DE3203435A1

DE3203435A1 - METHOD FOR GAS PRODUCTION AND METAL EXTRACTION IN A MELT BATH REACTOR, IN PARTICULAR IRON BATH REACTOR

Info

Publication number: DE3203435A1
Application number: DE19823203435
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner CRA Technologie GmbH
Priority date: 1982-02-02
Filing date: 1982-02-02
Publication date: 1983-08-11
Also published as: JPS58133337A; EP0085153A1

Description

KLÖCKNER-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT
Klöcknerstraße 29, 41 Duisburg 1KLÖCKNER-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT
Klöcknerstrasse 29, 41 Duisburg 1

Verfahren zur Gaserzeugung und Metallgewinnung in einem
Schmelzbadreaktor, insbesondere EisenbadreaktorProcess for gas generation and metal extraction in one
Molten bath reactor, especially iron bath reactor

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gaserzeugung und Metallgewinnung in einem Schmelzbadreaktor, insbesondere Eisenbadreaktor, bei dem The invention relates to a method for generating gas and extracting metal in a molten bath reactor, in particular an iron bath reactor, in which

- zur Gaserzeugung ein kohlenstoffhaltiger Brennstoff und
Sauerstoff in ein schmelzflüssiges Badmaterial, insbesondere ein Metallbad, wie z. B. ein Eisenbad, des Schmelbadreaktors eingeleitet werden, wodurch ein im wesentlichen
aus CO und H₂ bestehendes Kohlegas erzeugt wird, und- a carbonaceous fuel to generate gas and
Oxygen in a molten bath material, especially a metal bath, such as. B. an iron bath, the melt bath reactor are introduced, whereby a substantially
coal gas consisting of CO and H ₂ is generated, and

- zur Metallgewinnung Metallträger in das Schmelzbad .eingegeben werden. - Metal carriers are introduced into the weld pool for metal extraction.

Bei diesem, aus der DE-OS 30 31 680 der Anmelderin bekannten Verfahren wird gleichzeitig neben der Erzeugung eines Kohlegases im Eisen- bzw. Stahlbadreaktor flüssiges Eisen (Roheisen) erzeugt. Das metallische Badmaterial, hier Eisen, und das zu erzeugende Metall sind identisch. Um auch Brennstoffe mit geringerem Kohlenstoffgehalt, insbesondere minderwertige Kohle, vergasen zu können, ist in der DE-OS 30 31 680 bereits auf die Möglichkeit einer zumindest teilweisen Nachverbrennung des erzeugten Kohlegases hingewiesen. Die dabei erzeugte Wärme wird dem Schmelzbad zugeführt, das dadurch auf Betriebstemperatur gehalten wird und nicht abkühlt. Um einen eventuellen Schwefelgehalt im erzeugten Kohlegas zu verringern, wird eine überschüssige Schlackenmenge von hoher Basizität in den Schmelzbadreaktor eingegeben, oder es wird Kalk der Schmelze zugeführt.In this known from DE-OS 30 31 680 the applicant At the same time, in addition to the generation of a coal gas in the iron or steel bath reactor, liquid iron (pig iron) generated. The metallic bath material, here iron, and the metal to be produced are identical. To fuels too Being able to gasify with a lower carbon content, in particular low-grade coal, is already in DE-OS 30 31 680 pointed to the possibility of at least partial afterburning of the coal gas produced. The generated Heat is supplied to the weld pool, which is kept at operating temperature and does not cool down. To a possible Reducing sulfur content in the generated coal gas will add an excess amount of high basicity to the slag Entered the molten bath reactor, or lime is added to the melt.

Kohlevergasungsverfahren im Eisenbadreaktor sind bereits seit langem bekannt. So ist in der österreichischen Patentschrift 75 029 bereits ein Verfahren zur Kohlegaserzeugung bekannt, bei dem flüssige Schlacke abgeführt wird. Weiterhin sind Kohlevergasungsverfahren beispielsweise aus der DE-OS 19 55 115 und der Veröffentlichung in "Stahl und Eisen", 1980, S. 535 ff. bekannt. Auch die letztere Veröffentlichung lehrt ein Verfahren zur gleichzeitigen Erzeugung eines Kohlegases und eines Metalls, nämlich Stahl.Coal gasification processes in the iron bath reactor have been known for a long time. So is in the Austrian patent specification 75 029 already known a method for generating coal gas in which liquid slag is removed. There are also coal gasification processes for example from DE-OS 19 55 115 and the publication in "Stahl und Eisen", 1980, p. 535 ff. Known. The latter publication also teaches a method for the simultaneous generation of a coal gas and a metal, namely steel.

Schließlich sind aus der DE-PS 450 460 und der DE-AS 10 40 734 Verfahren zum Vergasen von Brennstoffen in einem Schmelzbadreaktor bekannt, bei denen als schmelzflüssiges Badmaterial ein Schlackenbad eingesetzt wird. Eine Metallgewinnung findet jedoch nicht statt.Finally, from DE-PS 450 460 and DE-AS 10 40 734 methods for gasifying fuels in a molten bath reactor known, in which a slag bath is used as the molten bath material. A metal extraction takes place, however does not take place.

Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend abzuwandeln und zu verbessern, daß eine Gewinnung anderer und insbesondere wertvollerer Metalle als Eisen sowie umweltproblematischer Metalle möglich ist.The object of the invention is to modify and improve the known method of the type mentioned at the beginning, that it is possible to obtain metals other than iron, and in particular more valuable metals, as well as environmentally problematic metals is.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als kohlenstoffhaltiger Brennstoff zumindest teilweise Brennstoffe in das schmelzflüssige Badmaterial eingeleitet werden, die einen zumindest geringen Anteil an dem zu gewinnenden Metall haben.This object is achieved in that as a carbonaceous Fuel at least partially fuels in the molten liquid Bath material are introduced, which have at least a small proportion of the metal to be extracted.

Das bekannte Verfahren zur Gaserzeugung und Metallgewinnung der eingangs genannten Art, insbesondere also Eisenbadvergasungsverfahren, wird dadurch zur wirtschaftlichen Gewinnung gering konzentrierter Wertmetalle oder zur Beseitigung umweltschädlicher Metalle eingesetzt. Das hohe, reduktive Potential des Eisenbades wird vorteilhaft genutzt, um die Verbrennungsrückstände des eingesetzten, metallführenden Brennstoffs vom The known method for gas generation and metal extraction of the type mentioned above, in particular iron bath gasification method, is thereby used for the economic extraction of low-concentration valuable metals or for the disposal of environmentally harmful ones Metals used. The high, reductive potential of the iron bath is used advantageously to remove the combustion residues of the metal-containing fuel used

gewonnenen Metall zu trennen. Bei der Vergasung sammelt sich die Asche in der Schlackenschicht des Eisenbadreaktors an/ das gewonnene Metall verbleibt dagegen im Metallbad, insbesondere Eisenbad. Asche und gewonnenes Metall sind somit voneinander getrennt und können getrennt abgezogen werden. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt dabei darin, daß sich das gewonnene Metall in der Schmelze des Badmaterials anreichert und erst nach Erreichen einer gewünschten Konzentration abgezogen wird.to separate recovered metal. During the gassing it accumulates the ash in the slag layer of the iron bath reactor on / that In contrast, recovered metal remains in the metal bath, in particular the iron bath. Ashes and recovered metal are therefore separate from each other separately and can be withdrawn separately. The particular advantage of the method according to the invention is that that the recovered metal is in the melt of the bath material enriches and only after reaching a desired concentration is deducted.

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung lassen sich Petrolkokse mit merklichen Gehalten an beispielsweise Nickel oder Vanadium unter gleichzeitiger Gewinnung dieser Metalle vergasen. Eben . dasselbe gilt für ölschiefer, deren anderweitige Nutzung unrentabel ist oder die in ihrer Mineralsubstanz hohe Gehalte an Metallen enthalten, die auf andere Weise nicht wirtschaftlich gewonnen werden können.According to the method according to the invention, petroleum cokes can be used gasify with noticeable contents of, for example, nickel or vanadium with simultaneous extraction of these metals. Just . the same applies to oil shale, the other use of which is unprofitable or which contain high levels of metals in their mineral substance that are otherwise uneconomical can be won.

Neben, dieser Aufbereitung von Naturstoffen ist aber insbesondere auch die Weiterverarbeitung von Produkten wie Klärschlämmen und Industriemüll mit mäßigen Anteilen an brennbarer Substanz vorteilhaft, weil sich einerseits - neben dem Wärmegewinn - Metalle wie beispielsweise Kupfer, Zink ο. dgl. aus Shredder-Müll usw. gewinnen lassen, andererseits aber umweltproblematische Schwermetalle aus brennbaren Klärschlämmen abtrennen lassen, so daß die Umweltbelastung durch derartige Schwermetalle verringert tcird.In addition to this processing of natural substances, there is also the further processing of products such as sewage sludge and industrial waste with moderate proportions of combustible substance advantageous because on the one hand - in addition to the heat gain - Metals such as copper, zinc ο. Like. Can win from shredder garbage, etc., but on the other hand separate environmentally problematic heavy metals from combustible sewage sludge so that the environmental pollution caused by such heavy metals is reduced.

Insgesamt lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren alle Materialien unter Gewinnung von Kohlegas und Metall verarbeiten, die einerseits einen gewissen Heizwert haben, andererseits aber in irgendeiner Form mit dem zu gewinnenden Metall versetzt oder verunreinigt sind.All in all, all materials can be processed using the method according to the invention with the extraction of coal gas and metal, which on the one hand have a certain calorific value, but on the other hand in some form with what is to be extracted Metal are mixed up or contaminated.

Obwohl in vorteilhafter Durchführung des Verfahrens angestrebt wird, daß sich das zu gewinnende Metall im Schmelzbad/ also insbesondere im Eisenbad/ abscheidet und während eines längeren Betriebs anreichert, wird diese gewünschte Verfahrensführung nicht immer zu erzielen sein. Gegebenenfalls wird sich das zu gewinnende Material in der Schlacke anreichern. Auch ist praktisch niemals auszuschließen, daß sich das zu gewinnende Metall partikelhaft im Staub befindet, der vom erzeugten Kohlegas mitgeführt wird. Es ist bekannt, daß sich in Brennflecken des Schmelzbades Gasblasen bilden, die aufgrund des Dampfdrucks des Metalls bei der Vergasungstemperatur stets auch einen Anteil an gasförmigem Metall mit sich führen. Dieser Metalldampf kondensiert oder sublimiert zu kleinen Flittern oder Tröpfchen, die im erzeugten Kohlegas schweben. Es kann daher vorteilhaft sein, diesen Metallstaub aus dem allgemeinen Staub über geeignete Verfahren herauszuholen.Although an advantageous implementation of the process strives for the metal to be extracted to be in the molten bath / thus in particular in the iron bath / separates and accumulates during prolonged operation, this process management is desired cannot always be achieved. If necessary, the material to be recovered will accumulate in the slag. Even it can practically never be ruled out that the metal to be extracted is in the form of particles in the dust that is produced by the Coal gas is carried. It is known that gas bubbles form in focal points of the molten bath, which due to the The vapor pressure of the metal at the gasification temperature also carry a proportion of gaseous metal with them. This metal vapor condenses or sublimates into small tinsel or droplets floating in the generated coal gas. It can therefore be advantageous to remove this metal dust from the general Remove dust using suitable methods.

Wenn sich das zu gewinnende Metall merklich in der Schlacke löst, muß ein geeignetes Aufbereitungsverfahren für die so angereicherte Schlacke nachgeschaltet werden. Hierbei ist auf die speziellen Gegebenheiten der jeweiligen Verfahrensdurchführung abzustellen. If the metal to be recovered dissolves noticeably in the slag, a suitable treatment process for the so enriched slag are downstream. In doing so, the special circumstances of the respective process implementation must be taken into account.

Falls der erfindungsgemäß eingesetzte, kohlenstoffhaltige und zugleich metallführende Brennstoff einen zu geringen Heizwert hat, um durch seine Vergasung die Temperatur des Schmelzbadreaktors aufrechterhalten zu können, werden zusätzlich höherwertige Brennstoffe, insbesondere Kohle, in den Schmelzbadreaktor eingeleitet. Ebenso kann auch eine Nachverbrennung des erzeugten Kohlegases, wie sie beispielsweise in der genannten DE-OS 30 31 680 beschrieben ist, Verwendung finden. Die Nachverbrennung des erzeugten Kohlegases kann dabei soweit durchgeführt werden, daß praktisch das gesamte erzeugte Kohlegas nachverbrannt wird, um die zum Betrieb des ReaktorsIf the carbon-containing and used according to the invention at the same time metal-bearing fuel has too low a calorific value to maintain the temperature of the molten bath reactor through its gasification In order to be able to maintain higher quality fuels, in particular coal, are additionally fed into the molten bath reactor initiated. Post-combustion of the generated coal gas, as is the case, for example, in the above-mentioned DE-OS 30 31 680 is described, find use. The afterburning of the generated coal gas can go so far be carried out that practically all of the coal gas produced is afterburned in order to operate the reactor

notwendige Wärme dem Schmelzbad zuführen zu können/ wenn das zu gewinnende Metall ausreichend wertvoll ist und sich auf diese Weise wirtschaftlich erzeugen läßt.to be able to supply the necessary heat to the weld pool / if that metal to be extracted is sufficiently valuable and can be produced economically in this way.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Vergasüngsprozesses eignen sich die aus den genannten Veröffentlichungen bekannten Schmelzbadreaktoren. Diese sind gegebenenfalls mit Einrichtungen zum Abziehen des gewonnenen Metalls auszurüsten.To carry out the gasification process according to the invention the melt bath reactors known from the publications mentioned are suitable. These are possibly with facilities to equip for stripping the recovered metal.

Zusammenfassend läßt sich mit dem Vergasungsverfahren vorzugsweise in einem Eisenbad nach der Erfindung nicht nur ein kohlenstoffhaltiger Brennstoff, insbesondere Kohle oder Koks» vergasen und zugleich ein Eisenträger reduktiv aufarbeiten_T sondern es wird unter Ausnutzung der reduktiven Hochtemperaturatmosphäre des Schmelzbadreaktors die Gewinnung wertvoller Metalle möglich, die in vielen, 2ur Zeit als minderwertig angesehenen Energieträgern oder Abprodukten in geringer, nach dem gegenwärtigen Stand der Technik als unwirtschaftlich angesehener Konzentration enthalten sind. Als Hauptprodukte erscheinen neben dem als Brenn- oder Synthesegas einsetzbaren Kohlegas nunmehr zusätzlich Wertmetallkönzentrate. Da das Verfahren keine besonderen Anforderungen an den Vergasungsstoff stellt, können auch minderwertige Energieträger, bis hin zu Abfällen wie beispielsweise Klärschlämmen, wirtschaftlich in ein hochwertiges Rohgas umgewandelt werden.To sum up with the gasification process preferably in an iron according to the invention not only a carbon-containing fuel, in particular coal or coke "gasify and at the same time an iron carrier reductively worked up _T, it is possible by utilizing the reductive high-temperature atmosphere of the molten bath valuable recovering metals in many energy carriers or waste products that were considered to be of inferior quality at the time are contained in a low concentration that is considered uneconomical according to the current state of the art. In addition to the coal gas that can be used as fuel or synthesis gas, valuable metal concentrates now appear as the main products. Since the process does not place any special demands on the gasification material, even inferior energy sources, including waste such as sewage sludge, can be converted economically into a high-quality raw gas.

Als Badmaterial für den Schmelzbadreaktor kommt, wie oben hervorgehoben wurde, insbesondere ein unedles Metall, wie beispielsweise Eisen, infrage. Weiterhin erscheint neben dem bevorzugten Eisenbad der Einsatz eines Blei- oder eines Aluminiumbades möglich. Die Wahl des Badmaterials wird dabei vor allem unter Berücksichtigung des zu gewinnenden normalerweise vom Badmaterial verschiedenen Metalls erfolgen, wobei die Betriebstemperatur zu beachten ist.The bath material for the melt bath reactor is as above was highlighted, in particular a base metal, such as iron, in question. Also appears next to The preferred iron bath allows the use of a lead or an aluminum bath. The choice of bath material is made primarily taking into account the one to be obtained usually be made of different metal bath material, whereby the operating temperature must be taken into account.

Claims

KLÖCKNER-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT Klöcknerstrasse 29, 41 Duisburg 1 Process for gas generation and metal extraction in a molten bath reactor, in particular iron bath reactor claims

1. Process for gas generation and metal extraction in one Molten bath reactor, in particular iron bath reactor / in the

- For gas generation, a carbon-containing fuel and oxygen in a molten bath material, in particular a metal bath such. B. an iron bath »of the molten bath reactor can be initiated, whereby a _{coal gas consisting essentially of CO and H 2} is generated, and

- Metal carriers are introduced into the weld pool for metal extraction will,

characterized in that at least partially as a carbonaceous fuel Fuels are introduced into the molten bath material, which have at least a small proportion of the metal to be extracted.

2. The method according to claim 1,
characterized in that the metal to be extracted dissolves and accumulates in the melt of the bath material, in particular in the iron bath, and is withdrawn from the reactor vessel separately from the bath material or together with it after a certain concentration has been reached.

3. The method according to claim 1 or 2, in which a metal is used as bath material,

characterized in that this metal of the bath is less noble than that to be extracted Metal.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the generated coal gas is at least partially afterburned within the reactor vessel with the addition of oxygen will"