DE3200347A1

DE3200347A1 - Verfahren zur herstellung eines deponiefaehigen oder zur wertstoffrueckgewinnung geeigneten produkts aus salzschlacke

Info

Publication number: DE3200347A1
Application number: DE19823200347
Authority: DE
Inventors: Karl-Richard Dipl.Chem.Dr. 3013 Barsinghausen Löblich
Original assignee: K+S AG
Current assignee: Kali und Salz Beteiligungs Aktiengesellschaft 341
Priority date: 1982-01-08
Filing date: 1982-01-08
Publication date: 1983-07-21
Also published as: DE3200347C2

Description

Verfahren zur Herstellung eines deponiefähigen
oder zur Wertstoffrückgewinnung geeigneten Produkts aus Salzschlacke Die Gewinnung von Aluminium aus Bauxit erfordert einen Energieaufwand von etwa 17 MWh/t, vorwiegend in Form von elektrischer Energie. Demgegenüber erfordert das Erschmelzen von Aluminium aus Aluminiumschrott nur etwa 2,5 MWh/t, wobei diese Energie vorwiegend als thermische Energie in das Verfahren eingeführt wird.
Hieraus ist ersichtlich, daß der Rückgewinnung von Aluminium aus Schrott oder anderen Aluminium enthaltenden Abfällen im Hinblick auf die Einsparung besondere Bedeutung zukommt.
Im Gegensatz zum festen Aluminium, das sich mit einer dünnen, festhaftenden Oxidschicht überzieht und dadurch gegen weitere Oxidation geschützt ist, bildet sich eine derartige Oxidhaut auf der Oberfläche von schmelzflüssigem Aluminium nicht aus, so daß dieses in Gegenwart von Sauerstoff verbrennt. Um diesen Abbrand zu verhindern, wird schmelzflüssiges Aluminium bekanntlich mit geschmolzenem Abdecksalz abgedeckt, das eine geringere Dichte als das schmelzflüssige Aluminium haben muß.
Als Abdecksalz hat sich ein Gemisch aus Sylvin und Flußspat bewährt, das etwa folgende Zusammensetzung hat: 26 bis 29 Gew,-S KC1 65 bis 70 Ges,~7 NaCl 2 bis 4 Gew,-96 Magnesium- und Calciumsalze 2 Gew.-°Ó CaF2 und in Mengen von etwa 250 bis 400 kg/t Aluminium eingesetzt wird. Der Schmelzbereich dieses Gemisches liegt zwischen den Temperaturen 670 und 7000C, Der Gehalt an Flußspat verbessert die metallurgischen Eigenschaften von Schmelzen dieses Abdecksalzes als Benetzungsregler und als Dispersionsförderer für die von der Salzschmelze aufzunehmenden Oxide, Durch die Aufnahme von Verunreinigungen und Oxiden aus dem schmelzflüssigen Metall darf si-ch die Salzschmelze in ihrer Viskosität nicht wesentlich ändern..Wegen der hohen Affinität des schmelzflüssigen Aluminiums zu Sauerstoff vermag dieses Sulfate und Phosphate, die in Beschichtungen des Aluminiumschrotts oder in dem Abdecksalz enthalten sind, zu Sulfiden oder Phosphiden zu reduzieren, die von der Schmelze des Abdecksalzes weitgehend aufgenommen werden. Außerdem kann schmelzflüssiges Aluminium in gewissem Umfang Stickstoff unter Bildung von Nitriden binden, wenn es durch die Schmelze des Abdecksalzes durchtritt und mit der sauerstoffarmen Ofenatmosphäre in Kontakt kommt. Auch diese Nitride werden von der Schmelze des Abdecksalzes ebenso aufgenommen wie geringe Mengen metallisches Aluminium.
Die Aufnahmekapazität der Schmelze des Abdecksalzes für diese und andere Verunreinigungen ist erschöpft, wenn ihre Ursprungsmasse etwa um die Hälfte vermehrt worden ist. Als Produkt entsteht so eine Salzschlacke mit etwa 65 Gew.-t: Salzgehalt, die von dem schmelzflüssigen Aluminium entfernt und unter Abkühlung zu einer festen Masse erstarrt. Pro t Aluminium fallen demnach etwa 375 bis 600 kg Salzschlacke an.
Im Kontakt mit Feuchtigkeit gibt diese Salzschlacke durch Hydrolyse der Sulfide und Phosphide übelriechende und giftige Gase ab. So entwickelt beispielsweise eine feinzerteilte Salzschlacke, die 45,5 Gew.-aa wasserlösliche und 55 Gew.-,°Ó wasserunlösliche Bestandteile enthält, in Gegenwart von Wasser 11,6 g/kg Ammoniak, 1,5 g/kg Schwefelwasserstoff, 0,1 g/kg Phosphorwasserstoff und Spuren Arsenwasserstoff.
Aus diesem Grund verbietet sich eine Aufhaldung oder Ablagerung solcher Salzachlacken auf offenen Deponien oder deren Einbringung als Versatz in untertägige Grubenbetriebe. In allen Fällen würden die Umgebungsluft bzw. die Wetter mit für Mensch und Tier gesundheitsschädlichen Gasen beladen.
Es stellt sich hieraus die Aufgabe, diese Salzschlacke mit einfachen technischen Maßnahmen in ein deponiert fähiges oder in zur Wertstoffrückgewinnung geeignetes Produkt überzuführen, Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines deponiefähigen oder zur Wertstoffrückgewinnung geeigneten Produkts aus der von schmelzflüssigem Aluminium getrennten Salzschlacke gelöst, nach dem die feinzerteilte Salzschlacke mit etwa 2 Gew.-Ro ihres Eigengewichts an Wasser einer Temperatur von 100C 0 bis 100 C besprüht und mit rückgeführter, bereits getrockneter Salzschlacke vermischt im Gleichstrom mit warmer Luft in eine Drehtrommel eingespeist wird, deren Abluft zusammen mit den Brüden des Sprühvorgangs dem Brenner der nachgeschalteten Trockentrommel zugeführt wird, durch die die aus der Drehtrommel abgenommene Salzschlacke im Gegenstrom zu den Brennergasen hindurchbefördert und in zwei gleiche Mengen geteilt wird, von denen die eine zurückgeführt und die andere einer Kühltrommel im Gegenstrom zu der eingeblasenen Kühlluft eingegeben wird, die nach Durchlaufen der Kühltrommel der Drehtrommel zugeführt wird, während die aus der Kühltrommel abgenommene Salzschlacke als Produkt ausgeführt wird.
Die von dem schmelzflüssigen Aluminium abgetrennte Salzschlacke muß für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung fein zerteilt sein. Diese feine Zerteilung kann vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß die nach dem Erkalten feste Salzschlacke vor dem Besprühen mit Wasser, beispielsweise in einer Hammermühle, vermahlen wird. Ebenso hat es sich bewährt, die schmelzflüssige Salzschlacke fein zu zerstäuben und in diesem Zustand mit Wasser oder Mutterlauge abzuschrecken.
Durch das Abschrecken zerfallen die primär entstehenden Granalien bis auf die aus metallischem Aluminium bestehenden Teilchen, die aus dem Produkt der Abschrekkung ausklassiert werden. Anschließend wird die durch das Abschrecken entstandene Salzlösung von den verbleibenden Feststoffanteilen, beispielsweise durch Zentrifugieren, abgetrennt. Diese Salzlösung wird gekühlt, das auskristallisierte Kaliumchlorid von der Mutter lauge abgetrennt und die Mutterlauge als Abschreckflüssigkeit verwendet oder einer anderen technischen Verwendung zugeführt.
Die durch Vermahlen zerteilte Schlacke wird dann mit etwa 20 % ihres Eigengewichts an Wasser besprüht, dessen Temperatur 80 bis 1000C beträgt. Das Besprühen der vermahlenen Salzschlacke muß in einem geschlossenen Reaktionsbehälter erfolgen, aus dem die Brüden abgeleitet werden können, die dem Brenner der nachgeschalteten Trockentrommel ebenso zugeführt werden wie die Abluft aus der Drehtrommel, Durch das Besprühen der Salzschlacke mit dem Wasser entsteht ein feucht krümeliges Gemisch, das ebenso wie der aus dem Produkt der Abschreckung verbleibende Feststoffanteil im Gemisch mit etwa der gleichen Menge trockenen Rückguts vermischt im Gleichstrom mit warmer Luft in eine allseits geschlossene Drehtrommel eingespeist wird.
In Berührung mit Wasser gibt die feinzerteilte Salzschlacke bereits einen erheblichen Anteil des durch Hydrolyse der Sulfide und Phosphide entstehenden Schwefel- bzw. Phosphorwasserstoffs ab, die mit den Brüden dem Brenner der nachgeschalteten Trockentrommel zugeführt und dort zu den entsprechenden Oxiden verbrannt wird. Aus diesem Grund müssen die Abgase der Trockentrommel einer Abgaswäsche zugeführt werden, in der sie vorteilhaft mit einer Kalkmilch gewaschen werden, die die Schwefeloxide bindet und die Phosphoroxide niederschlägt. Das Abgas dieser Wäsche kann über den Kamin an die Umgebungsluft abgegeben werden, da es keine schädlichen Bestandteile mehr enthält. Die Waschflüssigkeit dieser Abgaswäsche kann zum Befeuchten der als Ausgangsmaterial einzusetzenden Salzschlacke verwendet werden.
Die im Gemisch mit Rückgut und im Gleichstrom mit warmer Luft, die vorteilhaft das Abgas der nachgeschalteten Kühltrommel ist, in die Drehtrommel eingeführte Salzschlacke wird beim Durchlauf durch diese Drehtrommel vollständig entgast. Aus diesem Grund wird auch das aus dieser Drehtrommel abziehende Abgas dem Brenner der nachgeschalteten Trockentrommel zugeführt, um von den schädlichen Beimengungen befreit zu werden.
Das aus der Drehtrommel anfallende Produkt wird im Gegenstrom zu den Heißgasen eines Brenners durch die nachgeschaltete Trockentrommel befördert und dabei auf einen möglichst geringen Wassergehalt getrocknet. Die Abgase a-us der Trockentrommel werden der Abgaswäsche zugeführt, während das getrocknete, aber heiße Produkt in die Kühitrommel eingeführt wird, in der es durch im Gegenstrom eingeblasene Frischluft auf Umgebungstemperatur gekühlt wird. Die in die Kühltrommel eingebla sene Luft wird nach dem Durchlaufen der Kühltrommel als Warmluft in die Drehtrommel eingeblasen.
Aus der Kühltrommel wird die nunmehr vollständig entgaste Salzschlacke als Produkt entnommen. Sie kann in diesem Zustand ohne weiteres auf offenen Deponien oder Halden deponiert werden. Diese Salzschlacke kann auch als Versatz in untertägige Grubenbetriebe eingebracht werden, wobei sie vorteilhaft mit Preßluft als sogenannter Blaseversatz gefördert und an Ort gebracht werden kann.
Sollen aus dieser entgasten Salzschlacke noch die Wertstoffe, wie beispielsweise Kalium, gewonnen werden, besteht auch die Möglichkeit, diese trockene Salzschlacke der Heißverlösung oder der elektrostatischen Trennung von Kalirohsalzen zur Gewinnung von Kalisalzen zuzuführen, wobei diese Arbeitsweisen bekannt und vorbeschrieben sind.
Nach dem Verfahren der Erfindung kann die von schmelzflüssigem Aluminium getrennte Salzschlacke mit einfachen technischen Maßnahmen und Einrichtungen vollständig und ohne Umweltbelastung entgast und in ein Produkt übergeführt werden das entweder offen deponiert bzw. aufgehaldet oder der Weiterverarbeitung zur Gewinnung der Wertstoffe zugeführt werden kann. Außerdem besteht nach dem Verfahren der Erfindung auch die Möglichkeit, das in dieser Salzschlacke enthaltene Aluminiummetall wiederzugewinnen und erneut einzuschmelzen.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines deponiefähigen oder zur Wertstoffruckgewinnung geeigneten Produkts aus der von schmelzflüssigem Aluminium getrennten Salzschlacke, dadurch gekennzeichnet. daß die feinzerteilte Salzschlacke mit etwa 20 S ihres Eigengewichts an Wasser einer Temperatur von 80 bis 1000C besprüht und mit rückgeführter, bereits getrockneter Salzschlacke vermischt im Gleichstrom mit warmer Luft in eine Drehtrommel eingespeist wird, deren Abluft zusammen mit den Brüden des Sprühvorgangs dem Brenner der nachgeschalteten Trockentrommel zugeführt wird, durch die die aus der Drehtrommel abgenommene Salzschlacke im Gegenstrom zu den Brennergasen hindurch befördert und in zwei mengenmäßig gleiche Mengen geteilt wird, von denen die eine zurückgeführt und die andere einer Kühltrommel aufgegeben wird, in die im Gegenstrom Luft eingeblasen wird, die nach Durchlaufen der Kühitrommel zugeführt wird, während die aus der Kühltrommel abgenommene Salzschlacke als Produkt ausgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kalte Salzschlacke vor dem Besprühen mit Wasser vermahlen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß die schmelzflüssige Salzschlacke feinzerstäubt und in diesem Zustand mit Wasser abgeschreckt wird, worauf aus dem Produkt des Abschreckens die Granalien aus metallischem Aluminium ausklassiert und die entstehende Salzlösung abgetrennt werden, worauf der verbleibende Feststoffanteil der Salzschlacke im Gemisch mit dem trockenen Rückgut in die Drehtrommel eingespeist wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Kühltrommel abgezogene trockene Salzschlacke der Heißverlösung oder der elektrostatischen Trennung von Kalirohaalzen zur Gewinnung von Kalisalzen zugeführt wird.