DE1229501B

DE1229501B - Verfahren zur Aufbereitung von Schwefel oder schwefelhaltigen Produkten

Info

Publication number: DE1229501B
Application number: DEE22859A
Authority: DE
Inventors: Herbert James Elliott
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-03-14
Filing date: 1962-05-09
Publication date: 1966-12-01

Description

Verfahren zur Aufbereitung von Schwefel oder schwefelhaltigen Produkten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung von Schwefel oder von solchen Produkten, deren Hauptbestandteil elementarer Schwefel ist, durch Erhitzen des Schwefelproduktes bis zum Aufschmelzen des Schwefels und durch dessen Behandlung in einem mit dem geschmolzenen Schwefel nicht vermischbaren flüssigen Verdünnungsmedium, in welchem der Schwefel zu Partikeln verfestigt wird, die anschließend von dem Verdünnungsmedium und den gegebenenfalls vorhandenen Verunreinigungen abgetrennt werden. Unter die :>schwofelhaltigen Produkte«, die erfindungsgemäß aufbereitet werden sollen, fallen beispielsweise Schwefelerze, schwefelhaltige Filterkuchen, Oxyde aus Gaswerken sowie jedes andere Produkt, bei dem der elementare Schwefel verunreinigt ist, wobei die Verunreinigungen im allgemeinen anorganischer Art sind.
Es ist bekannt, das eingangs erwähnte Verfahren so auszuführen, daß die Mischung aus dem aufge schmolzenen Schwefel und dem Verdünnungsmedium in Bewegung gehalten wird, bis sich der geschmolene Schwefel von den Verunreinigungen trennt.
Hiernach läßt man sich mehrere Schichten in der Mischung ausbilden. In diesem Zustand wird die Mischung abgekühlt. Der Schwefel fällt hierbei in scharfkantigen Körnern an, deren Form mit der von Zuckerkörnern vergleichbar ist. Wird nach diesem Verfahren reiner Schwefel - in Abwesenheit von anderen festen Bestandteilen - behandelt, dann fällt der Schwefel nicht in Körnerform, sondern als fester Kuchen an, der im allgemeinen durch Herausbrechen aus dem Aufbereitungsgefäß entfernt werden muß.
Nach der Erfindung soll das eingangs erwähnte Verfahren so weiterentwickelt werden, daß der anfallende Schwefel aus glatten und festen Kügelchen, nachfolgend Pellets genannt, besteht, die in ihrer Größe etwa zwischen Schrotkörnern und kleinen Erbsen variieren können. In diesem Zustand läßt sich der Schwefel sehr viel besser und einfacher handhaben, als wenn er in Cörnerform vorliegt.
Dies gilt vor allem für die pneumatische Förderung und den Transport der Schwefelteilchen durch Rohrleitungen. In der Form von Pellets kann der Schwei1 auch leichter in Säcken oder Silos gelagert werden Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch ge kennzelchnet, daß der geschmolzene Schwefel in dem flüssigen Verdünnungsmittel in Form von Tropfen oder Kügelchen disperglert und der Dispersionszustand während der Abkühlung bis zur Verfestigung des geschmolzenen Schwefels in glatte, feste Kügelchen (Pellets) aufrechterhalten wird. Der technische Fortschritt der Erfindung gegenüber dem bekannten Verfahren beruht also darauf, daß ein Schwefel mit vorteilhafteren physikalischen Eigenschaften erhalten wird.
Die Erhitzung des Schwefeiproduktes findet zweckmäßigerweise unter Druck statt, wonach die Abkühlung durch einen Abbau des Druckes vorgenommen werden kann.
Das Verfahren kann diskontinuierlich oder kontinuierlich in einer solchen Weise ausgeführt werden, daß Partikeln mit einer Größe erhalten werden, die von einem Sieb mit einer Maschenweite von 0,59 mm oder einem noch größeren Sieb zurückgehalten werden. Das Volumenverhältnis der Flüssigkeit zum schwefelhaltigen Produkt in der Mischung liegt vorzugsweise zwischen 2:1 und 10: 1, wobei das im Einzelfall gewählte Verhältnis die erzeugte Partikelgröße bestimmt.
Die gebildeten Schwefelpartikeln können dadurch von dem Rest der Mischung abgetrennt werden, daß diese durch ein Sieb mit einer Maschengröße von 0,59 mm gegeben wird.
Das flüssige Medium besteht vorzugsweise aus Wasser, es kann aber auch eine wäßrige Lösung der Chloride des Kalziums, Magnesiums oder Zinks verwendet werden. Als Rohstoffquelle für die Kalziumchloridlösung kann das bei der Sodaherstellung anfallende Nebenprodukt dienen. Falls Wasser zur Anwendung kommt, muß der Schwefel unter solchen Druckbedingungen agglomeriert werden, daß bei der Temperatur des geschmolzenen Schwefels ein Sieden des Wassers vermieden wird.
Die Mischung aus dem flüssigen Medium und dem geschmolzenen Schwefel kann bei erhöhter Temperatur und Druck in einem von außen beheizten Druckgefäß der Wirkung von Dampf ausgesetzt werden, der in das Gefäß unter Umrühren zwecks Austrags des Inhalts eingeleitet wird, wobei die den geschmolzenen Schwefel enthaltende Masse vor oder nach dem Austrag des Gefäßinhalts abgekühlt werden kann. Der jn Partikelform anfallende Schwefel wird dann von dem ausgetragenen Inhalt abgetrennt.
Wird vor dem Austrag des Gefäßinhalts abgekühlt, dann kann die Abkühlung durch Reduzierung des in dem Gefäß herrschenden Druckes in einem solchen Umfang und mit einer solchen Geschwindigkeit herbeigeführt werden, daß die Agglomeration des geschmolzenen Schwefels eintritt, um die gewünschten Pellets zu erhalten.
Der Inhalt des Druckgefäßes kann durch Rühren oder durch Ultraschall in Bewegung gehalten werden.
Besteht die behandelte Mischung ausschließlich aus Flüssigkeit und Schwefelpellets, so kann die Flüssigkeit von den Pellets durch jede bekannte Trennungstechnik für flüssige und feste Phasen abgetrennt werden, wobei die bekannteste Technik in der Klassierung mit anschließendem Sieben unter Wasserbesprühung besteht.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Kontinuierliches Aufbereitungsverfahren Geschmolzener Schwefel wird bei einem Uberdruck von 2,8 kg/cm2 zusammen mit einer Aufschlämmung eines schwefelhaltigen Produktes in erhitztem Wasser kontinuierlich einem Druckgefäß zugeführt. Das schwefelhaftige Produkt mit einem Schwefelgehalt von .1500/0 wurde vorher in einer Kugelmühle durch nasses oder trockenes Mahlen so fein wie nur möglich auf eine Partikelgröße von weniger als 0,177 mm, vorzugsweise auf eine Größe zwischen 0,074 und 0,05 mm, zerkleinert. Wenn das schwefelhaltige Produkt als reiner Schwefel in einer Menge von 10 bis --I5 °/o des gesamten Feststoffgehaltes vorliegt, kann SiO in dem Produkt enthalten oder diesem zugesetzt sein.
Das Druckgefäß ist mit einem Rührer ausgestattet Es kann direkt durch eine Gasflamme oder durch eine innen eingebaute elektrische Widerstandsheizung erhitzt werden. Die Heizeinrichtung ist so angeordnet und ausgebildet, daß eine Beheizung der Seitenwände des Gefäßes unterbleibt. Das Gefäß hat ein oder mehrere Sicherheitsventile, die so eingestellt sind, daß sie spätestens bei 0,56 kg/cm2, zweckmäßig zwischen 0,28 und 0,42 kg/cm2, Überdruck abblasen Zu Beginn wird das Gefäß bis etwa 30 bis 46 cm unterhalb des Deckels mit erhitztem, unter Druck stehendem Wasser -gefüllt, das mit dem gleichen Volumen geschmolzenen Schwefels vermischt ist, der eine solche Temperatur hat, daß sich sämtlicher fester Schwefel, der in das Gefäß eintritt oder mit dem Gefäßinhalt zusammentrifft, verflüssigt. Das Verhältnis von Wasser zu Schwefel innerhalb des Gefäßes wird überwacht, damit die gewünschte Größe des Endproduktes erhalten wird. Direkt unterhalb des Flüssigkeitsspiegels ist das Gefäß mit einem Auslaß versehen, der mit einer Serie stufenweise geschaltçter Wärmeaustauscher verbunden ist.
Beim Eintritt der Mischung in den zufolge der Sicherheitsventile einen geringeren Druck aufweisenden Innenraum des Gefäßes wird der feste Schwefel geschmolzen und in geschmolzene Kügelchen übergeführt, wenn er in die reduzierte Druckatmosphäre aufsteigt, die oberhalb des Flüssigkeitsspiegels aufrechterhalten wird. Bei diesem Aufsteigen werden dann die Kügelchen unterkühlt. Die Anwesenheit von Verunreinigungen mit einer Partikelgröße von weniger als 0,177 mm unterstützt die Bildung der Kügelchen, ohne daß jedoch die Verunreinigungen in die Kügelchen eindringen. Diese Verunreinigungen wirken als Schmiermittel für die Masse, beim Durchgang durch den Auslaß und während des Durchganges durch die Wärmeaustauscher.
Nach dem Durchgang durch den letzten Wärmeaustauscher besteht die Masse aus Wasser, Pellets mit einer Größe von mehr als 0,59 mm und Verunreinigungen mit einer Größe von weniger als 0,117mm. Wird: diese Masse durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,59 mm gegeben, so werden die Pellets zurückgehalten, wohingegen der übrige Teil der Masse hindurchgeht und einer nachfolgenden Behandlung unterworfen werden kann.
Diskontinuierliches Aufbereitungsverfahren Der geschmolzene Schwefel wird bis zu einem bestimmten Niveau in ein Druckgefäß eingefüllt, das mit einem Sicherheitsventil ausgerüstet ist, das bei einem Überdruck von etwa 2,45 kg/cm2 abbläst, sowie mit einem weiteren Ventil, das zwecks Reduzierung des Druckes im Gefäß bei einem Überdruck von 0,21 bis 0,63 kg/cm2 abbläst. Das Gefäß ist ferner mit einem Rührer und einem Dampfeinlaß ausgestattet.
In das Gefäß wird heißes, unter Druck stehendes Wasser eingefüllt, in dem ein pulverisiertes, schwefelhaltiges Produkt enthalten sein kann. Das Wasser kann aber auch gesondert zugeführt und der Schwefel als trockene Beschickung zugesetzt werden. Der Inhalt wird im Gefäß durchgemischt, wobei das Mischen durch Dampf gefördert wird, der in einer zum Aufschmelzen des in der Mischung enthaltenen Schwefels benötigten Menge eingeleitet wird. Wird der Schwefel als trockene Beschickung in das Gefäß gegeben, so werden die Temperatur- und Druckbedingungen so eingestellt, daß der im Gefäß herrschende Überdruck beispielsweise 2,45 kg/cm2 beträgt, entsprechend einer Temperatur von 138,50 C.
Die Umdrehungszahl des Rührers liegt zwischen 100 und 240 pro Minute. Nachher wird das Gefäß kontinuierlich ausgepumpt, bis der geschmolzene Schwefel in zufriedenstellender Weise agglomeriert. Es besteht auch die Möglichkeit, den Überdruck auf 0,21 bis 0,63 kg/cm2 zu senken, wenn der Schwefel leicht agglomerierbar ist. In diesem Fall agglomeriert der Schwefel in einem solchen Umfang, daß reiner Schwefel entsteht, vorzugsweise in einer Ausbeute von 90 bis 98 O/o, bezogen auf den gesamten in Ausgangsmaterial enthaltenen Schwefel; -die Ausbeute liegt mindestens. oberhalb 70 0/.
Bei der oben beschriebenen Arbeitsweise kann neben der Beheizung durch die Dampfeinleitung auch noch der Boden des Gefäßes erhitzt werden, wodurch das Aufschmelzen des Schwefels beschleunigt wird.
Sobald das Schmelzen eingetreten und festgestellt worden ist, daß der Schwefel in zufriedenstellendem Maße agglomeriert, wird nur noch so viel Hitze zugeführt, daß die gewünschte, beispielsweise durch das Sieden erfolgende Blasenbildung gewährleistet ist, um die geschmolzenen Schwefelkügelchen an die Oberfläche der in dem Druckgefäß befindlichen flüssigen Masse zu treiben. Dies geschieht bei einem Überdruck im Gefäß zwischen 2,1 und 2,45 kg/cm2.
Dieser Überdruck wird dann verringert auf 0,28 bis 0,42 kg/cm2, wodurch die Temperatur im Gefäß unterhalb des Schmelzpunktes des Schwefels fällt und die geschmolzenen Schwefelkügelchen unterkühlt werden. Reine oder verunreinigte Schwefelkristalle können in das Gefäß eingeführt werden, um die Bildung von geschmolzenen, unterkühlten Kügelchen zu unterstützen, bevor der in dem Gefäß herrschende Druck auf Atmosphärendruck gesenkt wird und anschließend der Austrag des Inhalts erfolgt. Um den Austrag zu unterstützen, insbesondere wenn die Verfestigung des Schwefels im Gefäß festgestellt wird, kann das Gefäß von außen unter Druck gesetzt werden. Die Trennung der festen Schwefelteilchen von der flüssigen Phase findet nach der im Zusammenhang mit dem kontinuierlichen Verfahren beschriebenen Weise statt.
Bei der obigen Arbeitsweise wurde gefunden, daß bei Anwendung eines Wärmeaustauschers oder einer Serie von Wärmeaustauschern als weiteres Gefäß die Größe der im Wärmeaustauscher verwendeten Spiralen zum Durchschicken des Wassers und Schwefelinhalts einen direkten Einfluß auf die Größe der im Endprodukt vorliegenden Schwefelteilchen hat. Spiralen mit kleinerem Querschnittsdurchmesser führen zu einer größeren Partikelgröße als im Querschnitt größere Spiralen. Vorzugsweise werden Durchmesser von 5,08 bis 15,24 cm angewandt.
Die nach der vorstehenden Arbeitsweise erhaltenen Schwefelteilchen besitzen im allgemeinen eine Größe von mehr als 0,59mm. Sie können von den vorhandenen Verunreinigungen, die unterhalb dieser Größe liegen, durch Absieben mit einem Sieb mit einer Maschenweite von 0,59 mm abgetrennt werden.
Für den Fall, daß der geschmolzene Schwefel Verunreinigungen mit einer Größe von mehr als 0,59 mm enthält, können diese dadurch entfernt werden, daß der geschmolzene Schwefel vor der oben beschriebenen Behandlung durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,59 mm gegeben wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Aufbereitung von Schwefel oder von solchen Produkten, deren Hauptbestandteil elementarer Schwefel ist, durch Erhitzen des Schwefelproduktes bis zum Aufschmelzen des Schwefels und durch dessen Behandlung in einem mit dem geschmolzenen Schwefel nicht vermischbaren flüssigen Verdünnungsmedium, in welchem der Schwefel zu Partikeln verfestigt wird, die anschließend von dem Verdünnungsmedium und den gegebenenfalls vorhandenen Verunreinigungen abgetrennt werden, d a d u r ch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der geschmolzene Schwefel in dem flüssigen Verdünnungsmittel in Form von Tropfen oder Kügelchen dispergiert und der Dispersionszustand während der Abkühlung bis zur Verfestigung des geschmolzenen Schwefels in glatte, feste Kügelchen (Pellets) aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdünnungsmedium Wasser verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des Schwefelproduktes unter Druck und die Abkühlung durch einen Abbau des Druckes vorgenommen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 860 674.