manipuliert und dem Ofen zugeführt werden können, ohne zu zerbröckeln; mit anderen Worten, die Aggomerate müssen ihre Gestalt beibehalten und der Handhabung und Beanspruchung ohne Staubbildung standhalten, bevor sie in die Schmelze eintreten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es hat sich gezeigt, daß metallurgische Nebenprodukte oft Silikate enthalten, die zementähnliche Eigenschaften aufweisen. Es hat sich ebenfalls gezeigt, daß geringe Mengen an Hüttenzement, Portlandzement oder ähnlicher Verbindungen mit zementarti gen Eigenschaften, wenn sie Metalloxide enthaltenden Abfallprodukten zugegeben werden, als Bindemittel dienen können. Es wurde weiters festgestellt, daß dieses Gemisch, wenn ihm auch ein Bindemittel auf Kohlenwasserstoffbasis zugegeben wird, extrudiert werden kann und die erhaltenen Extrudate ihre Gestalt beibehalten und ihre Festigkeit beim Lagern zunimmt. Die erhaltenen Extrudate können ohne weitere Wärmebehandlung zur Beschickung von Öfen zur Metalrückgewinnung und ähnliche Anlagen verwendet werden.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die zementartigen Eigenschaften metallurgischer Nebenprodukte zu nutzen, um Aggomerate zu erhalten. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Wechselwirkungen des Einsatzes von Zement und Kohlenwasserstoffen zu nutzen, um das Gemisch mit metallurgischen Neben- und Abfallprodukten zu extrudieren. Wieder ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, durch Extrusion Agglomerate zu erhalten, die ihre Gestalt beibehalten und Hochtemperatur-Anlagen zugeführt werden können, ohne daß sie einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen werden müssen.
Wie in Anspruch 1 dargelegt, wurde ein neues Verfahren zur Herstellung von Extrudaten gefunden, die zumindest ein metallurgisches Nebenprodukt enthalten, folgende Schritte umfassend:
a) Herstellung eines ersten Gemisches, umfassend ein metallurgisches Nebenprodukt, wobei das metallurgische Nebenprodukt zumindest ein Mitglied der aus Eisen metallen und -metal Iverbindungen, Nichteisen-Übergangsmetallen und -metallverbindungen und Edelmetallen bestehenden Gruppe enthält; eine Silikat enthaltende Verbindung, die mit Wasser chemisch reagieren kann, und Wasser, das in einer zur chemischen Reaktion mit der Silikat enthaltenden Verbindung erforderlichen Menge zugegeben wird;
b) Schmelzen einer Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis mit einer Schmelztemperatur von unter 200ºC und Zugabe der geschmolzenen Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis zum ersten Gemisch in einer Menge, die jene der im ersten Gemisch vorhandenen, Silikat enthaltenden Verbindung nicht übersteigt;
c) Vermischen der geschmolzenen Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis mit dem ersten, in Schritt (a) erhaltenen Gemisch, um ein zweites Gemisch zu erhalten; und
d) Extrudieren des zweiten Gemisches, um Extrudate zu erhalten. Bevorzugte Ausführungsformen des beanspruchten Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 dargelegt.
Die Erfindung betrifft auch ein nach dem in Anspruch 1 definierten Verfahren erhaltenes Extrudat.
Die Silikat enthaltende Verbindung, die mit Wasser chemisch reagieren kann, kann in einem der im Gemisch enthaltenen metallurgischen Nebenprodukte enthalten sein und/oder in Form von Hüttenzement oder Portlandzement zugesetzt werden.
Das dem Gemisch zugegebene Wasser wird durch chemische Reaktion vollständig absorbiert oder verbraucht, weshalb sich das Gemisch trocken anfühlt, bevor es mit dem gesch molzenen Kohlenwasserstoff vermischt wird.
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend erörtert und anhand von Beispielen veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Metallurgische Neben- oder Abfaprodukte liegen oft in Form von Staub und Teilchen geringer Größe vor. Derartige Produkte können aus der Mineralbearbeitung, sowie vom Abfall von Schmelzen, von Rückständen, die in Gießpfannen, Öfen und Konvertern zurückbleiben, von durch elektrostatische Staubabscheider und Absaughauben gesammeltem Staub, wie z.B. Cottrell-Staub, und dergleichen stammen. Der Staub und die kleinen Teilchen können das Ergebnis der Zerkleinerung von Schachtauskleidungsziegeln sein. Die Restkonzentration an wertvollen Metallen in den oben angeführten Nebenprodukten kann ihre Rückführung zu Wiedergewinnungsverfahrensschritten zur Weiterbehandlung rechtfertigen.
Auch Schlamm, der sich bei Verfahren zur elektrolytischen Raffination, elektrolytischen Extraktion oder Elektroplattierung ansammelt, kann wertvolle Metalle enthalten und daher des Recyclings wert erachtet werden. Dross, Schlacke, Asche und andere metal Ireiche Abfallprodukte können ebenfalls kleine Teilchen wiedergewinnbarer Metalle beinhalten. Kleine Oxidteilchen, die beim Fräsen entstehen, und ähnliches Abfallmaterial, das während der Bearbeitung metallischer Gegenstände erhalten wird, wie z.B. Drehspäne und Kerbabfälle, können ebenfalls mit anderen Nebenprodukten vermengt werden, die zu Metalewinnungsanlagen zurückzuführen sind, üblicherweise zu dafür bestimmten Konvertern und Öfen.
Es ist üblich, daß mehrere metallurgische Nebenprodukte verschiedenen Ursprungs vermischt werden, um sie für die weitere Gewinnungsbehandlung zu rezyklieren. Unabhängig von ihrem Ursprung werden die Teilchen aus metallurgischen Neben- und Abfallprodukten, die zu Öfen zurückzuführen sind, in der nachstehenden Beschreibung als metallurgischer Staub bezeichnet.
Bei einigen metallurgischen Nebenprodukten ist möglicherweise nicht beabsichtigt, sie in Hochtemperatur-Gewinnungsverfahrensschritten zu rezyklieren. In solchen Fällen wird das metallurgische Nebenprodukt oft im Freien, d.h. auf Abfallhalden, gelagert oder manchmal als Hinterfüllungsmaterial im Bergbau eingesetzt. Aufgrund der geringen Teilchengröße und der staubigen Beschaffenheit von Nebenprodukten und manchen Abfallprodukten können diese als umweltgefährdend angesehen werden. Es wurde festgestellt, daß das erfindungsgemäße Verfahren zum Aggomerieren durch Extrusion metallurgischer Nebenprodukte und Abfallprodukte eingesetzt werden kann, um umweltgefährdende Staubbildung bei der Lagerung auszuschalten.
Mancher metallurgische Staub, der zu rezyklieren ist, kann Silikate enthalten, die zuvor einer pyrometal 1 urgischen Behandlung unterzogen wurden. Ein solches metall urgisches Nebenprodukt ist beispielsweise Cottrell-Staub. Silikate dieser Art können üblicherweise chemisch mit Wasser reagieren und das Wasser so absorbieren, daß es in die Struktur der Silikate eingebaut wird. Daß das Wasser strukturell an die Bestandteile des metallurgischen Staubs gebunden ist, zeigt sich dadurch, daß sich der Staub weiterhin trocken anfühlt, nachdem eine bestimmte Wassermenge damit vermischt wurde. Mit anderen Worten, das zugegebene Wasser wird vom metallurgischen Staub, der zur chemischen Reaktion mit Wasser fähige Silikate enthält, vollständig absorbiert. Die Menge Wasser, die ein Staub zur Gänze absorbieren kann, hängt von der Zusammensetzung des Staubs sowie davon ab, welcher Wärmebehandlung dieser zuvor unterzogen wurde. Die auffällige Auswirkung der Tatsache, daß das Wasser chemisch an die im metallurgischen Staub enthaltenen Silikate gebunden wird, besteht darin, daß solche Silikate aushärten und der Staub zu Formkörpern agglomeriert, die Manipulationen standhalten. Die ausgehärteten Silikate ermöglichen eine Manipulation der Aggomerate, ohne daß diese zerbröckeln oder zu Staub zerfallen.
Wie oben erörtert, handelt es sich beim metallurgischen Staub, der in Metallgewinnungsverfahren rezykliert wird, üblicherweise um ein Gemisch aus in verschiedenen metallurgischen Verfahren anfallenden Neben- und Abfallprodukten. Daher variiert die Zusammensetzung und der Anteil an zur chemischen Reaktion mit Wasser fähigen Silikaten darin. Um Aggiomerate aus metallurgischem Staub zu erhalten, deren Manipulation ohne Zerbröckeln erfolgen kann und die ihre Gestalt beibehalten, ohne zu zerbrechen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Portlandzement oder Hüttenzement oder beides mit dem Staub zu vermischen. Es ist bekannt, daß Zemente Silikate enthalten, die mit Wasser reagieren können. Der zugegebene Portland- oder Hüttenzement oder ein Gemisch solcher Zemente ergänzt dadurch die zementartigen Eigenschaften der im Staub bereits vorhandenen Silikate. Es wurde festgestellt, daß die bevorzugte Menge an Zement, die dem Staub gegebenenfalls zugesetzt wird, je nach der Beschaffenheit und dem Ursprung des zu behandelnden metallurgischen Staubs im Bereich zwischen 4 und 16 Gew.-% liegt. Daher enthält das zu agglomerierende Gemisch Silikate, die im Staub bereits vorhanden sind und/oder als Zement oder als Zement-Gemisch zugesetzt werden, und weist somit eine Silikat enthaltende Komponente auf. Ein weiterer Vorteil der Zugabe einer bekannten Menge an Portland- und/oder Hüttenzemenet zum metallurgischen Staub besteht darin, daß die Menge an Wasser, mit der das Gemisch chemisch reagieren kann, besser abzuschätzen ist. Mit anderen Worten, es kann leichter abgeschätzt werden, wieviel Wasser das Gemisch absorbieren, d.h. strukturell binden, kann. Es wurde festgestellt, daß bei der bevorzugten praktischen Ausführungsform der Erfindung die Menge an Wasser, die das Gemisch aus Staub und Zement absorbiert, während das Gemisch sich weiterhin trocken anfühlt, doppelt so hoch wie die Gewichtsprozent des dem Gemisch zugegebenen Zements, plus 3-5 Gew.-% ist, damit das im metallurgischen Staub an sich enthaltene Silikat chemisch mit Wasser reagieren kann. Wenn Wasser in Mengen zugegeben wird, die durch den obigen Bereich definiert sind, wird es vom Gemisch vollständig chemisch absorbiert und reagiert damit. Mit anderen Worten, das dem Gemisch zugegebene Wasser bildet keine eigene flüssige Phase innerhalb des Gemisches.
Es hat sich, wie zuvor erwähnt, gezeigt, daß durch das Aggomerieren metallurgischen Staubes nur unter Zementzusatz nicht alle Schwierigkeiten beseitigt werden können, die beim Rückführen von Staub zu Öfen auftreten. Wenn der Zement die optimale erforderliche Menge übersteigt, sind die Aggomerate zu hart und müssen vor dem Einbringen in den Ofen möglicherweise zu kleinen Teilchen zerteilt werden, was zu weiterer Staubbildung führt. Darüberhinaus ist durch das Vorhandensein von Zement mehr Brennstoff erforderlich, um die Schmelze im Ofen oder im Konverter auf der erforderlichen Temperatur zu halten; daher sollte die zugegebene Zementmenge aus wirtschaftlichen Gründen gering gehalten werden. Wenn die Zementmenge jedoch unterhalb der erforderlichen Menge liegt, verfügen die Aggiomerate nicht über strukturelle Integrität, können während des Einbringens in den Ofen zerfallen, was zur Staubbildung führt, usw.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß, wenn dem Gemisch aus metallurgischem Staub und Zement, das zuvor zugesetztes, chemisch gebundenes Wasser enthält, eine Verbindung auf Kohlenwasserstoffbasis in ausreichenden Mengen zugegeben wird, das resultierende Gemisch durch Extrusion leicht aggiomeriert werden kann. Die erhaltenen Extrudate behalten ihre Gestalt bei, zerbröckeln nicht, zerfallen nicht zu Staub und können direkt einer pyrometallurgischen Anlage zugeführt werden. Darüberhinaus erhöht sich die Festigkeit solcher Extrudate im Lauf der Zeit.
Die zum Erhalt von Extrudaten mit gewünschten Eigenschaften erforderliche Menge an Verbindungen auf Kohlenwasserstoffbasis ist üblicherweise geringer als der Gewichtsprozentsatz an im Gemisch vorhandenem Zement und ist vorzugsweise etwa halb so groß wie jene des zugegebenen Zement.
Bei der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Verbindung auf Kohlenwasserstoffbasis handelt es sich vorzugsweise um ein Kohlenwasserstoff-Wachs, dessen Schmeztemperatur über Raumtemperatur liegt, aber 200ºC nicht übersteigt. Es können auch andere relativ niedrigschmelzende Kohlenwasserstoffe eingesetzt werden, wie z.B. Asphalt, Bitumen, Teerasphalt und dergleichen.
Vorzugsweise wird das Wachs oder eine ähnliche Verbindung auf Kohlenwasserstoffbasis geschmolzen oder befindet sich in flüssigem Zustand, bevor es/sie mit dem Gemisch vermischt wird, das metallurgischen Staub, Zement und vom Gemisch absorbiertes Wasser enthält. Aus Gründen der Klarheit sei angemerkt, daß es sich bei der Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis üblicherweise um eine Iangkettige organische Verbindung handelt, die im wesentlichen aus Kohlenstoff und Wasserstoff besteht.
Wie oben angeführt, werden die zu rezyklierenden, metallurgischen Staub enthaltenden Agglomerate in der bevorzugten Ausführungsform durch Extrusion erhalten. Es können herkömmliche Extruder eingesetzt werden, die am Austrittsende des Extruders eine oder mehrere in üblicher Weise geformte Öffnungen aufweisen. Das Gemisch wird mit einem Schneckenförderer oder einem ähnlichen Spiralförderer extrud iert. Der ausgeübte Extrusionsdruck liegt deutlich unter 56 kg/cm² (800 psi) und vorzugsweise im Bereich von 32-35 kg/cm² (450-500 psi). Die Extrudate haben einen Querschnitt, der durch den Austrittsdurchmesser des Extruders definiert ist, die Länge der Extrudate ist jedoch unregelmäßig. In dem meisten Fällen beträgt das Verhältnis zwischen der Länge des Extrudats und seinem Querschnitt zumindest 2:1.
Ein charakteristisches Merkmal der Extrusion besteht darin, daß ein Extrusionsdruck ausgeübt wird, um die zu extrudierende Substanz zum Austrittsende des Extruders zu drängen und dadurch Extrudate zu erhalten. Die Extrusion wird üblicherweise aber nicht notwendigerweise in einer Vorrichtung mit einer horizontalen Welle durchgeführt.
Es ist anzumerken, daß die herkömmliche metallurgische Agglomeration zumeist unter Brikettieren erfolgt. Agglomeration durch Brikettieren wird, im Unterschied zur Extrusion, üblicherweise zwischen zwei mit Taschen versehenen Walzen durchgeführt, die jeweils um eine eigene horizontale Achse rotieren. Die Briketts werden zwischen den Flächen der Taschen erhalten, indem auf jede Hälfte der Taschen ein Druck von 105-211 kg/cm² (1.500-3.000 psi) ausgeübt wird. Die zu brikettierende Substanz bewegt sich nicht, während der Brikettierungsdruck ausgeübt wird. Die gleichmäßig geformten grünen Briketts werden weiters Trocknen, Härtung und Brennen unterzogen, um die hohe Schlagfestigkeit zu erzielen, die bei herkömmlichen Verfahren unter Verwendung von Briketts erforderlich ist.
Die Extrusion kann kontinuierlich oder intermittierend erfolgen. Die Extrudate werden im erfindungsgemäßen Verfahren bei Umgebungstemperatur erhalten. Die wie oben beschrieben erhaltenen Extrudate erfordern keine weitere Wärmebehandlung und können direkt in einen Ofen eingebracht werden, um in den Extrudaten enthaltene wertvolle Metalle wiederzugewinnen. Alternativ dazu können die Extrudate vor ihrer Verwendung gelagert werden. Es ist unwahrscheinlich, daß die Extrudate ihre gewünschten Eigenschaften bei der Lagerung verlieren, es kann sich sogar ihre Schlagfestigkeit erhöhen.
Die erhaltenen Extrudate können auch weiterer Trocknung oder Härtung unterzogen werden, was jedoch nicht unbedingt erforderlich ist.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann während der Extrusion innerhalb der Welle eine Absaugung vorgesehen sein, um die an der Oberfläche der zu agglomerierenden Teilchen adsorbierte Luft freizusetzen. Die Anwendung von Wärme während der Extrusion ist bei diesem Verfahren nicht erforderlich.
Der zu rezyklierende und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnde metallurgische Staub kann verschiedene Eisenoxide oder ähnliche Eisenverbindungen, Oxide oder Verbindungen von Nichteisen-Übergangsmetallen und Edelmetallen umfassen. Metalle, die in die allgemeine Kategorie der Nichteisen-Übergangsmetalle fallen, sind: Nickel, Kupfer, Kobalt, Vanadium, Chrom, Titan, Mangan, Molybdän, Zink, Tantal, Wolfram, Aluminium und dergleichen. Der Begriff Edelmetalle umfaßt im vorliegenden Fall die folgenden Metalle: Silber, Gold, Platin, Iridium, Rhenium, Rhodium, Palladium, Ruthenium usw.
Aus obigen Ausführungen kann geschlossen werden, daß das zu extrudierende Gemisch metallurgischen Staub wie oben definiert, gegebenenfalls Portland- und/oder Hüttenzement, chemisch im Gemisch gebundenes Wasser und eine Verbindung auf Kohlenwasserstoffbasis umfaßt. Wenn der Gewichtsprozentsatz an metallurgischem Staub im Gemisch mit Md, der im zu agglomerierenden Gemisch enthaltene Gewichtsprozentsatz an Zement als C, der Gewichtsprozentsatz an Wasser im Gemisch als H&sub2;O und der Gewichtsprozentsatz an Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis als W bezeichnet wird, erfolgt die Herstellung des Gemisches, um die besten Ergebnisse zu erzielen, in den folgenden Zusammensetzungsbereichen:
60 ≤ Md + C ≤ 95
H&sub2;O ≤ 2C + 5
W< C
Das vermischte Gemisch mit dem oben angeführten, breiten Zusammensetzungsbereich wird daraufhin extrudiert. Die erhaltenen Extrudate bestehen den Freifall-Test ohne zu zerbrechen, zerfallen nicht zu Staub und können in einem metallurgischen Gewinnungsverfahren behandelt werden, ohne daß Staub gebildet wird.
Es wurde festgestellt, daß ein besonderer Vorteil des Einsatzes des oben beschriebenen Gemischs und des Aggiomerierens des Gemischs durch Extrusion darin besteht, daß die im Gemisch enthaltenen Silikate und das Kohlenwasserstoff-Wachs vorteilhaft miteinander wechselwirken. Es zeigte sich, daß die im metallurgischen Staub üblicherweise enthaltenen und mit dem Staub zugemischten Zement ergänzten Silikate, nachdem sie mit dem dem Gemisch zugesetzten Wasser reagiert haben, in Gegenwart von Wachs während der Extrusion so zusammenwirken, daß ein Extrudat gebildet wird, das seine Form ohne Staubbildung während des Festwerdens beibehält.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis zusätzlichen Brennstoff und Wärme liefert, um die Verarbeitung von rezykliertem Staub und Zement in den Extrudaten zu ermöglichen.
Darüberhinaus sind die Kosten der Verbindung auf Kohlenwasserstoffbasis und des Zements im Vergleich zu anderen herkömmlichen Bindemitteln relativ gering. Extrusion gilt als eines der preisgünstigsten Verfahren zur Agglomeration. Da die Konzentration an wertvollen Metallen in Abfall- und Nebenprodukten üblicherweise relativ gering ist, sind im Hinblick auf deren Behandlung bei der Wahl des billigsten Wegs zum Erhalt der gewünschten Aggomerate wirtschaftliche Überlegungen ausschlaggebend.
Wie oben kurz erörtert, kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Erhalten von metallurgischen Staub enthaltenden Extrudaten durchgeführt werden, indem Wärmezufuhr nur erforderlich ist, um die Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis zu verflüssigen, bevor sie dem metallurgischen Staub enthaltenden Gemisch zugemischt wird. Die Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis kann auch ohne Wärmezufuhr in feinverteilter Form zugesetzt werden, solange darauf geachtet wird, daß die Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis innerhalb des Gemisches gut dispergiert ist, bevor das Gemisch auf herkömmliche Weise extrudiert wird.
Bei winterlichen Bedingungen, wenn die Umgebungstemperatur unter dem Gefrierpunkt liegt, kann es notwendig sein, den metallurgischen Staub und den Zement auf eine Temperatur oberhalb des Gefrierpunkts zu erwärmen, bevor die erforderliche Wassermenge zugegeben wird.
Unter Bedingungen am anderen Ende der Temperaturskala, wenn der metallurgische Staub heiß ist, kann es aus naheliegenden Gründen vorteilhaft sein, seine Temperatur unter den Siedepunkt von Wasser abfallen zu lassen, bevor dem Staub die erforderliche Wassermenge zugegeben wird.
In manchen Fällen weist das metallurgische Nebenprodukt unregelmäßige Größe auf, und es kann notwendig sein, die durchschnittliche Größe auf unter ein Viertel Zoll zu herabzusetzen, bevor das Nebenprodukt der Behandlung gemäß vorliegender Erfindung unterzogen wird.
Wenn das metallurgische Nebenprodukt zufällig naß ist, kann es vorteilhaft sein, es trocknen zu lassen, bevor es den oben beschriebenen Verfahrensschritten unterzogen wird; dies hängt jedoch von den anderen Additiven und von den Auswirkungen des ursprünglich ungebundenen Wassers auf ihr jeweiliges Verhalten ab.
Wiederum ein anderer Vorteil des Verfahrens zum Erhalt von metallurgischen Staub enthaltenden Extrudaten, wie oben beschrieben, besteht darin, daß die Gegenwart einer Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis im Gemisch dem sich ansonsten unelastisch verhaltenden zementhälti gen Gemisch Plastizität verleiht, wodurch der Extrusionsvorgang unterstützt und der zum Erhalt von Extrudaten erforderliche Druck verringert wird.

BEISPIEL

Ein Gemisch aus metallurgischen Nebenprodukten, das kalziniertes Nickeloxid, Kobaltoxid und andere Metalloxide enthält, war zu agglomerieren, um es in einen Konverter einzubringen, um wertvolle Nickel- und Kobaltmengen im Nebenprodukt zu gewinnen. Die Teilchengröße war gering; 90/% des Nebenproduktes waren kleiner als 0,79 mm (1/32 Zoll).
27,3 kg (60 lb) des obigen metallurgischen Staubes wurde gründlich mit 4,1 kg (9 lb) Hüttenzement vermischt, was ein freifließendes Gemisch ergab. 9,1 kg (20 lb) Wasser wurde dem freifließenden Gemisch aus metallurgischem Staub und Zement zugesetzt und damit vermischt. Das nach der Wasserzugabe erhaltene Gemisch war etwas klumpig, d.h. es war nicht mehr freifließend, aber es fühlte sich im wesentlichen trocken an, und es konnte sich kein Wasser als Flüssigkeit aus dem Gemisch absondern.
Ein von Esso Ltd. hergestelltes Kohlenwasserstoff-Wachs mit einem Schmelzpunkt von etwa 60ºC (140ºF) wurde auf einem Wasserbad geschmolzen, und 2,28 kg (5 lb) des geschmolzenes Wachses wurden gründlich mit dem obigen Gemisch vermischt und dann zum Extrudieren einem herkömmlichen Extruder zugeführt.
Der Extrusionsdruck betrug 32-35 kg/cm² (450-500 psi) Die erhaltenen Extrudate hatten einen Durchmesser von 38 mm (1,5 Zoll), und ihre Länge variierte zwischen 76,2 und 152,4 mm (3 bis 6 Zoll).
Die Extrudate konnten ohne Staubbildung, Zerbröckeln oder Zerfallen in kleine Teilchen manipuliert werden.
Nach 1 Stunde konnten die Extrudate silogelagert werden, und innerhalb von 24 Stunden nach dem Extrudieren waren die Extrudate ausreichend hart und bruchfest für die Manipulation mittels herkömmlicher Schwerbeschickungsan lagen.
Es zeigte sich, daß die Produkte des erfindungsgemäßen Verfahrens metallurgische Staubaggomerate ergaben, bei denen es beim Einbringen in einen Ofen zu keinerlei Staubbildung kam.
Die Erfindung wurde oben unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben. Es sind aber Modifikationen und Variationen gegenüber dem oben speziell beschriebenen möglich, was Fachleuten klar sein wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Extrudaten, die ein metallurgisches Nebenprodukt enthalten, folgende Schritte umfassend:

(a) Herstellung eines ersten Gemischs, umfassend ein metallurgisches Nebenprodukt, wobei das metallurgische Nebenprodukt zumindest ein Mitglied der aus Eisen metallen und -metal Iverbindungen, Nichteisen-Übergangsmetal len und -metallverbindungen und Edelmetallen bestehenden Gruppe enthält; eine Silikat enthaltende Verbindung, die mit Wasser chemisch reagieren kann, und Wasser, das in einer zur chemischen Reaktion mit der Silikat enthaltenden Verbindung erforderlichen Menge zugegeben wird;

(b) Schmelzen einer Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis mit einer Schmelztemperatur von unter 200ºC und Zugabe der geschmolzenen Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis zu dem in Schritt (a) erhaltenen ersten Gemisch in einer Menge (in Gew.-%, die jene der im ersten Gemisch vorhandenen, Silikat enthaltenden Verbindung nicht übersteigt;

(c) Vermischen der geschmolzenen Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis mit dem ersten Gemisch, um ein zweites Gemisch zu erhalten; und (d) Extrudieren des zweiten Gemisches, um Extrudate zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die zur chemischen Reaktion mit Wasser fähige, Silikat enthaltende Verbindung im metallurgischen Nebenprodukt vorhanden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die zur chemischen Reaktion mit Wasser fähige, Silikat enthaltende Verbindung aus der aus Portlandzement und Hüttenzement bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin eine erste Teilmenge der zur chemischen Reaktion mit Wasser fähigen, Silikat enthaltenden Verbindung im metallurgischen Nebenprodukt vorhanden ist und eine zweite Teilmenge der zur chemischen Reaktion mit Wasser fähigen, Silikat enthaltenden Verbindung zugegeben wird, um das erste Gemisch zu bilden, und die zweite Teilmenge aus der aus Portlandzement und Hüttenzement bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis aus der aus Kohlenwasserstoff-Wachs, Bitumen, Pech, Asphalt und Teer bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, worin die zur Reaktion mit Wasser fähige, Silikat enthaltende Verbindung im ersten Gemisch zu 5-25 Gew.-% vorhanden ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis zur Herstellung des zweiten Gemischs in einer Menge von unter 14 Gew.-% zugegeben wird.

8. Nach dem Verfahren nach Anspruch 1 erhaltenes Extrudat, das 30-95 Gew.-% metallurgisches Nebenprodukt, 3-30 Gew.-% zur chemischen Reaktion mit Wasser fähige, Silikat enthaltende Verbindung, weniger als 25 Gew.-%, aber mehr als 4 Gew.-% Wasser, das zugesetzt wurde, um mit der Silikat enthaltenden Verbindung chemisch zu reagieren, und 3-14 Gew.-% Substanz auf Kohlenwasserstoffbasis enthält, wobei das Extrudat nach dem Extrudiert worden sein seine Form beibehalten kann.