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Verfahren zum Rösten von Zinkblende und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Rösten von Zinkblende, insbesondere von Zinkblendekonzentraten für die anschlie-ende Zinkgewinnung nach dem Elektrolyseverfahren. Bei diesem Röstverfahren wird das Rohgut in einer Wirbelschichteinrichtung geröstet und aus der Wirbelschichteinrichtung abgezogenes Röstgut einer Nachoxydationseinrichtung zugeführt.
Es ist bereits bekannt, sulfidische Mineralien in einer Wirbelschicht zu rösten und das aus dieser Wirbelschicht abgezogene Röstgut einer Nachröststufe, beispielsweise einer zweiten Wirbelschicht, zuzuführen, in der die sogenannte Totröstung, d. h. die praktisch vollständige Abröstung des Schwefels, erfolgt. Die zweite Wirbelschicht wird hiebei ebenfalls mit Luft betrieben, um genügend Sauerstoff für die Verbrennung des Restschwefels und die praktisch vollständige Oxydation von Beimengungen anderer Mineralien bereitzustellen.
Insbesondere die vollständige Oxydation der Magnetitbeimengungen, die in relativ grossen Mengen im Rohgut vorhanden sind, ist mit Rücksicht auf die anschliessende Laugung erforderlich ; Magnetit (Fe304) geht mit der abgerösteten Zinkblende bei der Laugung in Lösung und ist nur schwierig mit Hilfe zusätzlicher Chemikalien auszufällen. Demgegenüber wird der Magnetit durch die Oxydation in Eisen-III-oxyd (Fe203) umgewandelt, das bei der Laugung in kristalliner Form ausfällt und mit entsprechenden Filtereinrichtungen gut ab filtriert werden kann.
Das bekannte Röstverfahren hat jedoch den Nachteil, dass für die Funktion der zweiten Wirbelschicht eine höhere Luftmenge erforderlich ist, als es für die Abröstung des Restschwefels und die Oxydation des Magnetits notwendig ist. Hiedurch fallen höhere Abgasmengen an, insbesondere haben die Abgase der zweiten Wirbelschicht auch bei einer Vorwärmung der Luft eine niedrige Abgastemperatur, so dass insgesamt die Ausnutzung der in den Abgasen enthaltenen fühlbaren Wärme verschlechtert wird. Zur Erzielung eines ausreichenden Rost-bzw. Oxydationsgrades ist ausserdem noch eine entsprechende Verweilzeit des Röstgutes in beiden Röststufen erforderlich.
Daher geschieht bei dem bekannten Verfahren der Abzug des Röstgutes aus der Röststufe und aus der Nachröststufe im Gegentakt, d. h. durch entsprechend betätigte Schieber wird der Röstgutstrom immer wieder unterbrochen, um eine ausreichende Verweilzeit des Röstgutes in den Wirbelschichten zu gewährleisten.
Das bedeutet aber eine starke Einschränkung in der Durchsatzleistung.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, durch eine besondere Ausgestaltung des Nachoxydationsverfahrens das bekannte Röstverfahren zu verbessern. Dies geschieht gemäss der Erfindung dadurch, dass die aus der Wirbelschichteinrichtung austretenden heissen Gase der Nachoxydationseinrichtung zugeführt werden. Dieser Massnahme liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es vorteilhaft ist, die hohen Temperaturen der aus der Wirbelschicht austretenden Abgase bei der Nachoxydation, insbesondere der Magnetitbeimengen (Fe304), auszunutzen, da die Oxydation bei Temperaturen, wie sie die Abgase der Wirbelschicht aufweisen (etwa 950 C), auch bei geringem
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Sauerstoffgehalt der Abgase schnell und vollständig abläuft.
Der Vorteil des Verfahrens liegt weiterhin darin, dass die Nachoxydation so gesteuert werden kann, dass sich die Gase infolge der durch die Verbrennung des Restschwefels und die Oxydation des Magnetits freiwerdenden Wärme kaum abkühlen.
Für die Verwertung der fühlbaren Abgaswärme steht daher etwa das gleiche Temperaturgefälle zur Verfügung, wie unmittelbar hinter der Wirbelschicht.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Nachoxydation in der Schwebe mit dem heissen Abgasstrom durchzuführen, weil durch den direkten Kontakt zwischen den heissen Abgasen und dem feinkörnigen Röstgut ein sehr schneller Ablauf der Oxydationsvorgänge gewährleistet ist, so dass der gesamte Röstprozess mit kontinuierlichem Röstgutfluss ablaufen kann, und so die Durchsatzleistungen erheblich gesteigert werden können.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird das aus der Nachoxydationsstufe abgezogene Röstgut ganz oder teilweise wieder in die Wirbelschichteinrichtung zurückgeführt. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die Verweilzeit des Röstgutes sowohl in der Wirbelschicht als auch in der Nachoxydationseinrichtung infolge der Kreislaufführung beliebig verlängert werden kann, und so der Oxydationsgrad und der Abröstgrad des Röstgutes beliebig eingestellt werden kann, ohne dass hiedurch der kontinuierliche Röstgutfluss unterbrochen wird, oder die hohe Durchsatzleistung beeinträchtigt wird.
In einer andern Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird vorgeschlagen, falls hohe Beimengungen an Magnetit dies erforderlich machen, den heissen Abgasen der Wirbelschichteinrichtung
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sauerstoffhaltiges Gas in die Nachoxydationseinrichtung eingeführt wird, wie zur praktisch vollständigen Oxydation notwendig ist, so dass die heissen Abgase nur unwesentlich abgekühlt werden.
Das Verfahren wird an Hand eines Fliessschemas näher erläutert, dem weitere Merkmale, insbesondere die Merkmale der zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Vorrichtung zu entnehmen sind.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Rösteinrichtung aus einer Wirbelschichteinrichtung --1--, die über eine Aufgabevorrichtung--2--mit Rohgut, beispielsweise Flotationskonzentraten der Zinkblende, beschickt wird. Die Abgase aus der Wirbelschichteinrichtung --l-- werden in die Nachoxydationseinrichtung eingeleitet. Diese weist Gasrohrleitungen--3, 4, 5 und 6-und jeweils nachgeschaltete Abscheider-7, 8, 9 und 10-auf. Die Abgase durchströmen nacheinander die Gasrohrleitungen--3, 4, 5 und 6--und die jeweils eingeschalteten Abscheider - -7, 8, 9, 10--, beispielsweise Zyklone.
Die Abgase verlassen die Nachoxydationseinrichtung über die Abzugsleitung --11-- und werden, da sie eine Temperatur von etwa 9000C haben, durch einen Abhitzekessel --12-- geleitet und dann einem Staubabscheider, beispielsweise einem Elektrofilter - -13--, zugeführt. Aus der Wirbelschicht-l-wird je nach Betriebsweise etwa 20 bis 30% des aufgegebenen Rohgutes am Ofenaustrag-14-als Röstgut abgezogen und ganz oder teilweise über eine Fördereinrichtung zu einem Aufgabebunker oberhalb der Nachoxydationseinrichtung gefördert und von dort über eine Zuteileinrichtung --15--, beispielsweise eine Zellenradschleuse, in die Gasrohrleitung --6-- eingeführt. Das Röstgut wird von den heissen Gasen in feinverteilter Form mitgerissen,
im Abscheider--10--vom Gas getrennt und gelangt über die Gutaustragsleitung - 16-des Abscheiders-10-in die darunterliegende Gasrohrleitung-5--, wird dort wieder
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Abscheiders-9-,- -4--, den Abscheider--8--, die Staubaustragsleitung-18--in die Gasrohrleitung--3-.
Auf diesem Weg kommt das Röstgut immer wieder mit den heissen Gasen in innigen Kontakt, so dass in Verbindung mit dem in den Ofenabgasen noch enthaltenen Restsauerstoff das Röstgut nachoxydiert, insbesondere die noch nicht oxydierten Magnetitanteile zu Eisenoxyd (Fe203) umgewandelt werden.
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Abgasen der Wirbelschichteinrichtung durchströmte Nachoxydationseinrichtung im mehrfachen Kreislauf zu führen. Durch die Einschaltung von Ventilen in der Zuleitung--20--zur Wirbelschichteinrichtung und in einem Abzweig --21--, durch den das Fertigprodukt abgezogen wird, kann die Beaufschlagung des Kreislaufes geregelt werden. Je nach dem gewünschten Rost-bzw.
Oxydationsgrad des Röstproduktes kann auch der als Fertigprodukt abgezogene Teil durch einen mit einem Ventil versehenen Abzweig--22--in der Staubaustragsleitung--18--abgezogen werden.
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Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn bei sehr starker Durchwirbelung in der Wirbelschicht etwa 80 bis 90% des Aufgabegutes mit den Abgasen durch die Abgasleitung--3--aus der Wirbelschichteinrichtung ausgetragen werden. Diese Röstgutmengen werden dann je nach Auslegung des Abscheiders --7-- mit einem Wirkungsgrad von etwa 80 bis 90% wieder aus dem Gasstrom ausgeschieden und in diesem Fall vollständig in die Wirbelschichteinrichtung zurückgeführt. Hiedurch ist gewährleistet, dass nur praktisch vollständig nachoxydiertes Röstgut als Fertigprodukt aus der Nachoxydationseinrichtung abgezogen wird.
Falls bei sehr starken Magnetitbeimengungen der Zinkblende der Restsauerstoffgehalt in den Ofenabgasen zur Nachoxydation des Röstgutes nicht ausreicht, wird zweckmässigerweise durch die Einführung von entsprechend geringen Mengen an Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen in eine oder mehrere der Gasrohrleitungen-3, 4, 5 oder 6-- der Nachoxydationseinrichtung der gewünschte Oxydationsgrad ohne nennenswerte Temperaturverluste
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--13-- abgeschiedenenInfolge der Kreislaufführung des Röstgutes ist es ebenso möglich, das laugungsfähige Fertigprodukt aus der Nachoxydationseinrichtung auch am Ofenaustrag--14--von der zur Nachoxydationseinrichtung geförderten Röstgutmenge abzuzweigen.
Die apparative Ausbildung der Nachoxydationseinrichtung ist nicht auf die dargestellte Kombination von in etwa vertikal angeordneten Gasrohrleitungen und Zyklonen beschränkt, da an Stelle der Zyklone auch andere Abscheider für feinkörniges Gut verwendet werden können, wie auch an Stelle der Gasrohrleitungen Gegenstrom-oder Wirbelschächte Anwendung finden können. Insbesondere ist die Zahl der aus einer Gasrohrleitung bzw. einer schachtartigen Kammer und einem Abscheider bestehenden Nachröststufen der Nachoxydationseinrichtung von der Zusammensetzung des Rohgutes bzw. -des Flotationskonzentrates und seinem Röstverhalten abhängig.
Ebenso ist es möglich, das Verfahren mit einer zweiten Wirbelschicht als Nachoxydationseinrichtung durchzuführen, die erfindungsgemäss mit den heissen Abgasen der ersten Wirbelschichteinrichtung betrieben wird. Auch in diesem Fall werden zweckmässigerweise die aus der als Nachoxydationseinrichtung dienenden Wirbelschicht abgezogenen Röstgutmengen ganz oder teilweise im Kreislauf wieder der ersten Wirbelschicht zugeführt, so dass ein kontinuierlicher Röstgutfluss mit entsprechend höherer Durchsatzleistung erzielt wird. Auch hiebei ergeben sich die Vorteile bei der Abgasverwertung und der beliebigen Einstellung des gewünschten Röstgrades.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Rösten von Zinkblende, insbesondere von Zinkblendekonzentraten für die Zinkgewinnung im Elektrolyseverfahren, bei dem das Rohgut in einer Wirbelschichteinrichtung geröstet und aus der Wirbelschichteinrichtung abgezogenes Röstgut einer Nachoxydationseinrichtung zugeführt
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