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Verfahren zur magnetisierenden Röstung von zweiwertige oder zwei- und dreiwertige Eisenverbindungen enthaltenden Eisen'erzen
Zur Abtrennung der Eisenverbindungen von Gangart und Verunreinigungen wird u. a. die magnetisierende Röstung mit anschliessender Magnetscheidung angewendet. Die Hauptanforderung an die magnetisierende Röstung ist folgende : Möglichst vollständige Umwandlung der im Erz enthaltenen Eisenverbindungen in stark magnetische Eisenoxyde, wie Magnetit und Maghemit, so dass in der anschliessenden Magnetscheidung ein Produkt erzielt wird, in dem möglichst viel des Eisenvorlaufes und möglichst wenig an Verunreinigungen, wie insbesondere Si0, und Arsen, enthalten sind.
Zur magnetisierenden Röstung von zweiwertige Eisenverbindungen enthaltenden Eisenerzensind mehrere Verfahren bekannt.
Soistes bekannt, zweiwertige Eisenerze mittels Luftsauerstoff oxydierend zu rösten. Diese Verfahren sollen ein für eine nachfolgende Magnetscheidung geignetes Produkt ergeben, wenn mangan-oder magnesiumhaltige Siderit-Erze vorliegen. Bei Abwesenheit dieser Bestandteile fällt nur ein schwachmagnetisches Röstprodukt an, das für eine Magnetscheidung nicht geeignet ist, ausserdem verbleibt etwa vorhandenes Arsen im Röstprodukt.
Es ist auch bekannt, zweiwertige Siderit-Erze zweistufig magnetisierend zu rösten, wobei in der er- sten Stufe zunächst mit Luftsauerstoff eine Oxydation zu FeO und in der zweiten Stufe mit einem Reduktionsmittel eine Reduktion des in der ersten Stufe gebildeten FeO ; zu FeS04 durchgeführt wird.
Dieses Verfahrenhatden Nachteil, dass ein grosser apparativer Aufwand erforderlich ist, weil das Verfahren zweistufig arbeitet. In die zweite Stufe muss ein Reduktionsmittel von aussen eingeleitet werden, das eventuell erst in einem gesonderten Gaserzeuger hergestellt werden muss und bei Ausnutzung der in der ersten Stufe anfallenden Wärmemenge für die wärmeverbrauchende zweite Stufe ein Wärmeaustauscher erforderlich ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass ein Teil des in der Reduktionsstufe neu entstehendenzweiwertigen Eisens mit SiO unter Verbindungsbildung reagiert, wodurch der in diesen unmagnetischen Verbindungen enthaltene Eisenanteil bei der nachfolgenden Aufbereitung verlorengeht. Ferner bildet das im Ausgangsgut enthaltene Arsen in der Reduktionsstufe mit dem dort entstandenen zweiwertigen Eisen Verbindungen.
Da Arsen nur in geringen Mengen vorliegt, sind diese Verbindungen als Imprägnation im gebildeten Fie, 04enthalten und verunreinigen somit das Konzentrat.
Weiterhin ist es bekannt, Mischerze, die aus Siderit und dreiwertigen Eisenverbindungen bestehen,
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entsteht. Das bei dieser Reaktion entstandene CO wirkt seinerseits sofort reduzierend auf das FeOy wo- bei Fe und wieder CO ; entstehen.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass die beiden Komponenten nach Massangabe ihrer Eisenoxydbzw. Eisenoxydulgehalte instöchiometrischem Verhältnis gemischt werden müssen, um eine vollständige Umsetzung zu Fie, 04 zou erzielen, da sonst Verluste bei der nachfolgenden Magnetscheidung eintreten. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass das Verfahren komplizierte Abdichtungsvorrichtungen benötigt, die bei einem kontinuierlichen Betrieb noch vergrössert werden.
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Ausserdem ist eine indirekte Beheizung des Reaktionsraumes notwendig, wodurch ein höherer Energieaufwand erforderlich wird. Ein Verlust im Eisenausbringen entsteht durch die Einstellung eines temperaturabhängigen Gleichgewichts, wobei neben FeO auch nichtmagnetisches FeO entsteht. Weiterhin bereitet die Entfernung der verflüchtigten Arsenverbindungen infolge des gasdicht abgeschlossenen Reaktionsraumes Schwierigkeiten.
Weiterhin sind Verfahren zur magnetisierenden Röstung von eisensilikathaltigen Mischerzen bekannt, die das Mischerz reduzierend rösten und dann einer Magnetscheidung unterwerfen. Bei diesen Verfahren liegt jedoch das Eisenausbringen im Konzentrat infolge der Um- bzw. Neubildung von nichtmagnetischen Eisensilikaten verhältnismässig niedrig.
Es sind auch Verfahren zur magnetisierenden Röstung von einsensilikathaltigen Mischerzen bekannt, bei denen in einer ersten Stufe zunächst eine Reduktion und anschliessend in einer zweiten Stufe eine Oxydation zu y-Fe ; 0 : erfolgt. Auch hier besteht der Nachteil der zweistufigen Arbeitsweise, der Einführung von Reduktionsmitteln in die abzudichtende Reduktionsstufe und der Gefahr der Verbindungsbildung von neu entstandenem zweiwertigen Eisen mit SiOz.
Das erfindungsgemässe Verfahren vermeidet die Nachteile der bekannten Verfahren und ermöglicht sowohl die magnetisierende Röstung von zweiwertigen Eisenverbindungen als auxh von Mischerzen aus zweiund dreiwertigen Eisenerzen mit mindestens demselben Eisenausbringen und Eisengehalt im Konzentrat, wobei jedoch ein sehr niedriger Arsen und SiOt-Gehalt des Konzentrats erzielt wird.
Erfindungsgemäss'erfolgt die magnetisierende Röstung dadurch, dass in den Reaktionsraum ein sauer-
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Gasgemisch von5Das Verfahren wird einstufig durchge führt und kann in jedem geeigneten Reaktionsgefäss, wie, z. B. Schacht- öfen, Wirbelschichtöfen, vorzugsweise in Drehrohröfen, durchgeführt werden. Eine absolute Gasdichtung des Reaktionsraumes gegenüber der Aussenatmosphäre zur Fernhaltung von Luftsauerstoff ist nicht erforderlich, da das eingeführte Reaktionsmittel im Reaktionsraum einen Überdruck hervorruft, der das Eindringen von Luftsauerstoff verhindert. Da das Gasgemisch auch die nötige Wärmemenge in den Reaktionsraum einbringt, erfolgt eine weitgehende Ausnutzung der eingebrachten Wärmeenergie und Vereinfachung des Betriebes.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, eisenhaltige Erze, in denen das Eisen grösstenteils in Ferriform vorliegt, dadurch magnetisierend zu rösten, dass das Erz zwischen 2600 C und seiner Schmelztemperatur mit einem im wesentlichen aus Stickstoff, Kohlendioxyd, Wasser und Kohlenmonoxyd bestehenden Mischgas behandelt wird.
Abgesehen davon, dass dieses Verfahren wegen des hohen Gehalts des verwendeten Mischgases an Kohlenmonoxyd im wesentlichen nur dazu geeignet ist, hauptsächlich dreiwertiges Eisen enthaltende Erze magnetisierend zu rösten, besitzt dieses Verfahren den Nachteil, dass die Zusammensetzung des Mischgases sehr sorgfältig eingeregelt werden muss, eine Kreislaufführung eines Teilstromes des Mischgases und eine Regeneration sowie Aufstärkung dieses Teilstromes erforderlich sind, und dass sowohl eine Regelung der chemischen Zusammensetzung als auch eine Volumskontrolle des ruckgeführten Kreislaufgases und des zugesetzten Reduziergases unter Berücksichtigung der eingesetzten FeO-Menge durchgeführt werden muss, woraus sich ein erheblicher und komplizierter apparativer und regeltechnischer Aufwand ergibt.
Das Gasgemisch kann gemäss der Erfindung durch Verbrennung von Öl, Gas oder festen Brennstoffen sowie einem Gemisch aus diesen mit einem Luftverhältnis von etwa X = 1 in Brennern erzeugt werden, die in an sich bekannter Weise in den Reaktionsraum hineinragen. In Anbetracht der Verbrennung mit einem Luftverhältnis von X = 1 wird der weitere Vorteil erreicht, dass sich eine nichtrussende Flamme ausbildet und damit keine Wärmeverluste entstehen.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass in an sich bekannter Weise die Röstung in einem mantelbeheizten Drehrohrofen erfolgt. Es wird in vorteilhafter Weise ein Drehrohrofen verwendet, der längs des Mantels angeordnete, in an sich bekannter Weise ins Ofeninnere hineinragende Brenner besitzt, die im Ofeninneren winklig zur Drehachse des Ofens, vorzugsweise mitderAustrittsöffnunentgegender Stömungsrichtung der Gasatmosphäre im Ofen abgebogen sind. Diese Anordnung ermöglicht eine optimale Ausnutzung und Verteilung der Wärme und des Reaktionsmittels in allen Zonen des Ofens.
Das Verfahren kann sowohl im Gleichstrom als auch im Gegenstrom zwischen der Beschickung und dem Reaktionsmittel durchgeführt werden. Vorzugsweise wird das Gegenstromverfahren angewendet. Das bei der erfindungsgemässen Arbeitsweise entstandene, nichtverbrauchte CO und Hz kann am Austragsende des Reaktionsraumes nachverbranntwerden und so der latente Wärmeinhalt der Abgase zur Erwärmung der Beschickung ausgenutzt werden.
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Verfahren kann kontinuierlich betrieben werden.Daserfindungsgemässe Verfahren ist zur magnetisierenden Röstung von zweiwertigen Eisenerzverbin- dungen und Mischerzen aus zwei-und dreiwertigen Eisenverbindungen geeignet.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass bei der Verarbeitung von Mischerzen keine stöchiometrische
Einstellung derErze nach Massgabe ihrer Eisenoxyd- bzw. Eisenoxydulgehalte notwendig ist. Überwiegt der
Gehalt an zweiwertigem Eisenerz, so tritt am Ofenaustragsende ein erhöhter H-und CO-Gehalt des Ab- gases auf, dessen latenter Wärmeinhalt durch Nachverbrennung im Reaktionsgefäss, zur Vorwärmung des frisch eingetragenen Materials nutzbar gemacht wird. Bei einem Überschuss an dreiwertigem Eisenerz werden die Brenner mit geringem Luftunterschuss so gefahren, dass die für die Reduktion des über das stöchio- metrische Verhältnis hinausgehende. Anteile dreiwertigen Eisenerzes notwendige Menge reduzierender Gase erzeugt wird.
Weitere wesentliche Vorteile bestehen darin, dass im Erz enthaltenes Arsen weitgehend entfernt wird, da der Oxydationsgrad wahrend der gesamten Verweilzeit des Erzes in der Reaktionszone in einem für die ArsenverflüchtigunggünstigenBereichliegt, der Sulfidschwefel weitgehend im Röstgut verbleibt, wodurch keine Abgasprobleme binsichtlich SO2- Verunreinigung entstehen und Kupfer- und sonstige Sulfide nur ge- ringfügig oxydiert und nicht in statkmagnetische Verbindungen überführt werden, so dass sie bei der nachfolgenden Magnetscheidung im unmagnetischen Produkt verbleiben. Der SiO-Gehalt des magnetischen
Konzentrats liegt sehr niedrig.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht in der geringeren Wärmemenge, die zur Reduktion von H2O zu H2 gegenüber der Reduktion von CO zu CO erforderlich ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist an Hand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher und beispielsweise erläutert :
Es wurde ein Versuchsdrehrohrofen von 9 m Länge und 0,5 m lichtem Innendurchmesser verwendet, der mit sechs Mantelbrennern ausgerüstet war, mit einer Umlaufgeschwindigkeit von 0,6 Umdr/min betrieben wurde und eine Neigung der Längsachse vom Eintragsende zum Austragsende aufwies. Der Eintrag des Erzes erfolgte durch eine zentral in der Stirnplatte des Eintragendes angeordnete Öffnung mittels eines Aufgabebunkers, der diese Öffnung weitgehend abdichtet. Die Verweilzeit des Erzes im Drehrohrofen betrug 1, 5 h. Der Austrag erfolgte mittels einer am Ofenaustragsende angebrachten ringförmigen mitrotierenden Austragsvorrichtung in ein Austragsrohr, das mit einem Ende in einen mit Wasser gefüllten Behälter tauchte.
Nach der Kühlung wurde das Erz zerkleinert und einer Magnetscheidung unterworfen. Mittels der
Mantelbrenner wurde Stadtgas mit einem Luftverhältnis von \= 1 verbrannt. Dabei entstand ein Brenngas mit 171o CO2, 151o Wasserdampf und 68% Nz. Die Mantelbrenner waren im Ofeninneren winklig so abgebogen, dass ihre Austrittsöffnungen der Strömungsrichtung der Gasatmosphäre im Ofen entgegengerichtet waren.
Beispiel l : Es wurde ein Siderit-Erz mit folge nder Zusammensetzung dem Ofen aufgegeben :
34,6 % Fe 10, 2 % SiOz
0, 05% As Die Behandlung des Erzes erfolgte unter den oben beschriebenen Bedingungen.
Anschliessend wurde eine Magnetscheidung des Röstproduktes durchgeführt, die zu folgenden Ergebnissen führte :
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<tb>
<tb> Gew.-o. <SEP> Fe% <SEP> Si. <SEP> O <SEP> % <SEP> As <SEP> o <SEP> Fe-Ausbringen <SEP> o
<tb> Röstprodukt <SEP> 100 <SEP> 50, <SEP> 0 <SEP> 14, <SEP> 7 <SEP> n. <SEP> a. <SEP> 100
<tb> Konzentrat <SEP> 69,9 <SEP> 57,9 <SEP> 1,9 <SEP> 0,012 <SEP> 86, <SEP> 3
<tb> Berge <SEP> 30,1 <SEP> 24,56 <SEP> 44,1 <SEP> n. <SEP> a. <SEP> 13,7
<tb>
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Beispiel 2 : Es wurde ein Chlorit-Limonit-Mischerz mit folgender Zusammensetzung dem Ofen aufgegeben :
30 Ufo Fe
25, 8% SiO ;
8, 1% CaO Die Behandlung des Erzes erfolgte unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1.
Das Ergebnis der Magnetscheidung war folgendes :
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Fe-Ausbringen aloBeispiel 3; Es wurde das gleiche Siderit-Erz wie in Beispiel 1 nach einem der bekannten Verfahren zunächst mittels Luftsauerstoff oxydiert und dann mit einem Reduktionsgas der Zusammensetzung 0 : CO ; =20 : 80 behandelt. Die übrigen Arbeitsbedingungen entsprachen denen des Beispiels 1.
Das Produkt der Magnetscheidung hatte folgende Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> Gew. <SEP> -% <SEP> Fe% <SEP> SiO2% <SEP> As% <SEP> Fe-Ausbringen <SEP> %
<tb> Röstprodukt <SEP> 100 <SEP> 44 <SEP> 11,2 <SEP> n. <SEP> a. <SEP> 100
<tb> Konzentrat <SEP> 64,7 <SEP> 56,4 <SEP> 2,7 <SEP> 0,03 <SEP> 83,3
<tb> Berge <SEP> 35,3 <SEP> 21.3 <SEP> 44,1 <SEP> n. <SEP> a. <SEP> 16.7
<tb>
Beispiel 4 : Es wurde ein Siderit-Erz wie in Beispiell, jedoch mit 2U Mn und 6U Mg mittels Luftauerstoff nach einem zum Stand der Technik gehörenden Verfahren unter sonst denselben Bedingungen #ie in Beispiel 1 behandelt.
Die Magnetscheidung ergab folgendes Produkt :
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<tb>
<tb> Gew. <SEP> -% <SEP> Fe% <SEP> SiO2% <SEP> As% <SEP> Fe-Ausbringen <SEP> %
<tb> Röstprodukt <SEP> 100 <SEP> 47, <SEP> 8 <SEP> ze <SEP> 0,05 <SEP> 100
<tb> Konzentrat <SEP> 18,4 <SEP> 59,8 <SEP> n. <SEP> a. <SEP> n. <SEP> a. <SEP> 23,0
<tb> Berge <SEP> 81,6 <SEP> 45,1 <SEP> n.a. <SEP> n.a. <SEP> 77,0
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Beispiel 5: Es wurde das gleiche Chlorit-Limonit-Mischerz wie in Beispiel 2 im Drehrohrofen reiuzierend geröstet. Die Reaktionszone des Ofens hatte eine Gasatmosphäre mit einem Verhältnis von SO : c02 = 1 : 4.
Nach der anschliessenden Magnetscheidung wurden folgende Produkte erhalten :
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<tb>
<tb> Gew., <SEP> -0/0 <SEP> Fe <SEP> % <SEP> Fe-Ausbringen <SEP> %
<tb> Röstgut <SEP> 100 <SEP> 36,4 <SEP> 100
<tb> Konzentrat <SEP> 45, <SEP> 8 <SEP> 55, <SEP> 7 <SEP> 70
<tb> Berge <SEP> 54,2 <SEP> 20,1 <SEP> 30
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Ein Vergleich der Ergebnisse der erfindungsgemässen Arbeitsweise nach den Ausführungsbeispielen 1 md 2 gegenüber den bekannten Verfahren nach den Beispielen 3-5 zeigt deutlich, dass bei verbessertem
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