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WO2015169537A1 - Verfahren zur reduzierung des magnesiumgehalts eines phosphor-erzes und anlage zur durchführung eines solchen verfahrens - Google Patents

Verfahren zur reduzierung des magnesiumgehalts eines phosphor-erzes und anlage zur durchführung eines solchen verfahrens Download PDF

Info

Publication number
WO2015169537A1
WO2015169537A1 PCT/EP2015/057819 EP2015057819W WO2015169537A1 WO 2015169537 A1 WO2015169537 A1 WO 2015169537A1 EP 2015057819 W EP2015057819 W EP 2015057819W WO 2015169537 A1 WO2015169537 A1 WO 2015169537A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
intermediate product
phosphate
particles
magnesium
magnesium hydroxide
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/057819
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Guido Grund
Manuel Garcia Rodriguez
Andreas Hoppe
Sven Hildebrandt
Karl Lampe
Uwe Schuh
Original Assignee
Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag
Thyssenkrupp Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag, Thyssenkrupp Ag filed Critical Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag
Publication of WO2015169537A1 publication Critical patent/WO2015169537A1/de

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F5/00—Compounds of magnesium
    • C01F5/14—Magnesium hydroxide
    • C01F5/16—Magnesium hydroxide by treating magnesia, e.g. calcined dolomite, with water or solutions of salts not containing magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/01—Treating phosphate ores or other raw phosphate materials to obtain phosphorus or phosphorus compounds

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing the magnesium content of a phosphorus ore and a device suitable for carrying out such a method.
  • Phosphate rocks which are high-phosphate ores, are used as raw material for the production of various types of fertilizers. Depending on their geological origin, phosphate rocks may be in solidified or sedimentary form, with the worldwide occurrence of phosphate rocks being largely in the latter form.
  • the chemical and mineralogical composition of sedimentary phosphate rocks depends strongly on the deposit.
  • the phosphorus pentoxide ( ⁇ 2 0 5 ) content is used to quantify the proportion of phosphate in the rock.
  • the main impurities whose contents are to be reduced as far as possible are Sihciumdioxid (Si0 2 ), carbonates, in particular
  • CaC0 3 Calcium carbonate
  • MgC0 3 magnesium carbonate
  • CaMg (C0) 2 dolomite
  • biological soot and salts such as sodium chloride (NaCl) and potassium chloride (KCl).
  • the limit values are determined in particular as a function of the requirements of the further processing process for which the particular phosphate rock is provided.
  • the content of carbonates, in particular magnesium carbonate in phosphate rock can not be sufficiently reduced by the known methods or only with great effort. In most cases, a reduction of the salary Magnesium carbonate thereby causes the phosphate rock to be ground and then sieved, thereby separating high magnesium content particles. However, this regularly leads to large portions of the raw material being left unused for the further processing process. A flotation is also associated with a high water and chemical consumption.
  • the invention has the object to provide an improved way to reduce the magnesium content in phosphorus ores.
  • the phosphate ore is first calcined to convert magnesium carbonate and / or dolomite contained therein into (inter alia) magnesium oxide.
  • magnesium oxide In the case of dolomite, there is also a conversion into calcium oxide.
  • Calcium oxide can also be produced by conversion of calcium carbonate contained in the phosphate ore. The corresponding reactions are shown below:
  • a plant according to the invention has a corresponding calcining device. This can in particular comprise a fly-flow system and / or another heat treatment device in which the phosphate ore is heated appropriately for calcination.
  • the calcined, first intermediate is in a subsequent
  • the magnesium hydroxide thus produced is smaller and lighter than the corresponding oxides, which allows their advantageous separation in subsequent steps of the method according to the invention.
  • the addition of water may be both "dry”, i.e. using a stoichiometric amount of water for the intended reaction, as well as “wet”, i. using an additional amount of water compared to dry admission.
  • the system according to the invention comprises a water treatment device.
  • the second intermediate formed by pressurizing the calcined intermediate with water is then mechanically deagglomerated to dissolve magnesium hydroxide particles of phosphate particles, thereby breaking a solid bond between these particles.
  • Processing step also existing calcium hydroxide particles can be solved by the phosphate particles.
  • Deagglomeration can be dry or wet, i. using a particular liquid binder, take place.
  • the system according to the invention has a corresponding deagglomerating device.
  • This may in particular comprise means for mechanically loading the second intermediate product, so that the deagglomeration (at least also) on a direct contact of the agent with the particles of the second intermediate product based.
  • the means may in particular be designed such that their deagglomerating effect is based on mechanical pressure or on a pulse, such as in a mill.
  • the means for mechanically loading the second intermediate product are formed from an elastomer or a ceramic, at least in a section intended for contact with the second intermediate product.
  • the means may be formed entirely of the corresponding material or be completely or partially coated with this material.
  • a formation of an elastomer, such as rubber, may have the advantage that the replacement of the Mg-containing substances of phosphate is gentle, without the phosphate particles are crushed.
  • An embodiment of a ceramic can have an advantageous effect on the wear behavior, whereby the maintenance of the deagglomerator can be kept low.
  • the deagglomerating device in particular an autogenous deagglomerating device, such as, for example, an aerofoil or autogenous mill, comprises.
  • the system according to the invention for carrying out the method has for this purpose a corresponding separating device.
  • the phosphate ore is at least partially dried in an additional process step before calcination. This can be done actively by means of an arbitrarily designed drying device of the system according to the invention or passively by drying storage. By drying before calcination, the energy required for calcination can be reduced.
  • the first intermediate product is cooled before being exposed to water. In this case, it can be particularly preferably provided that the cooling takes place in such a way that the first intermediate product before being exposed to water has a (mean) temperature which has at most 350 ° C., preferably at most 100 ° C.
  • the system according to the invention can have a cooling device.
  • the cooling can preferably take place by means of a cooling gas, which flows against the first intermediate product and then flows through and / or through, wherein the cooling gas absorbs heat energy from the first intermediate product and thereby dissipates it.
  • a cooling gas which flows against the first intermediate product and then flows through and / or through, wherein the cooling gas absorbs heat energy from the first intermediate product and thereby dissipates it.
  • Other cooling media such as with liquids, are also conceivable.
  • the cooling can be done in addition to the direct cooling options described above (H 2 0, air) also indirectly with a heat exchanger.
  • the heat is transferred here either in a further gas stream or in a liquid.
  • the transferred heat energy can be supplied and used in suitable process sections.
  • the cooling of the first intermediate product in particular by means of a cooling gas flow, has inter alia the advantage of a comparatively simple recuperation, in particular in the context of the calcination in the first intermediate heat energy introduced.
  • the heat energy recuperated in the cooling is used for drying and / or preheating the raw material and / or for the calcination itself.
  • a correspondingly heated cooling gas flow can be used directly.
  • the recuperated heat energy otherwise, such as for the generation of electrical energy.
  • Magnesium hydroxide particles are discharged from the process, since for these the subsequent step of deagglomeration is basically not required. Thereby, the amount of the second intermediate product, which is transferred to the deagglomerating device, can be kept low. This can have a positive effect on the energy required for deagglomerating.
  • this can keep the size and performance of the deagglomerating device low.
  • the system according to the invention may preferably have a pre-separation device.
  • This may be the same device used for separation after deagglomeration.
  • the preseparating device is designed to be functionally and / or spatially separated from the separating device. This may possibly take into account the fact that the material to be processed for the individual process steps is transported to the corresponding spatially-spaced device and thus the before the
  • Desagglomerizing pre-separation to be carried out and the (main) separation to be carried out after deagglomeration can advantageously be carried out in situ and thus without additional transport effort.
  • the method according to the invention can also be carried out continuously, so that pre-separation and (main) separation can in principle take place simultaneously, which can be simplified by keeping appropriate individual pre-and (main) separating devices available.
  • the separation of the magnesium hydroxide particles from the phosphate particles may preferably be effected by means of a Separiergasströmung.
  • a Separiergasströmung For this purpose, the bulk of the phosphate, magnesium hydroxide particles from the Separiergasströmung are flowed through, primarily the relatively small hydroxide particles are entrained by this, whereby they are separated from the phosphate particles.
  • the system according to the invention can in particular have a static classifier of known design and / or a dynamic classifier of known design.
  • a further separation, in which optionally separated from the Separiergasströmung (relatively small) phosphate particles are separated from the Separiergasströmung can then be done by the Separiergasströmung is passed through a Umlenkabscheider in which the entrained phosphate particles due to their relatively large Mass of a diversion of Separiergasströmung not follow, while the relatively small and light hydroxide particles are taken along by the Separiergasströmung on.
  • Such Umlenkabscheider may be formed in particular in the form of a basically known cyclone separator.
  • a separation by means of a Separiergasströmung such can also be done by means of a sieve.
  • the system according to the invention then comprises a corresponding screening device.
  • the use of such a sieve device can have the advantage that a separation without additional energy expenditure, as required, for example, for the generation of a Separiergasströmung is possible.
  • the separation of the magnesium hydroxide particles is carried out by the phosphate particles to a degree of separation of at least 80%. Accordingly, after separation, preferably at most 20% of the hydroxide particles contained in the bulk material after deagglomeration are contained in the end product of the process according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the implementation of the method according to the invention for reducing the magnesium content in a phosphate ore and an inventive plant used therein.
  • the phosphate ore is fed to a treatment plant 3 according to the invention after the degradation 2 and the mechanical pretreatment.
  • the phosphate ore in a first process step, is calcined in a calcining device 4 designed, for example, as a rotary kiln, this being heated to a temperature of at least 650 ° C. Calcination converts magnesium carbonate contained in the phosphate ore into magnesium oxide and carbon dioxide.
  • the calciner 4 is supplied with fuel 5 and with ambient air 6, which burns together and thereby provides the required heat energy input into the phosphate ore.
  • the exhaust gases from the combustion and the carbon dioxide released from the raw material during calcination are removed. It can be provided to still use the heat energy contained in these exhaust gases 7. This may be provided, for example, for drying and / or preheating the phosphate ore prior to introduction into the calciner 4 (not shown in FIG. 1).
  • the calcined, first intermediate product is then subjected to water 9 in a water-applying device 8, whereby conversion of the magnesium oxide contained in the first intermediate into magnesium hydroxide is achieved.
  • a water-applying device 8 Before the first intermediate product is supplied with the water 9, it can still be provided to cool it in a cooling device 10 so that it is preferably supplied to the water-applying device 8 at a temperature of at most 100 ° C.
  • the heat energy dissipated in the cooling device 10 from the first intermediate product can likewise be used to advantage for drying and preheating the phosphate ore prior to introduction into the calcination device 4.
  • the first intermediate After pressurizing the first intermediate with the water 9 and thereby converting the first intermediate into a second intermediate, it may be provided to feed this second intermediate to a pre-separator 11 in the magnesium hydroxide particles which do not adhere to the phosphate particles be discharged from the process of the invention.
  • the magnesium hydroxide particles largely adhere to the phosphate particles, so that the remaining part of the second intermediate product is supplied to a deagglomerating device 12 in which the connection between the phosphate particles and the adhered magnesium hydroxide particles is dissolved.
  • the deagglomerating device 12 can be designed, for example, in the form of a mill, in particular roller or roller mill, in which the second intermediate product is comminuted by the exertion of a high mechanical pressure.
  • the bulk material comprising the phosphate particles and the magnesium hydroxide particles is fed to a separating device 13 in which these particles are at least largely separated from one another.
  • a separation advantageous size dependent for example by means of a sieve, and / or mass-dependent, for example by means of a static and / or dynamic classifier, can be done.
  • the separated magnesium hydroxide particles 14 can be supplied separately, for example for the production of refractory products, while the phosphate particles are transported, for example, to a phosphoric acid plant 15.

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Abstract

Ein Verfahren zur Reduzierung des Magnesiumgehalts in einem Phosphat-Erz, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Phosphat-Erz kalziniert wird, um darin enthaltenes Magnesiumcarbonat und/oder Dolomit in Magnesiumoxid zu wandeln, das kalzinierte, erste Zwischenprodukt mit Wasser beaufschlagt wird, um das Magnesiumoxid in Magnesiumhydroxid zu wandeln, das so entstandene, zweite Zwischenprodukt mechanisch desagglomeriert wird, um Magnesiumhydroxid-Partikel von Phosphat-Partikeln zu lösen; und die Magnesiumhydroxid-Partikel von den Phosphat-Partikel separiert werden.

Description

Verfahren zur Reduzierung des Magnesiumgehalts eines Phosphor-Erzes und Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung des Magnesiumgehalts eines Phosphor-Erzes sowie eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Phosphatgesteine, bei denen es sich um ein Erze mit hohem Phosphatgehalt handelt, werden als Rohmaterial für die Herstellung verschiedener Arten von Düngemitteln genutzt. In Abhängigkeit von ihrem geologischen Ursprung können Phosphatgesteine in erstarrter oder sedimentärer Form vorliegen, wobei das weltweite Vorkommen von Phosphatgesteinen zu einem Großteil in letztgenannter Form gegeben ist.
Die chemische und mineralogische Zusammensetzung von sedimentärem Phosphatgesteinen hängt stark von der Lagerstätte ab. In der Regel wird der Phosphorpentoxid (Ρ205) -Gehalt dazu genutzt, den Anteil an Phosphat im Gestein zu quantifizieren. Als Hauptverunreinigungen, deren Anteile möglichst weit reduziert werden sollen, gelten Sihciumdioxid (Si02), Karbonate, insbesondere
Kalziumkarbonat (CaC03), Magnesiumkarbonat (MgC03) und Dolomit (CaMg(C0 )2), sowie biologischer Ruß und Salze, wie beispielsweise Natriumchlorid (NaCl) und Kaliumchlorid (KCl).
Es ist bekannt, Phosphatgestein mechanisch und/oder thermisch aufzubereiten. Auch eine Flotation kann dazu eingesetzt werden. Beim Aufbereiten werden
Verunreinigungen bis zum Erreichen gewünschter Grenzwerte entfernt und folglich der P205-Gehalt erhöht. Die Grenzwerte bestimmen sich dabei insbesondere in Abhängigkeit von den Anforderungen des Weiterverarbeitungsprozesses, für den das jeweilige Phosphatgestein vorgesehen ist. Der Gehalt an Karbonaten, insbesondere Magnesiumkarbonat in Phosphatgestein kann mittels der bekannten Verfahren nicht oder nur mit großem Aufwand ausreichend reduziert werden. Zumeist wird eine Reduzierung des Gehalts an Magnesiumkarbonat dadurch bewirkt, dass der Phosphatgestein gemahlen und dann gesiebt wird, wodurch Partikel mit hohem Magnesiumgehalt separiert werden sollen. Dies führt jedoch regelmäßig dazu, dass große Anteile des Rohmaterials für den Weiterverarbeitungsprozess ungenutzt bleiben. Eine Flotation ist zudem mit einem hohen Wasser- und Chemikalienverbrauch verbunden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik hat der Erfindung die Aufgabe zugrunde gelegen, eine verbesserte Möglichkeit zur Reduzierung des Magnesiumgehalts in Phosphor-Erzen anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Eine zur Durchführung dieses Verfahren geeignete Anlage ist Gegenstand des Patentanspruchs 11. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anlage sind Gegenstand der weiteren Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reduzierung des Magnesiumgehalts in einem Phosphat-Erz ist durch die nachfolgenden Schritte gekennzeichnet:
Das Phosphat-Erz wird zunächst kalziniert, um darin enthaltenes Magnesiumcarbonat und/oder Dolomit in (unter anderem) Magnesiumoxid zu wandeln. Im Fall des Dolomits erfolgt zudem eine Umwandlung in Calciumoxid. Calciumoxid kann weiterhin durch Umwandlung von in dem Phosphat-Erz enthaltenen Calciumcarbonats erzeugt werden. Die entsprechenden Reaktionen sind nachfolgend wiedergegeben:
MgC03 -> MgO + C02; und
CaMg(C03)2 -> CaO + MgO + 2C02
Für das Kalzinieren kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Phosphat-Erz auf eine Temperatur von mindestens 450°C, vorzugsweise von mindestens 650°C erhitzt wird. Weiterhin kann auch vorgesehen sein, das Kalzinieren im Rahmen einer sogenannten Flash-Kalzinierung durchzuführen. Für die Durchführung des Kalzinierens weist eine erfindungsgemäße Anlage eine entsprechende Kalziniervorrichtung auf. Diese kann insbesondere eine Flugstromanlage und/oder eine andere Wärmebehandlungseinrichtung umfassen, in der/dem das Phosphat-Erz zum Kalzinieren entsprechend erhitzt wird. Das kalzinierte, erste Zwischenprodukt wird in einem anschließenden
Verfahrensschritt mit Wasser in flüssiger, fester (d.h. Eis) und/oder Gasform (d.h. Wasserdampf) beaufschlagt, um das Magnesiumoxid in Magnesiumhydroxid zu wandeln. MgO + H20 -> Mg(OH)2;
Das so erzeugte Magnesiumhydroxid ist kleiner und leichter als die entsprechenden Oxide, was deren vorteilhafte Separierung in nachfolgenden Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht. Das Beaufschlagen mit Wasser kann dabei sowohl „trocken", d.h. unter Einsatz einer für die vorgesehene Reaktion stöchiometrischen Menge von Wasser, als auch„nass", d.h. unter Nutzung einer im Vergleich zur trockenen Beaufschlagung zusätzlichen Wassermenge, erfolgen. Zur Beaufschlagung des kalzinierten, ersten Zwischenprodukts mit Wasser weist die erfindungsgemäße Anlage eine Wasserbeaufschlagungsvorrichtung auf.
Das durch das Beaufschlagen des kalzinierten Zwischenprodukts mit Wasser entstandene, zweite Zwischenprodukt wird anschließend mechanisch desagglomeriert, um Magnesiumhydroxid-Partikel von Phosphat-Partikeln zu lösen, wobei ein fester Verbund zwischen diesen Partikeln aufgehoben wird. In demselben
Bearbeitungsschritt können auch vorhandene Calciumhydroxid-Partikel von den Phosphat-Partikeln gelöst werden. Das Desagglomerieren kann trocken oder nass, d.h. unter Einsatz eines insbesondere flüssigen Bindemittels, erfolgen.
Für die Desagglomerierung des zweiten Zwischenprodukts weist die erfindungsgemäße Anlage eine entsprechende Desagglomeriervorrichtung auf. Diese kann insbesondere Mittel zur mechanischen Beaufschlagung des zweiten Zwischenprodukts umfasst, so dass die Desagglomerierung (zumindest auch) auf einem direkten Kontakt der Mittel mit den Partikeln des zweiten Zwischenprodukts beruht. Dabei können die Mittel insbesondere derart ausgebildet sein, dass deren Desagglomerierwirkung auf mechanischem Druck oder auf einem Impuls, wie beispielsweise bei einer Mühle, beruht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Desagglomeriervorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Mittel zur mechanischen Beaufschlagung des zweiten Zwischenprodukts zumindest in einem für einen Kontakt mit dem zweiten Zwischenprodukt vorgesehenen Abschnitt aus einem Elastomer oder einer Keramik ausgebildet sind. Hierzu können die Mittel vollständig aus dem entsprechenden Werkstoff ausgebildet sein oder ganz oder teilweise mit diesem Werkstoff beschichtet sein. Eine Ausbildung aus einem Elastomer, wie beispielsweise Gummi, kann den Vorteil aufweisen, dass die Ablösung der Mg-haltigen Stoffe von Phosphat schonend erfolgt, ohne dass Phosphat Partikel zerkleinert werden. Eine Ausgestaltung aus einer Keramik kann sich vorteilhaft auf das Verschleißverhalten auswirken, wodurch der Wartungsaufwand für die Desagglomeriervorrichtung gering gehalten werden kann.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage kann auch vorgesehen sein, dass die Desagglomeriervorrichtung, insbesondere eine Autogen- Desagglomeriervorrichtung, wie beispielsweise eine Aerofall- oder Autogenmühle umfasst.
Im Anschluss an die Desagglomerierung werden die Magnesiumhydroxid-Partikel noch von den Phosphat-Partikel separiert. Die erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des Verfahrens weist dazu eine entsprechende Separiervorrichtung auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Phosphat-Erz in einem zusätzlichen Verfahrensschritt vor dem Kalzinieren zumindest teilweise getrocknet wird. Dies kann aktiv mittels einer beliebig ausgestalteten Trocknungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Anlage oder auch passiv durch Trocknungslagerung erfolgen. Durch ein Trocknen vor dem Kalzinieren kann der Energieaufwand für das Kalzinieren reduziert werden. In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das erste Zwischenprodukt vor dem Beaufschlagen mit Wasser gekühlt wird. Dabei kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass das Kühlen derart erfolgt, dass das erste Zwischenprodukt vor dem Beaufschlagen mit Wasser eine (mittlere) Temperatur aufweist, die höchstens noch 350°C, vorzugsweise höchstens noch 100°C aufweist.
Zur Kühlung des ersten Zwischenprodukts kann die erfindungsgemäße Anlage eine Kühlvorrichtung aufweisen.
Das Kühlen kann vorzugsweise mittels eines Kühlgases erfolgen, von dem das erste Zwischenprodukt angeströmt und dann um- und/oder durchströmt wird, wobei das Kühlgas Wärmeenergie von dem ersten Zwischenprodukt aufnimmt und dadurch abführt. Weitere Kühlmedien, wie beispielsweise mit Flüssigkeiten, sind ebenfalls vorstellbar.
Das Kühlen kann neben den oben beschriebenen direkten Kühlmöglichkeiten (H20, Luft) auch indirekt mit einem Wärmetauscher erfolgen. Die Wärme wird hierbei entweder in einen weiteren Gasstrom oder in einer Flüssigkeit überführt. Die überführte Wärmeenergie kann in geeigneten Prozessabschnitten zugeführt und genutzt werden.
Das Kühlen des ersten Zwischenprodukts, insbesondere mittels einer Kühlgasströmung, weist unter anderem den Vorteil einer vergleichsweise einfachen Rekuperation, insbesondere im Rahmen der Kalzinierung in das erste Zwischenprodukt eingebrachter Wärmeenergie auf. Dazu kann insbesondere vorgesehen sein, dass die bei der Kühlung rekuperierte Wärmenergie zur Trocknung und/oder einer Vorwärmung des Rohmaterials und/oder für die Kalzinierung selbst genutzt wird. Insbesondere für ein Trocknen und/oder Vorwärmen kann ein entsprechend aufgeheizter Kühlgasstrom direkt genutzt werden. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, die rekuperierte Wärmeenergie anderweitig, wie beispielsweise für die Erzeugung elektrischer Energie zu nutzen. In einer weiterhin bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass nach der Umwandlung des Magnesiumoxids in Magnesiumhydroxid infolge des Beaufschlagens des ersten Zwischenprodukts mit Wasser eine Vorseparierung von Magnesiumhydroxid-Partikeln vorgenommen wird. Dabei können insbesondere die nicht mit Phosphat-Partikeln verbundenen
Magnesiumhydroxid-Partikel aus dem Prozess ausgeschleust werden, da für diese der nachfolgende Schritt der Desagglomerierung grundsätzlich nicht erforderlich ist. Dadurch kann die Menge des zweiten Zwischenprodukts, das in die Desagglomeriervorrichtung überführt wird, gering gehalten werden. Dies kann sich positiv auf den für das Desagglomerieren erforderlichen Energieaufwand auswirken.
Auch kann dadurch die Größe und Leistungsfähigkeit der Desagglomeriervorrichtung gering gehalten werden.
Für die Vorseparierung kann die erfindungsgemäße Anlage vorzugsweise eine Vorseparationseinrichtung aufweisen. Bei dieser kann es sich um dieselbe Vorrichtung handeln, die auch für die Separierung nach der Desagglomerierung eingesetzt wird. Vorteilhaft kann jedoch sein, wenn die Vorsepariervorrichtung von der Separiervorrichtung funktional und/oder räumlich getrennt ausgebildet ist. Dadurch kann gegebenenfalls dem Umstand Rechnung getragen werden, dass das zu bearbeitende Material für die einzelnen Verfahrensschritte zu den entsprechenden räumlich beabstandeten Vorrichtung transportiert wird und folglich das vor dem
Desagglomerieren durchzuführende Vorseparieren und das nach dem Desagglomerieren durchzuführende (Haupt-)Separieren vorteilhaft an Ort und Stelle und somit ohne zusätzlichen Transportaufwand durchgeführt werden kann. Zudem kann das erfindungsgemäße Verfahren auch kontinuierlich durchgeführt werden, so dass ein Vorseparieren und (Haupt-)Separieren grundsätzlich gleichzeitig ablaufen kann, was durch ein Bereithalten entsprechender individueller Vor- und (Haupt- )Separiervorrichtungen vereinfacht werden kann.
Die Separierung der Magnesiumhydroxid-Partikel von den Phosphat-Partikeln kann vorzugsweise mittels einer Separiergasströmung erfolgen. Dazu kann das die Phosphat-, Magnesiumhydroxid-Partikel umfassende Schüttgut von der Separiergasströmung durchströmt werden, wobei primär die relativ kleinen Hydroxid-Partikel von dieser mitgerissen werden, wodurch diese von den Phosphat- Partikeln separiert werden. Die erfindungsgemäße Anlage kann dazu insbesondere einen statischen Sichter bekannter Bauart und/oder einen dynamischen Sichter bekannter Bauart aufweisen.
Eine weitere Separierung, bei der gegebenenfalls von der Separiergasströmung mitgerissene (relativ kleine) Phosphat-Partikel aus der Separiergasströmung abgeschieden werden, kann dann noch dadurch erfolgen, dass die Separiergasströmung durch einen Umlenkabscheider geführt wird, in dem die mitgerissenen Phosphat-Partikel infolge ihrer relativ großen Masse einer Umlenkung der Separiergasströmung nicht folgen, während die relativ kleinen und leichten Hydroxid-Partikel von der Separiergasströmung weiter mitgenommen werden. Ein solcher Umlenkabscheider kann insbesondere in Form eines grundsätzlich bekannten Zyklonabscheiders ausgebildet sein.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Separierung mittels einer Separiergasströmung kann eine solche auch mittels eines Siebs erfolgen. Die erfindungsgemäße Anlage umfasst dazu dann eine entsprechende Siebeinrichtung. Die Nutzung einer solchen Siebeinrichtung kann den Vorteil aufweisen, dass eine Separierung ohne zusätzlichen Energieaufwand, wie er beispielsweise für die Erzeugung einer Separiergasströmung erforderlich ist, möglich ist.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Separierung der Magnesiumhydroxid-Partikel, von den Phosphat-Partikel bis zu einem Separierungsgrad von mindestens 80% durchgeführt wird. Demnach sind nach der Separierung noch bevorzugt höchstens 20% der nach dem Desagglomerieren in dem Schüttgut enthaltenen Hydroxid- Partikel in dem Endprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens enthalten.
Da durch das erfindungsgemäße Verfahren weitgehend reine Magnesiumhydroxid- Partikel erzeugt und infolge der Separierung von den Phosphat-Partikeln auch gesammelt werden, können diese Hydroxid-Partikel vorteilhaft, da ohne wesentlichen Zusatzaufwand, einer weiteren Nutzung zugeführt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduzierung des Magnesiumgehalts in einem Phosphat-Erz sowie eine dabei genutzte erfindungsgemäße Anlage.
Das Phosphat-Erz wird nach dem Abbau 2 und der mechanischen Vorbehandlung einer erfindungsgemäßen Aufbereitungsanlage 3 zugeführt. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt das Phosphat-Erz in einer beispielsweise als Drehrohrofen ausgebildeten Kalziniervorrichtung 4 kalziniert, wobei dieses auf eine Temperatur von mindestens 650°C erhitzt wird. Durch das Kalzinieren wird in dem Phosphat-Erz enthaltenes Magnesiumkarbonat in Magnesiumoxid und Kohlendioxid umgewandelt. Für das Erhitzen des Phosphat-Erzes wird der Kalziniervorrichtung 4 Treibstoff 5 sowie Umgebungsluft 6 zugeführt, die gemeinsam verbrannt und dadurch für den erforderlichen Wärmeenergieeintrag in das Phosphat-Erz sorgen.
Die Abgase aus der Verbrennung sowie das bei der Kalzinierung aus dem Rohmaterial freigesetzte Kohlendioxid werden abgeführt. Dabei kann vorgesehen sein, die in diesen Abgasen 7 enthaltene Wärmeenergie noch zu nutzen. Dies kann beispielsweise für ein Trocknen und/oder Vorwärmen des Phosphat-Erzes vor dem Einbringen in die Kalziniervorrichtung 4 vorgesehen sein (in der Fig. 1 nicht gezeigt).
Das kalzinierte, erste Zwischenprodukt wird anschließend in einer Wasserbeaufschlagungsvorrichtung 8 mit Wasser 9 beaufschlagt, wodurch eine Umwandlung des in dem ersten Zwischenprodukt enthaltenen Magnesiumoxids in Magnesiumhydroxid erreicht wird. Vor dem Beaufschlagen des ersten Zwischenprodukts mit dem Wasser 9 kann noch vorgesehen sein, dieses in einer Kühlvorrichtung 10 abzukühlen, so dass dieses der Wasserbeaufschlagungsvorrichtung 8 vorzugsweise mit einer Temperatur von höchsten 100°C zugeführt wird. Die in der Kühlvorrichtung 10 von dem ersten Zwischenprodukt abgeführte Wärmeenergie kann ebenfalls vorteilhaft zur Trocknung und Vorwärmung des Phosphat-Erzes vor dem Einbringen in die Kalziniervorrichtung 4 genutzt werden.
Nach dem Beaufschlagen des ersten Zwischenprodukts mit dem Wasser 9 und einer dadurch erreichten Umwandlung des ersten Zwischenprodukts in ein zweites Zwischenprodukt kann vorgesehen sein, dieses zweite Zwischenprodukt einer Vorsepariervomchtung 11 zuzuführen, in der Magnesiumhydroxid-Partikel, die nicht an Phosphat-Partikeln anhaften, bereits aus dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeschleust werden.
Die Magnesiumhydroxid-Partikel haften jedoch zu einem Großteil an den Phosphat- Partikeln an, so dass der verbliebene Teil des zweiten Zwischenprodukts einer Desagglomeriervorrichtung 12 zugeführt, in der die Verbindung zwischen den Phosphat-Partikeln und den anhaftenden Magnesiumhydroxid-Partikeln gelöst wird. Dazu kann die Desagglomeriervorrichtung 12 beispielsweise in Form einer Mühle, insbesondere Walzen- oder Rollenmühle, ausgebildet sein, in der das zweite Zwischenprodukt durch die Ausübung eines hohen mechanischen Drucks zerkleinert wird.
In einem letzten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das die Phosphat- Partikel und die Magnesiumhydroxid-Partikel umfassende Schüttgut einer Separiervorrichtung 13 zugeführt, in der diese Partikel zumindest zu einem Großteil voneinander separiert werden. Dabei wird ausgenutzt, dass die Magnesiumhydroxid- Partikel im Mittel deutlich kleiner und auch leichter als die Phosphat-Partikel sind, so dass eine Separierung vorteilhaft größenabhängig, beispielsweise mittels eines Siebs, und/oder masseabhängig, beispielsweise mittels eines statischen und/oder dynamischen Sichters, erfolgen kann. Die separierten Magnesiumhydroxid-Partikel 14 können einer separaten Nutzung, beispielsweise zur Herstellung von Feuerfestprodukten, zugeführt werden, während die Phosphat-Partikel beispielsweise zu einer Phosphorsäureanlage 15 transportiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Reduzierung des Magnesiumgehalts in einem Phosphat-Erz, dadurch gekennzeichnet, dass
das Phosphat-Erz kalziniert wird, um darin enthaltenes Magnesiumcarbonat und/oder Dolomit in Magnesiumoxid zu wandeln,
- das kalzinierte, erste Zwischenprodukt mit Wasser beaufschlagt wird, um das Magnesiumoxid in Magnesiumhydroxid zu wandeln,
- das so entstandene, zweite Zwischenprodukt mechanisch desagglomeriert wird, um Magnesiumhydroxid-Partikel von Phosphat-Partikeln zu lösen; und die Magnesiumhydroxid-Partikel von den Phosphat-Partikel separiert werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Phosphat-Erz beim Kalzinieren auf eine Temperatur von mindestens 450°C, vorzugsweise von mindestens 650°C erwärmt wird.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Phosphat-Erz vor dem Kalzinieren getrocknet wird.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zwischenprodukt vor dem Beaufschlagen mit Wasser gekühlt wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zwischenprodukt vor dem Beaufschlagen mit Wasser auf eine Temperatur von unter 350°C, vorzugsweise von unter 100°C abgekühlt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zwischenprodukt mittels eines Kühlgases oder eines flüssigen Kühlmedium direkt oder indirekt gekühlt wird.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bei dem Kühlen von dem ersten Zwischenprodukt abgeführte Wärmeenergie rekuperiert wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die rekuperierte Wärmeenergie für eine Vorwärmung und/oder Trocknung des Phosphat-Erzes und/oder für die Kalzinierung und/oder für eine Erzeugung elektrischer Energie genutzt wird.
9. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beaufschlagen des ersten Zwischenprodukts mit Wasser eine Vorseparierung von Magnesiumhydroxid-Partikeln erfolgt.
10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Separierung der Magnesiumhydroxid-Partikel von den Phosphat-Partikeln mittels einer Separiergasströmung und/oder mittels eines Siebs erfolgt.
11. Anlage zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit
einer Kalziniervorrichtung (4) zur Kalzinierung des Phosphat-Erzes,
- einer Wasserbeaufschlagvorrichtung (8) zur Beaufschlagung des ersten Zwischenprodukts mit Wasser,
einer Desagglomeriervorrichtung (12) zur Desagglomerierung des zweiten Zwischenprodukts und
- einer Separiervorrichtung (13) zur Separierung der Magnesiumhydroxid- Partikel von den Phosphatpartikeln.
12. Anlage gemäß Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Vorsepariervomchtung (11).
13. Anlage gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalziniervorrichtung (4) eine Flugstromanlage und/oder einen Ofen umfasst.
14. Anlage gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Desagglomeriervorrichtung (12) Mittel zur mechanischen Beaufschlagung des zweiten Zwischenprodukts umfasst.
15. Anlage gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zumindest in einem für einen Kontakt mit dem zweiten Zwischenprodukt vorgesehenen Abschnitt aus einem Elastomer oder einer Keramik ausgebildet sind.
16. Anlage gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Desagglomeriervorrichtung (12) eine Autogen-Desagglomeriervorrichtung umfasst.
17. Anlage gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Separiervorrichtung (13) einen statischen Sichter und/oder einen dynamischen Sichter und/oder eine Siebeinrichtung umfasst.
18. Anlage gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, gekennzeichnet durch eine der Wasserbeaufschlagvorrichtung (8) vorgeschaltete Kühlvorrichtung (10) zur Kühlung des ersten Zwischenprodukts.
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