WO2016001045A1 - Method for the thermal decomposition of a rare earth ore concentrate - Google Patents

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WO2016001045A1
WO2016001045A1 PCT/EP2015/064325 EP2015064325W WO2016001045A1 WO 2016001045 A1 WO2016001045 A1 WO 2016001045A1 EP 2015064325 W EP2015064325 W EP 2015064325W WO 2016001045 A1 WO2016001045 A1 WO 2016001045A1
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earth ore
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Bernd Friedrich
Marc Hanebuth
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Alexander Tremel
Daniel VOSSENKAUL
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Abstract

The invention relates to a method for thermally decomposing a rare earth ore concentrate, characterized in that the rare earth concentrate (2) is introduced into a fluidized-bed reactor (4) and is thermally decomposed therein, and thermal decomposition products are continuously discharged from the fluidized-bed reactor (4).

Description

Beschreibung description
Verfahren zur thermischen Zersetzung eines Seltenerd- Erzkonzentrats Process for the thermal decomposition of a rare earth ore concentrate
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Zersetzung eines Seltenerd-Erzkonzentrats nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. In Seltenerd-haltigen Erzen liegen die seltenen Erden (Verbindungen der Seltenerdelemente) gebunden vor. Bei dem Mineral Bastnäsit liegen die Seltenerdelemente gebunden in Fluor- carbonaten vor. Diese lassen sich nur schwer auf direktem Weg hydrometallurgisch verarbeiten, weswegen sie thermisch zer- setzt werden. Hierbei wird unter oxidierenden Bedingungen das Carbonat zersetzt und dabei Kohlendioxid abgespalten, wobei das Seltenerdelemention, beispielsweise das Cer von der Oxi- dationsstufe +3 auf die Oxidationsstufe +4 aufoxidiert wird. Dieses lässt sich anschließend hydrometallurgisch abtrennen, da es im Gegensatz zum dreiwertigen Oxid eine geringere Lös¬ lichkeit besitzt. The invention relates to a process for the thermal decomposition of a rare earth ore concentrate according to the preamble of claim 1. In rare earth-containing ores rare earths (compounds of rare earth elements) are bound. In the case of the mineral bastnaesite, the rare earth elements are bound in fluorocarbonates. These are difficult to hydrometallurgically process directly, which is why they are thermally decomposed. In this case, the carbonate is decomposed under oxidizing conditions and thereby split off carbon dioxide, wherein the rare earth element, for example, the cerium is oxidized by the oxidation dation +3 to the oxidation state +4. This can be separated hydrometallurgical subsequently, as opposed to the trivalent oxide, it has a lower Lös ¬ friendliness.
Ähnliches gilt auch für phosphathaltige Seltenerdminerale, wie das Monazit, aus dem ebenfalls in größerem Umfang Selten- erdelemente gewonnen werden. The same applies to phosphate-containing rare earth minerals, such as monazite, from which rare earth elements are also obtained on a larger scale.
Konzentrate dieser Mineralien, wie beispielsweise das Concentrates of these minerals, such as the
Bastnäsitkonzentrat , werden im Stand der Technik in der Regel mit Schwefelsäure beaufschlagt und dann in einem Drehrohrofen bei Temperaturen zwischen 500 °C und 700 °C thermisch zu Seltenerdsulfaten umgesetzt oder über eine reine thermische Be¬ handlung (also ohne Zusatz von Schwefelsäure) in Oxide umge¬ wandelt. Bei der rein thermischen Spaltung von Bastnäsit kommen entweder ebenfalls Drehrohröfen oder Etagenöfen zum Ein- satz, welche sich durch einen sehr hohen Energiebedarf auszeichnen. Ferner sind derartige Öfen aufgrund ihrer rotierenden Teile bei den sehr hohen Temperaturen besonders verschleißanfällig. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur thermischen Zersetzung von Seltenerd-Erzkonzentraten bereitzustellen, das gegenüber dem Stand der Technik wartungsärmer und energieef- fizienter ist. Bastnäsitkonzentrat, are applied in the art usually with sulfuric acid and then reacted in a rotary kiln at temperatures between 500 ° C and 700 ° C thermally to rare earth sulfates or a pure thermal Be ¬ treatment (ie without addition of sulfuric acid) into oxides ¬ converts. In the purely thermal splitting of bastnasite, either rotary kilns or stack kilns are also used, which are characterized by a very high energy requirement. Furthermore, such ovens are particularly susceptible to wear due to their rotating parts at very high temperatures. The object of the invention is to provide a process for the thermal decomposition of rare earth ore concentrates, which is less expensive and more energy efficient than the prior art.
Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Patentanspruch 1 dient zur thermischen Zersetzung eines Seltenerd-Erzkonzentrats . Hierbei sind seltene Erden, wie bereits erwähnt, Verbindungen der Seltenerdmetalle, wobei unter den Seltenerdmetallen die Metalle verstanden werden, die in der Chemie gemeinhin als Lanthanoide bezeichnet werden (hier sei wegen der chemischen Verwandtschaft das Yttrium und das Scandium ebenfalls unter dem Begriff Seltenerdmetalle verstanden) . Hierbei sind das Lanthan, das Yttrium und das Scandium zu dieser Gruppe hinzuzuzählen. Diese seltenen Erden liegen fein verteilt in Mine- ralien wie dem Bastnäsit oder dem Monazit vor. Um diese in den benannten Mineralien fein verteilten vorliegenden seltenen Erden zu konzentrieren, werden gemeinhin physikalische Verfahren wie beispielsweise das Flotationsverfahren verwendet. Im Weiteren wird hier unter dem Begriff Seltenerd- Erzkonzentrat ein bereits aus dem Muttererz wie dem Bastnäsit an Seltenen Erden vorkonzentriertes Konzentrat verstanden. In diesen Seltenerd-Erzkonzentraten (im Weiteren SE-Konzentrat genannt) liegen Verbindungen der Seltenerdelemente in ge¬ mischter Form vor. Die Konzentration der einzelnen Seltenerd- elemente in den SE-Konzentraten ist je nach Erz und Abbaugebiet unterschiedlich. The solution of the problem consists in a method having the features of claim 1. The inventive method according to claim 1 is used for the thermal decomposition of a rare earth ore concentrate. Here, rare earths are, as already mentioned, compounds of rare earth metals, whereby the rare earth metals are understood as the metals that are commonly referred to in the chemical as lanthanides (here, because of the chemical relationship of yttrium and scandium also understood by the term rare earth metals) , Here, the lanthanum, the yttrium and the scandium are to be added to this group. These rare earths are finely distributed in minerals such as bastnasite or monazite. To concentrate these rare earths finely distributed in the designated minerals, physical methods such as the flotation method are commonly used. Furthermore, here the term rare earth ore concentrate is understood to mean a concentrate which has already been preconcentrated from maternal ore, such as bastnasite on rare earths. In these rare earth ore concentrates (hereinafter referred to as SE concentrate) are compounds of rare earth elements in ge ¬ mixed form. The concentration of the individual rare earth elements in the SE concentrates differs depending on the ore and the mining area.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die SE- Konzentrate in einen Wirbelbettreaktor gebracht werden und dort thermisch zersetzt werden, wobei die Produkte aus dieser thermischen Zersetzung kontinuierlich aus dem Wirbelbettreaktor abgeführt werden. Der im Stand der Technik übliche Drehrohrofen wird erfindungsgemäß durch einen Wirbelbettreaktor ersetzt, was dazu führt, dass auch auf verschleißanfällige und wartungsintensive rotierende Teile im thermischen Zerset¬ zungsverfahren verzichtet werden kann und gleichzeitig ein kontinuierliches Verfahren zum Einsatz kommen kann, das ge- genüber dem herkömmlichen Drehrohrofen deutlich energieeffizienter ist. The invention is characterized in that the SE concentrates are placed in a fluidized bed reactor and thermally decomposed there, the products being continuously removed from this thermal decomposition from the fluidized bed reactor. The rotary kiln customary in the prior art is inventively by a fluidized bed reactor replaced, which means that even wear-prone and maintenance-intensive rotating parts in thermal Zerset ¬ tion method can be dispensed with and at the same time a continuous process can be used, which is much more energy efficient compared to the conventional rotary kiln.
Die festen Produkte, die kontinuierlich aus dem Wirbelbettre¬ aktor abgeführt werden, werden entweder in einem Filter oder in einem Zyklon abgetrennt. The solid products, which are continuously removed from the Wirbelbettre ¬ actuator, are separated either in a filter or in a cyclone.
Es ist zweckmäßig, dass die SE-Konzentrate vor dem Umsetzen im Wirbelbettreaktor mit Additiven in Form von Oxiden oder Hydroxiden von Alkali- oder Erdalkalimetallen versetzt wer- den. Die Zugabe dieser Additive führt in der Regel zu einem aus thermodynamischen Gründen günstigeren Aufschluss der SE- Konzentrate, so dass effektiv niedrigere Temperaturen, ver¬ glichen mit der Situation ohne Additive, für den Umsatz nötig sind . It is expedient that the SE concentrates are admixed with additives in the form of oxides or hydroxides of alkali metals or alkaline earth metals before they are reacted in the fluidized-bed reactor. The addition of these additives usually leads to a more favorable thermodynamic reasons digestion of the SE concentrates so that effectively lower temperatures, ver ¬ pared with the situation without additives necessary for the conversion.
Dabei ist es zweckmäßig, dass die SE-Konzentrate mit den Ad¬ ditiven zusammen verpresst werden, damit die Additive mög¬ lichst nahe an den SE-Konzentraten vorliegen und mit diesen bereits mikroskopisch aneinander angrenzen. Hierbei kann es auch zweckmäßig sein, dass statt eines Verpressens bezie¬ hungsweise neben eines Verpressens der SE-Konzentrate mit den Additiven eine thermische Vorbehandlung dieser Mischung stattfindet, sodass die Additive (beispielsweise bei niedrig¬ schmelzenden Hydroxiden) aufschmelzen und sich geschmolzen um die SE-Konzentrate herum legen. Ferner können die Additive insbesondere in Form von Oxiden mit den SE-Konzentraten eine sinterförmige Verbindung, die auf Diffusionsprozessen basiert, eingehen. Im Weiteren seien hierzu zwei Beispielreaktionen genannt. Im Falle eines phosphorhaltigen Minerals als Ausgangsstoff für die SE-Konzentrate, wie beispielsweise Monazit, läuft eine exemplarische Reaktion wie folgt ab: GL1 : 2 SEP04 + 3CaO = SE203 + Ca3 (P04)2 It is expedient that the SE concentrates are pressed together with the ad ¬ ditiven so that the additives lichst mög ¬ be close to the SE-concentrates and already adjacent microscopically with these together. Here, it may also be expedient that instead of a pressing operation Bezie ¬ hung example next to a pressing operation of the SE-concentrates with the additives is a thermal pretreatment of the mixture takes place, so that the additives are melted (e.g., at low ¬ melting hydroxides) and fused to the SE Place concentrates around. Furthermore, the additives, in particular in the form of oxides with the SE concentrates, can form a sintered compound based on diffusion processes. In addition, two example reactions are mentioned below. In the case of a phosphorus-containing mineral as the starting material for the SE concentrates, such as monazite, an exemplary reaction proceeds as follows: GL1: 2 SEP0 4 + 3CaO = SE 2 0 3 + Ca 3 (P0 4 ) 2
Bei einem carbonathaltigen Mineral als Ausgangsstoff der SE- Konzentrate, wie beispielsweise dem Bastnäsit, läuft exempla¬ risch folgende Reaktion ab: In a carbonate mineral as starting material the SE concentrates, such as the Bastnäsit, exempla ¬ driven following reaction occurs:
GL2 : CaO + 2 SEF(C03) = SE203 + CaF2 + C02 wobei SE jeweils für ein beliebiges Seltenerd-Element steht. Neben der Zugabe von Additiven können auch noch kohlenstoffhaltige Brennstoffe zur Steigerung der Umsetzungstemperatur zugeführt werden. Hierbei sei insbesondere Schweröl genannt, das insbesondere schwefelhaltig ist. Auch die Zugabe von Schwefel in elementarer Form oder in einer Verbindung kann der SE-Konzentration zugeführt werden, dies führt dazu, dass bei der thermischen Zersetzung der SE-Konzentrate wenig oder kaum Seltenerdoxide entstehen, sondern vielmehr Seltenerdsulfate oder, je nach Reaktionsführung, Seltenerdsulfite gebil- det werden, welche besser löslich sind, als die Oxide. Hier¬ durch wird die weitere Verarbeitung und Trennung der Seltenerdelemente von anderen Elementen erleichtert. GL2: CaO + 2 SEF (C0 3 ) = SE 2 0 3 + CaF 2 + C0 2 where each SE stands for any rare earth element. In addition to the addition of additives, carbon-containing fuels can also be added to increase the reaction temperature. In this case, particular mention should be made of heavy oil, which in particular contains sulfur. The addition of sulfur in elemental form or in a compound can be fed to the SE concentration, this means that little or hardly rare earth oxides are formed in the thermal decomposition of the SE concentrates, but rather rare earth sulfates or, depending on the reaction, rare earth sulfites gebil - det, which are more soluble than the oxides. Here ¬ by the further processing and separation of the rare earth elements is facilitated by other elements.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Wirbelbettreaktor derart ausgestaltet, dass er sich nach oben hin bevorzugt konisch ausweitet, was dazu führt, dass nur kleinere und bei der beschriebenen Reaktionsführung bereits reagierte Partikel den Wirbelbettreaktor verlassen. Zudem wird durch die konische Form die Verweilzeit erhöht, wodurch die Partikel ausreichend Zeit haben zu reagieren In a further embodiment of the invention, the fluidized bed reactor is designed such that it preferably widens conically towards the top, which means that only small particles that have already reacted in the described reaction regime leave the fluidized-bed reactor. In addition, the conical shape increases the residence time, as a result of which the particles have sufficient time to react
Weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung und weitere Merkmale werden anhand der folgenden Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen: Further embodiments of the invention and further features will be described with reference to the following figures. Showing:
Figur 1 ein Verfahren zur Trennung von Seltenerdkonzentraten unter Verwendung eines Wirbelbettreaktors mit einem angegliederten Zyklon und 1 shows a method for the separation of rare earth concentrates using a fluidized bed reactor with an affiliated cyclone and
Partikelrückführung, und  Particle recycling, and
Figur 2 einen Wirbelbettreaktor zur Anwendung des gleichen Figure 2 is a fluidized bed reactor for use of the same
Verfahrens, der sich nach oben konisch erweitert und an dem ein Filter angeschlossen ist.  Method, which widens conically upwards and to which a filter is connected.
Sowohl in Figur 1 als auch in Figur 2 wird die Anwendung eines Wirbelbettreaktors 4 zur Zersetzung von SE-Konzentraten 2 gezeigt. Vorrichtungsmerkmale oder Verfahrensmerkmale, die dieselbe Bezeichnung und dieselbe Bedeutung, jedoch unterschiedliche Ausgestaltungsformen in den beiden Beispielen gemäß Figur 1 und Figur 2 haben, werden mit demselben Bezugszeichen, jedoch mit einem angehängten λ versehen. Both in Figure 1 and in Figure 2, the application of a fluidized bed reactor 4 for the decomposition of SE concentrates 2 is shown. Device features or process features having the same designation and meaning, but different embodiments in the two examples of Figure 1 and Figure 2 are given the same reference number but with an appended λ .
Im Mittelpunkt des beschriebenen Verfahrens steht ein Wirbel¬ bettreaktor 2, in dem über eine Chargiervorrichtung 24 kontinuierlich ein SE-Konzentrat zugeführt wird. Das SE-Konzentrat 2 befindet sich dabei zunächst in einem Wirbelbett 5. Durch eine PrimärluftZuführung 8 wird Luft oder Verbrennungsgas mit einer bevorzugten Temperatur zwischen 10 °C und 800 °C zugeführt. Das Wirbelbett 5 weist einen hier nicht dargestellte Fluidisierungseinheit auf, durch den die Primärluft 8 durch¬ strömen kann. Üblicherweise ist die Fluidisierungseinheit, die auch als Anströmboden bezeichnet wird, zu 90 % bis 97 % mit dem SE-Konzentrat bedeckt, sodass 3 % bis 10 % der Fläche frei bleiben kann, durch die die Primärluft 8 durchströmen kann. Zur Erhitzung der Primärluft 8 dienen hier ebenfalls nicht dargestellte Brenner am Boden des Wirbelbettreaktors 4. Zudem kann eine weitere separate Luftzufuhr 14 vorgesehen sein. Alternativ kann auch ein heißes Abgas einer extern stattfindenden Verbrennung als Luftzufuhr dienen. Die Regelung dieser Luftzufuhr beziehungsweise Gaszufuhr bestimmt die Anströmgeschwindigkeit der Fluidisierungseinheit. Wird der Wirbelpunkt, d.h. eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit, überschritten, kommt es zur Fluidisierung des Materials, also des SE-Konzentrats 2. Das heißt, es bildet sich eine soge¬ nannte Wirbelschicht aus. Ein Wirbelpunkt ist erreicht, wenn Reibungs- und Auftriebskräfte mit der Gewichtskraft der ein¬ zelnen Partikel im Gleichgewicht stehen. Das SE-Konzentrat 2 zeichnet sich durch Feinkörnigkeit aus, wobei die Partikel idealerweise kugelförmig ausgebildet sind. Eine Partikelgröße liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen 10 ym und 5 mm, bevorzugt zwischen 50 ym und 1 mm, kennzeichnet sich jedoch durch eine bevorzugt weitgehende einheitliche Größe aus. The focus of the described method is a vortex ¬ bed reactor 2, in which a SE-concentrate is fed via a charging device 24 continuously. The SE concentrate 2 is initially in a fluidized bed 5. By a PrimärluftZuführung 8 air or combustion gas is supplied at a preferred temperature between 10 ° C and 800 ° C. The fluidized bed 5 has a fluidization unit, not shown here, through which the primary air 8 can flow through ¬ . Typically, the fluidization unit, also referred to as the distributor plate, is 90% to 97% covered with the SE concentrate, so that 3% to 10% of the area through which the primary air 8 can flow is free. For heating the primary air 8 here also not shown burners are used at the bottom of the fluidized bed reactor 4. In addition, a further separate air supply 14 may be provided. Alternatively, a hot exhaust gas of an externally occurring combustion can serve as an air supply. The regulation of this air supply or gas supply determines the flow velocity of the fluidization unit. If the vortex point, that a certain flow rate is exceeded, it comes to fluidize the material, so the SE-concentrate 2. That is, it forms a so-called fluidized bed of ¬. A vortex point is reached when Are friction and buoyancy forces with the weight of a ¬ individual particles in balance. The SE concentrate 2 is characterized by fine granularity, wherein the particles are ideally spherical. A particle size is preferably in a range between 10 .mu.m and 5 mm, preferably between 50 .mu.m and 1 mm, but is characterized by a preferably largely uniform size.
Das sogenannte Bettmaterial besteht bevorzugt aus den Reakti- onsedukten, nämlich entweder allein aus dem SE-Konzentrat beziehungsweise einer Mischung des SE-Konzentrats und Additi¬ ven, wobei dann die SE-Konzentrate direkt in der erforderli¬ chen Partikelgröße vorliegen sollten, um fluidisiert zu werden. Alternativ ist es auch möglich, das Wirbelbett 5 aus ei- nem homogenen inerten Bettmaterial, wie zum Beispiel Sand, zu bilden. In diesem Bettmaterial können nun auch Seltenerd- Erzkonzentrate mit einer breiteren Partikelgrößenverteilung eingebracht werden. Durch den Wärmeeintrag der Verbrennungsluft, die durch dieThe so-called bed material preferably consists of the reaction onsukte, either alone from the SE concentrate or a mixture of the SE concentrate and Additi ¬ ven, in which case the SE concentrates should be present directly in the erforderli ¬ chen particle size to fluidized to become. Alternatively, it is also possible to form the fluidized bed 5 from a homogeneous inert bed material, such as sand. It is now also possible to introduce rare earth ore concentrates having a broader particle size distribution into this bedding material. By the heat input of the combustion air, by the
Primärluftzufuhr 8 beziehungsweise 8 λ in Figur 2 eingebracht wird und dem Luftsauerstoff wird das SE-Erzkonzentrat ther¬ misch zersetzt. Die Gasfreisetzung erfolgt beispielsweise nach der Reaktion: Primary air supply 8 or 8 λ is introduced in Figure 2 and the oxygen in the air, the SE-Erzkonzentrat is decomposed ther ¬ mixed. The gas release occurs, for example, after the reaction:
GL3 : 3 SEF(C03) -> SE203 + SEF3 + 3 C02 GL3: 3 SEF (C0 3 ) -> SE 2 0 3 + SEF 3 + 3 C0 2
Die Reibung der Partikel in der Wirbelschicht führt zu einerThe friction of the particles in the fluidized bed leads to a
Verringerung der Partikelgröße. Dadurch können die festen, staubförmigen Reaktionsprodukte größtenteils über den Reduction of particle size. As a result, the solid, dusty reaction products largely on the
Abgasweg (als feiner Staub) zusammen mit gasförmigen Kompo¬ nenten (beispielsweise CO2 ) ausgetragen werden. Dies erfolgt durch die Öffnungen 20 beziehungsweise 20 λ in den in Figur 1 beziehungsweise Figur 2 dargestellten Wirbelbettreaktoren 4. Exhaust path (as fine dust) together with gaseous compo ¬ nents (for example, CO2) are discharged. This is done through the openings 20 and 20 λ in the fluidized bed reactors 4 shown in Figure 1 and Figure 2.
Die hier beschriebene Gleichung 3 entspricht einer Reaktion ohne Zugabe von Additiven. In einer vorteilhaften Weise können dem SE-Konzentrat Additive in Form von Oxiden oder Hydro- xiden der Alkali- beziehungsweise Erdalkalimetalle zugefügt werden. Derartige Additive bewirken in der Regel eine begüns¬ tigte Reaktion mit den SE-Konzentraten, was den Gesamtenergieeintrag in das beschriebene Verfahren zur Umsetzung der SE-Erzkonzentrate verringert. Entsprechende beispielhafteEquation 3 described here corresponds to a reaction without the addition of additives. In an advantageous manner, additives in the form of oxides or hydroxides can be added to the SE concentrate. xiden the alkali or alkaline earth metals are added. Such additives typically cause a beneficiaries ¬ preferential reaction with the SE-concentrates, which reduces the total energy input in the process described for the implementation of SE-ore concentrates. Corresponding exemplary
Gleichungen sind bereits bezüglich Gleichung 1 und Gleichung 2 gegeben. Equations are already given with respect to equation 1 and equation 2.
Gasförmige und feste Produkte werden kontinuierlich aus dem Wirbelbett ausgetragen. Bei festen Produkten wird der Effekt ausgenutzt, dass die Partikel wegen der Reibung innerhalb des Wirbelbetts 5 bei hinreichend langer Verweilzeit fein verrie¬ ben sind und dann als Flugstaub ausgetragen werden. Die fes¬ ten Produkte werden daraufhin zweckmäßigerweise in einem Fil- ter (Figur 2) oder in einem Zyklon (Figur 1) von der Gasphase getrennt, wobei das verbleibende Abgas einer Nachbehandlung zugeführt wird. Diese wird zweckmäßigerweise durch eine nicht dargestellte Gaswäsche mit einer basischen Waschlösung durchgeführt. Dass das Abgas kontinuierlich abgezogen wird, be- wirkt in Kombination mit einer kontinuierlichen Chargierung an SE-Konzentrat , dass die Reaktion nicht aufgrund eines sich einstellenden Gleichgewichts zum Erliegen kommt. Eine konti¬ nuierliche Reaktion ist grundsätzlich gegenüber einer chargengebundenen Reaktion von entscheidendem prozesstechnischem Vorteil, da dies pro Zeiteinheit eine höhere Durchsatzmenge erlaubt . Gaseous and solid products are continuously discharged from the fluidized bed. For solid products, the effect is utilized, that the particles are finely verrie ¬ ben for sufficiently long residence time due to friction within the fluidized bed 5 and are then discharged as flue dust. The fes ¬ th products are then conveniently in a filter (Figure 2) or in a cyclone (Figure 1) separated from the gas phase, wherein the remaining exhaust gas is fed to a post-treatment. This is conveniently carried out by a gas scrubbing, not shown, with a basic washing solution. The fact that the exhaust gas is withdrawn continuously, in combination with a continuous charging of SE concentrate, means that the reaction does not come to a standstill due to an equilibrium that occurs. A continu ¬ ous reaction is generally compared to a charge linked reaction decisive technical process advantage since this allows a higher throughput per unit time.
Bei dem Wirbelbettreaktor 4 gemäß Figur 1 ist seitlich im Bereich des Wirbelbetts 5 eine Brennstoffzufuhr 10 vorgesehen, durch die zusätzlicher Brennstoff, wie beispielsweise Schwer¬ öl, zugeführt werden kann, um die Reaktionstemperatur zu beeinflussen, beziehungsweise insgesamt zu erhöhen. Grundsätzlich kann ein Brennstoff in Form von Kohle beziehungsweise Öl auch bereits dem Seltenerdkonzentrat beziehungsweise einer Mischung von Seltenerdkonzentrat und Additiven zugeführt wer¬ den. Die Zufuhr von Schwefel beziehungsweise schwefelhaltigen Verbindungen zu den Seltenerdkonzentraten, bevorzugt vor der Chargierung, führt dazu, dass bei der thermischen Zersetzung der SE-Konzentrate Seltenerdsulfite beziehungsweise Selten¬ erdsulfate gebildet werden, welche bezüglich einer Löslichkeit in gängigen Lösungsmitteln vorteilhaft gegenüber Seltenerdoxiden sind. In the fluidized bed reactor 4 according to Figure 1, a fuel supply 10 is provided laterally in the region of the fluidized bed 5, can be supplied by the additional fuel, such as heavy ¬ oil, in order to influence the reaction temperature, or to increase as a whole. Basically, a fuel in the form of coal or oil can also been fed to the Rare-earth or a mixture of Rare-earth and additives ¬ to. The supply of sulfur or sulfur-containing compounds to the rare earth concentrates, preferably before charging, leads to thermal decomposition SE-Seltenerdsulfite concentrates are respectively formed rare ¬ erdsulfate which are with respect to a solubility in common solvents advantageous over rare earth oxides.
Um die Reaktionsfähigkeit der SE-Konzentrate bezüglich der erwähnten Additive zu erhöhen, ist es zweckmäßig, eine Mi¬ schung zwischen diesen beiden Stoffen herzustellen und einer thermischen Vorbehandlung zu unterziehen. Hierbei können je nach Temperaturführung je nach Art und Schmelztemperatur beziehungsweise Diffusionsverhalten des Additivs entweder sinterartige Verbindungen zwischen den SE-Konzentraten und den Additiven beziehungsweise Schmelzverbindungen zwischen den SE-Konzentraten und den Additiven ausgebildet werden. Diese enge Verbindung zwischen den beiden Komponenten fördert eine weitere Reaktion im Wirbelbettreaktor und führt zu einem gleichmäßigen und vollständigen Reaktionsablauf. To increase the reactivity of the concentrates with respect to the SE-mentioned additives, it is desirable to produce a Mi ¬ research between these two materials and be subjected to a thermal pretreatment. Depending on the temperature, depending on the type and melting temperature or diffusion behavior of the additive, either sinter-like connections between the SE concentrates and the additives or melt connections between the SE concentrates and the additives can be formed. This close connection between the two components promotes a further reaction in the fluidized bed reactor and leads to a uniform and complete reaction sequence.
Im Weiteren soll noch näher auf die unterschiedlichen Bauwei- sen der Reaktoren 4 und 4 λ in Figur 1 und Figur 2 eingegangen werden. Bei dem Wirbelbettreaktor 4 gemäß Figur 1 handelt es sich um einen Reaktor, der im Wesentlichen zylindrisch aufgebaut ist und im oberen Bereich einen Gas-/Feststoffauslass 20 aufweist, wobei das Gas und der Feststoff in einen Zyklon 6 übergeführt wird, in dem das Gas und der Feststoff voneinan¬ der abgetrennt werden. Bei dieser Bauweise werden feine und gröbere Partikel durch den Auslass 20 abgeschieden, wobei die gröberen Partikel über einen Siphon 18 aus dem Zyklon 6 wieder zurück ins Wirbelbett 5 gebracht werden. Feine, thermisch zersetzte Seltenerdpartikel, die in Form des gewünschten Sel¬ tenerdoxides oder -sulfites beziehungsweise -Sulfates oder - fluorides vorliegen, werden über einen Auslass 16 einer Kühlung zugeführt und entsprechend der Seltenerdelementaufberei- tung weiter verarbeitet. In the following, the different structures of the reactors 4 and 4 λ in FIG. 1 and FIG. 2 will be discussed in greater detail. In the fluidized bed reactor 4 according to Figure 1 is a reactor which is constructed substantially cylindrical and at the top of a gas / solids outlet 20, wherein the gas and the solid is transferred into a cyclone 6, in which the gas and the solid voneinan ¬ are separated. In this construction, fine and coarser particles are deposited through the outlet 20, wherein the coarser particles are brought back via a siphon 18 from the cyclone 6 back into the fluidized bed 5. Fine, thermally decomposed rare earth particles, which are present in the form of the desired sel ¬ tener oxide or sulfite or sulfates or - fluorides, are supplied via an outlet 16 to a cooling and further processed according to the rare earth element preparation.
Weiterhin kann auch der Austrag von feinen Produktpartikeln mit dem Gasstrom 21 erfolgen. Die Abtrennung erfolgt dann wiederum durch einen Zyklon oder ein anderes Trennverfahren. Mit diesem Aufbau sind auch mehrstufige Wirbelschichten und Rückführungen möglich. Furthermore, the discharge of fine product particles with the gas stream 21 can also take place. The separation is then again by a cyclone or another separation process. With this structure, multi-stage fluidized beds and recirculations are possible.
Alternativ hierzu ist der Wirbelbettreaktor 4 λ in Figur 2 so ausgestaltet, dass er sich nach oben konisch aufweitet, was dazu führt, dass nach oben hin die Auftriebskraft durch die sinkende Strömungsgeschwindigkeit geringer wird und die auf die Partikel wirkende Kraft somit abnimmt. Je nach Größe und Dichte eines Partikels gibt es daher einen Bereich, in dem er im Gleichgewicht verweilen kann. Kleinere und damit bereits umgesetzte Partikel werden über den Auslass 20 ausgeleitet und einem Filter 26 zugeführt. Über eine Abgasleitung 21 wird das Abgas analog zu Figur 1 abgeleitet und aufbereitet. Das dem Filter 26 entnommene, bereits umgewandelte SE-Material in Form von SE-Oxiden beziehungsweise -Sulfaten, -Sulfiten oder -Fluoriden wird ebenfalls einer Weiterbehandlung zugeführt. Eine Kombination zwischen den beiden beschriebenen Reaktortypen mit den beiden unterschiedlichen Abtrennverfahren, Filter und Zyklon ist möglich. Alternatively, the fluidized bed reactor 4 λ is configured in Figure 2 so that it widens conically upwards, which leads to the fact that upwards the buoyancy force is reduced by the sinking flow velocity and thus decreases the force acting on the particles. Depending on the size and density of a particle, there is therefore an area in which it can remain in equilibrium. Smaller and thus already reacted particles are discharged via the outlet 20 and fed to a filter 26. Via an exhaust pipe 21, the exhaust gas is derived and processed analogous to Figure 1. The filter material 26 taken, already converted SE material in the form of SE oxides or sulfates, sulfites or fluorides is also fed to a further treatment. A combination between the two described reactor types with the two different separation processes, filters and cyclones is possible.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur thermischen Zersetzung eines Seltenerd- Erzkonzentrats , dadurch gekennzeichnet, dass das Seltenerd- erz-Konzentrat (2) in einen Wirbelbettreaktor (4) gebracht wird und dort thermisch umgesetzt wird und Produkte aus der thermischen Umsetzung kontinuierlich aus dem Wirbelbettreaktor (4) abgeführt werden. 1. A process for the thermal decomposition of a rare earth ore concentrate, characterized in that the rare earth ore concentrate (2) is placed in a fluidized bed reactor (4) and thermally reacted there and products from the thermal reaction continuously from the fluidized bed reactor (4) be dissipated.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass feste Produkte in einen Filter oder in einen Zyklon (6) abgeleitet werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that solid products in a filter or in a cyclone (6) are derived.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass den Seltenerd-Erzkonzentraten (2) vor der Umsetzung im3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the rare earth ore concentrates (2) before the reaction in
Wirbelbettreaktor (4) Additive in Form von Oxiden oder Hydroxiden von Alkali oder Erdalkalimetallen zugesetzt werden. Fluidized Bed Reactor (4) Additives in the form of oxides or hydroxides of alkali or alkaline earth metals are added.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Seltenerd-Erzkonzentrat (2) auf eine4. The method according to any one of claims 1 to 3, character- ized in that the rare earth ore concentrate (2) to a
Korngröße zwischen 10 ym und 5 mm gemahlen wird und mit den Additiven vermischt wird. Grain size between 10 ym and 5 mm is ground and mixed with the additives.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Seltenerd-Erzkonzentrate (2) mit den Additiven verpresst oder verschmolzen werden. 5. The method according to any one of the preceding claims, character- ized in that the rare earth ore concentrates (2) are pressed or fused with the additives.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung von Seltenerd-Erzkonzentraten (2) und Additiven einer thermischen Vorbehandlung unterzogen werden. 6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that a mixture of rare earth ore concentrates (2) and additives are subjected to a thermal pretreatment.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Seltenerd-Erzkonzentrat (2) ein kohlenstoffhaltiger Brennstoff zugeführt wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the rare earth ore concentrate (2) is supplied to a carbonaceous fuel.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Seltenerd-Erzkonzentrat Schweröl zugeführt wird. 8. The method according to claim 7, characterized in that the rare earth ore concentrate heavy oil is supplied.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, durch gekennzeichnet, dass dem Seltenerd-Erzkonzentrat Schwefel oder eine Schwefelverbindung zugeführt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the rare earth ore concentrate sulfur or a sulfur compound is supplied.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, durch gekennzeichnet, dass der Wirbelbettreaktor (4) si nach oben hin aufweitet. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluidized bed reactor (4) widens si upwards.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3375061A (en) * 1964-03-12 1968-03-26 American Potash & Chem Corp Pyrohydrolytic attack of rare earth fluocarbonate ores
US5612003A (en) * 1995-10-18 1997-03-18 Fisher-Klosterman, Inc. Fluidized bed wtih cyclone

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3311461A (en) * 1964-06-15 1967-03-28 American Potash & Chem Corp Process for producing rare earthcontaining glass polishing agents
FR2600081A1 (en) * 1986-03-19 1987-12-18 Rhone Poulenc Chimie PROCESS FOR SEPARATING RARE EARTHS
US4902655A (en) * 1987-11-16 1990-02-20 Westinghouse Electric Corp. Preparation of precursors for yttrium-containing advanced ceramics
FR2970265B1 (en) * 2011-01-06 2013-02-08 Areva Nc SOLUTION AND RECOVERY OF AT LEAST ONE ELEMENT NB, TA AND AT LEAST ONE OTHER ELEMENT, RARE LANDS FROM ORES AND CONCENTRATES

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3375061A (en) * 1964-03-12 1968-03-26 American Potash & Chem Corp Pyrohydrolytic attack of rare earth fluocarbonate ores
US5612003A (en) * 1995-10-18 1997-03-18 Fisher-Klosterman, Inc. Fluidized bed wtih cyclone

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