AT515771A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Nachrösten von Metalloxiden - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachrösten von in einem Reaktor pyrohydrolytisch gewonnenem Metalloxid, wobei der Reaktor wenigstens einen Reaktorboden mit wenigstens einer Austragsöffnung für das Metalloxid umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Reaktorbodens und an der Reaktoraußenseite mit diesem verbunden, eine Nachröstvorrichtung in Form eines Etagenofens ( 1) vorgesehen ist, wobei die Nachröstvorrichtung ferner mit Leitungen zum Zuführen eines gasförmigen Wärmeträgers ausgestattet ist und wenigstens zwei Böden (2) umfasst, welche Böden (2) wenigstens eine Austragsöffnung ( 3) und eine Fördervorrichtung pro Boden aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachrösten vonpyrohydrolytisch, beispielsweise in einem Sprühröstreaktor,gewonnenem Metalloxid.
Bei den bekannten Röstreaktoren, insbesondere Sprühröstre¬aktoren, sammelt sich das Rohoxid im unteren Bereich desReaktors. Während des Sprühröstens kann es zu Anlagerungenan der Reaktorwand oder im Bereich des Brenners kommen.Diese angelagerten Agglomerate lösen sich kontinuierlichund fallen herunter. Um diese Agglomerate zu zerkleinernist in der Regel im Bereich des Reaktorausgangs eine Zer¬kleinerungsvorrichtung, beispielsweise ein Walzenbrecheroder ein Kegelbrecher vorgesehen. Das Rohoxid wird über einZellenrad aus dem Reaktor ausgetragen.
Das aus dem Reaktor ausgetragene rohe Metalloxid enthältjedoch Restgehalte an ungerösteten Metallsalzen, beispiels¬weise Metallchloriden. Daher ist es zum Erreichen bestimm¬ter Oxidqualitäten notwendig, das erhaltende Rohoxid in ei¬nem weiteren Schritt nachzurösten.
Die EP0895952A1 offenbart einen Sprühröstreaktor, bei wel¬chem in einem Austragskonus ein Kegelbrecher vorgesehenist. Das im Sprühröstreaktor gebildete Rohoxid gelangt inden Austragskonus, wobei allfällige Agglomerate zerkleinertwerden. In der Folge gelangt das Rohoxid in einen beheiztenBereich unterhalb des Kegelbrechers, in welchem eine Nach¬röstung des Rohoxides stattfindet. Am Boden des Nachröstbe¬reiches ist ein Krählwerk angebracht, welches das nachzu¬röstende Oxid unter stetiger Durchmischung und damit ver¬ bunden stetiger Erneuerung der Reaktionsoberfläche zumOxidaustrag befördert.
Die DE10006990A1 offenbart ein Verfahren zur Rückgewinnungvon Säuren aus metallhaltigen Lösungen dieser Säuren. Dazuwird ein Sprühröstreaktor verwendet, bei welchem beispiels¬weise im Reaktorunterteil eine Nachröstzone mit Krählwerkoder nach dem Reaktor ein Drehrohrofen, ein Fließbett, oderein beheizter Förderer, wie beispielsweise eine Schnecke,angeordnet ist, um mittels Nachröstung die Oxidqualität zuverbessern.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es eine alternativeVorrichtung zum Nachrösten von pyrohydrolytisch gewonnenemMetalloxid bereitzustellen, durch deren Betrieb Oxidquali¬täten mit geringem Metallsalzgehalt hergestellt werden kön¬nen.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zumNachrösten von in einem Reaktor pyrohydrolytisch gewonnenemMetalloxid erreicht, wobei der Reaktor wenigstens einen Re¬aktorboden mit wenigstens einer Austragsöffnung für das Me¬talloxid umfasst, und unterhalb des Reaktorbodens und ander Reaktoraußenseite mit diesem verbunden, eine Nachröst¬vorrichtung in Form eines Etagenofens vorgesehen ist, wobeidie Nachröstvorrichtung ferner mit Leitungen zum Zuführeneines gasförmigen Wärmeträgers ausgestattet ist und wenigs¬tens 2, bevorzugt 2 bis 8, stärker bevorzugt 2 bis 6, ammeisten bevorzugt 3 bis 4 Böden umfasst, welche Böden we¬nigstens eine Austragsöffnung und eine Fördervorrichtungpro Boden aufweisen.
Die Verweilzeit des Metallrohoxids in der Nachröstvorrich¬tung wird unter anderem durch die Anzahl der Böden be¬stimmt .
Am Boden des Reaktors kann ebenfalls eine Fördervorrichtungvorgesehen sein, mit welcher einerseits die Rohoxidagglome-rate, die sich an der Reaktorwand oder im Bereich des Bren¬ners gebildet haben, zerkleinert werden können, da dieseAgglomerate nur lose Zusammenhängen und leicht zerriebenwerden können. Es sind daher keine weiteren Zerkleinerungs¬vorrichtungen erforderlich. Andererseits bewirkt die För¬dervorrichtung, dass das am Reaktorboden befindliche Roh¬oxid zwangsweise über die wenigstens eine Austragsöffnungim Reaktorboden in die Nachröstvorrichtung, das heißt denEtagenofen, ausgetragen wird.
Die Austragsöffnungen in den einzelnen Böden können von Bo¬den zu Boden in jeder beliebigen Richtung gegeneinanderversetzt angeordnet sein.
Die Fördervorrichtungen, die gegebenenfalls am Reaktorbodenund an jedem der Böden des Etagenofens vorgesehen sind,sind bevorzugt Krählwerke.
Dabei umfassen diese Krählwerke wenigstens einen Krählbal-ken, der mit einer vom Fachmann entsprechend den Fördervor¬gaben leicht zu bestimmenden Anzahl an Krählzähnen, Schau¬feln und dergleichen ausgestattet sein kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung um¬fasst die Nachröstvorrichtung Leitungen zum Zuführen einesgasförmigen Wärmeträgers, wobei der gasförmige Wärmeträgerbevorzugt durch wenigstens eine Leitung pro vorhandenem Bo¬den in den Etagenofen eingeführt wird. Hierdurch wird eineeffiziente Energienutzung gewährleistet und das Abgas derNachröstung aus dem Etagenofen kann direkt in den darüberliegenden Reaktor entweichen, aus welchem es gemeinsam mitdem im Röstreaktor entstehenden Abgas abgezogen und weiter¬behandelt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin¬dung sind die Krählwerke auf den Böden des Etagenofensebenso wie gegebenenfalls das Krählwerk oberhalb des Reak¬torbodens auf einer Welle angeordnet, welche mittels einesMotors angetrieben wird. Die Motordrehzahl sowie die Anzahlder in der Nachröstvorrichtung vorhandenen Böden ermögli¬chen es, eine gewünschte Verweilzeit des Rohoxids in derNachröstVorrichtung einzustellen.
Das Verfahren zum Nachrösten in einer wie vorstehend be¬schriebenen Vorrichtung erfolgt in der Weise, dass der gas¬förmige Wärmeträger, beispielsweise heiße Luft, die gegebe¬nenfalls auch Wasserdampf umfassen kann, mit einer Tempera¬tur von 300 bis 800 °C, bevorzugt 400 bis 700 °C, stärkerbevorzugt 450 bis 600 °C, oder auch 400 bis 550 °C, mit ei¬ner Fließgeschwindigkeit von 400-800 Bm3/h in die Nachröst¬vorrichtung eingebracht wird.
Die Einheit Bm3/h bezeichnet Betriebs-Kubikmeter gasförmi¬ger Wärmeträger pro Stunde, das heißt die gasförmige Wärme¬trägermenge pro Stunde, die auf Betriebstemperatur und Be¬triebsdruck über das Leitungssystem in den Etagenofen ein¬gebracht werden.
Die wie vorstehend beschrieben eingestellte Verweilzeit desRohoxids in der Nachröstvorrichtung beträgt 2 bis 180 Min.,bevorzugt 10 bis 150 Min., stärker bevorzugt 20 bis 100Min., noch stärker bevorzugt 20 bis 50 Min. und am stärks¬ten bevorzugt 20 bis 40 Min. Durch die Steuerung der Ver¬weilzeit des Rohoxides in der Nachröstvorrichtung kann auchdas zu lange Erhitzen (Totbrennen) des Metalloxides vermie¬den werden, welches insbesondere bei MgO auftreten kann,und dessen Rehydratisierung und Weiterverwendung verhin¬dert .
Die Vorteile der Erfindung bestehen einerseits darin, dassein Zwangsaustrag des Metalloxids aus dem Reaktor kombi¬niert mit einer Nachröstung stattfindet, und andererseitsdarin, dass keine zusätzlichen Komponenten am Reaktorbodenerforderlich sind und schließlich auch darin, dass die E-nergie effizient genutzt wird, da das Abgas der Nachröst¬vorrichtung direkt in den Reaktor geleitet wird, was eben¬falls zur Folge hat, dass eine eigene Abgasbehandlung desAbgases der Nachröstvorrichtung sich erübrigt.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe von den Schutzum¬fang nicht einschränkenden Beispielen und den beigefügtenFiguren näher erläutert. Dabei ist:
Figur 1 ein senkrechter Schnitt durch eine erfindungsge¬mäße Nachröstvorrichtung; und
Figur 2 eine Draufsicht auf einen Boden der erfindungsge¬mäßen Nachröstvorrichtung.
Beispiel 1
Ein Sprühröstreaktor (nicht gezeigt), zum Rösten von MgCl2,der für eine Leistung zum Erzeugen von etwa 300 kg/h MgOausgelegt ist, ist mit einem Etagenofen 1 (Finalizer) mitfünf Böden 2 ausgerüstet. Das Magnesiumrohoxid gelangt ausdem Reaktor (nicht gezeigt) in den Etagenofen 1. Darin um¬fasst jeder Boden 2 Austragsöffnungen 3 (in Figur 1 nichtdargestellt) und eine Fördervorrichtung pro Boden, in Formeines Krählwerks, welches Krählbalken 4 umfasst, die mitKrählzähnen 5 versehen sind, wodurch das Rohoxid zwangswei¬se von einem darüber liegenden Boden auf einen darunterliegenden Boden befördert wird. Die Krählbalken 4 sind aufeiner Welle 6 angeordnet, welche mittels eines Motors 7 an¬getrieben wird.
Leitungen (nicht gezeigt) zum Zuführen von heißer Luft zujedem der Böden 2 im Etagenofen 1 sind vorgesehen. Die mit einer Fließgeschwindigkeit von 400-800 Bm3/h zugeführteLuft besitzt eine Temperatur von 450 bis 600 °C. Über dieam Motor 7 eingestellte Drehzahl wird die gewünschte Ver¬weilzeit des Rohoxids im Etagenofen 1 auf 20 bis 40 Min.eingestellt. Das nachgeröstete Magnesiumoxid wird über denStutzen 9 aus dem Etagenofen 1 entfernt.
Beispiel 2
Ein Sprühröstreaktor (nicht gezeigt), zum Rösten von FeCl2,der für eine Leistung zum Erzeugen von etwa 300 kg/h Fe2C>3ausgelegt ist, ist mit einem Etagenofen 1 (Finalizer) mitfünf Böden 2 ausgerüstet. Das Eisenrohoxid gelangt aus demReaktor (nicht gezeigt) in den Etagenofen 1. Darin umfasstjeder Boden 2 Austragsöffnungen 3 (in Figur 1 nicht darge¬stellt) und eine Fördervorrichtung pro Boden, in Form einesKrählwerks, welches Krählbalken 4 umfasst, die mit Krähl-zähnen 5 versehen sind, wodurch das Rohoxid zwangsweise voneinem darüber liegenden Boden auf einen darunter liegendenBoden befördert wird. Die Krählbalken 4 sind auf einer Wel¬le 6 angeordnet, welche mittels eines Motors 7 angetriebenwird.
Leitungen (nicht gezeigt) zum Zuführen von heißer Luft zujedem der Böden 2 im Etagenofen 1 sind vorgesehen. Die miteiner Fließgeschwindigkeit von 400-800 Bm3/h zugeführteLuft besitzt eine Temperatur von 400 bis 550 °C. Über dieam Motor 7 eingestellte Drehzahl wird die gewünschte Ver¬weilzeit des Rohoxids im Etagenofen 1 auf 20 bis 40 Min.eingestellt. Das nachgeröstete Eisenoxid wird über denStutzen 9 aus dem Etagenofen 1 entfernt.

Claims (8)

  1. PATENTANSPRÜCHE 1. Vorrichtung zum Nachrösten von in einem Reaktor pyro-hydrolytisch gewonnenem Metalloxid, wobei der Reaktorwenigstens einen Reaktorboden mit wenigstens einer Aus¬tragsöffnung für das Metalloxid umfasst, dadurch ge¬kennzeichnet, dass unterhalb des Reaktorbodens und ander Reaktoraußenseite mit diesem verbunden, eine Nach¬röstvorrichtung in Form eines Etagenofens (1) vorgese¬hen ist, wobei die Nachröstvorrichtung ferner mit Lei¬tungen zum Zuführen eines gasförmigen Wärmeträgers aus¬gestattet ist und wenigstens zwei Böden (2) umfasst,welche Böden (2) wenigstens eine Austragsöffnung (3)und eine Fördervorrichtung pro Boden aufweisen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Fördervorrichtung pro Boden (1) ein Krählwerkist.
  3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, dass jedes der Krählwerke wenigstenseinen Krählbalken (4) umfasst.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurchgekennzeichnet, dass pro Boden (1) wenigstens eine Lei¬tung zum Zuführen des gasförmigen Wärmeträgers vorgese¬hen ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurchgekennzeichnet, dass die Krählwerke auf einer Welle (6)angeordnet sind, welche Welle (6) durch einen Motor (7)angetrieben wird.
  6. 6. Verfahren zum Nachrösten von in einem Reaktor pyro-hydrolytisch gewonnenem Metalloxid in einer Vorrich- tung, wie in Anspruch 1 definiert, dadurch gekennzeich¬net, dass der gasförmige Wärmeträger mit einer Fließge¬schwindigkeit von 400 bis 800 Bm3/h in die Nachröstvor¬richtung eingebracht wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dassder gasförmige Wärmeträger heiße Luft mit einer Tempe¬ratur von 300 bis 800 °C ist.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurchgekennzeichnet, dass die Verweilzeit des Metalloxids inder Nachröstvorrichtung 2 bis 180 Min. beträgt.
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