Verfahren und Ofen zum Rösten von schwefelhaltigen Erzen. Neben den althergebrachten Verfahren zum Rösten sulfidischer Erze, wie es in den Etagenöfen, den handbetriebenen Rösther- den, dem Drehrohrofen oder auch in Staub öfen durchgeführt wird, kennt man bereits Röstverfahren, welche nach dem sogenannten Fluo-Solid-Prinzip arbeiten.
Beider bekannten Anwendung des Fluo- Solid-Verfahrens wird das Röstgut, welches sich in einem Schacht auf einer siebboden- artigen Unterlage befindet, durch einen auf wärts gerichteten Luftstrom durcheinander gewirbelt. Luftgeschwindigkeit und Korn grösse werden so aufeinander abgestimmt, dass möglichst wenig des festen Materials mit gerissen wird. In der Praxis konnten aber solche Röstöfen nur bei solchen Erzen ver wendet werden, welche beim Abrösten nur geringe Wärmemengen entwickeln.
Die meisten schwefelhaltigen Erze ergeben Röst- produkte, welche bei Temperaturen über 900-1000 0 zum Sintern neigen. Dieses Tem peraturgebiet ist für ein fluidiertes Bett sehr gefährlich, da das sehr feinballig durch einanderwirbelnde Kornhaufwerk unter Schlackenbildung erstarrt.
Es wurde nun gefunden, dass man alle vorkommende schwefelhaltige, insbesondere sulfidische Erze ohne Gefahr der Verschlak- kung nach dem Wirbelschichtverfahren ab-_ rösten kann, wenn man die Abröstung mit Hilfe sauerstoffhaltiger Gase in einer Schicht durchführt, deren Querschnitt nach der Gas- eintrittsseite zu kleiner wird, und über schüssige, d. h.
schädliche Reaktionswärme durch Aussenkühlung der ,Wirbelschicht ab führt. Die Querschnittsverminderung hat den Zweck, den Arbeitsaufwand der genannten. Gase für das dauernde Anheben der Schüttung um den wirbelnden Zustand aufrechtzuerhal ten., herabzusetzen.
Der horizontale Querschnitt des Ofens kann sowohl kreisrunde als auch rechteckige Form besitzen.
Bei einem Ofen mit langgestrecktem recht eckigem Querschnitt kann man den Eintrag an der einen Stirnseite höher und den Austrag an, der gegenüberliegenden tiefer anbringen und den Materialtransport dadurch erleich tern, dass man getrennt regulierbare Luft düsen an der Materialeintrittsseite stärker beaufschlagt als an der Austragsseite. Die Wirbelschicht wird dadurch an der Eintrags seite höher als an der andern Seite, und man erzielt ein Gefälle von der Eintrags- zur Aus tragsseite.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungs form eines solchen Wirbelschicht-Röstofens ist schematisch in der Abb. 1 dargestellt. Er weist einen Mittelteil 1 mit einem langge- streckten, rechteckigen, horizontalen Quer schnitt auf,
an den sich nach unten zur Gas- eintrittssete hin ein sich allmählich ver jüngender Unterteil - 2 anschliesst. Der Gas- eintritt erfolgt an der untern schmälen Fläche 3. Durch eine oder mehrere Düsen mit Zuleitungen 4 werden sauerstoffhaltige Gase in den rostlosen Röstofen unter Druck eingeblasen.
Die Materialzuführung wird bei 5 vorgenommen, während der Austrag bei 6 liegt. In den Mittelteil 1 schiesst sich oben ein dachförmiger Teil 7 an, von dem die Abgas leitung 8 abgeht. In dem dargestellten Bei spiel ist eine Kühlung nur an den abgeschräg ten Längsseiten des Ofenteils 2 vorgesehen. Sie kann als vom Kühlwasser durchflossene Tasche oder aber als Abhitzedampfkessel aus gebildet werden. In der Abb. 1 ist dieser Teil 9 nur schematisch angedeutet.
In diesem Ofen ist die Obergrenze der Wirbelschicht etwa in der Höhe bzw. etwas höher als die Oberkante des Unterteils 2. Der darüber befindliche Mittelteil 1 dient als Verbrennungsraum für die aus der Wirbelschicht mitgerissenen feinen Staubteilchen. Die Gase können, wenn erfor derlich, durch Luftzusatz, der durch die Zu leitung 10 erfolgen kann., verdünnt und ab gekühlt werden, beispielsweise um die Ent staubung zu vereinfachen.
Das Verhältnis aus Schichtfläche b - 1 und Kühlfläche h - 1, d. h. das Verhältnis b : h, eines solchen Ofens richtet sich bei gegebener Temperatur der Abgase nach der Teilchen grösse und der Wärmetönung des abzu- röstenden Materials.
Je grösser nämlich der Teilchendurchmesser, desto grössere Luftge schwindigkeiten und damit -mengen müssen aufgewandt werden, um das Bett zu wirbeln. Dies erfordert wieder einen hohen Durchsatz, falls man den Sauerstoff der Luft restlos aus nutzen will. Ein hoher Durchsatz erzeugt wieder grosse Wärmemenge; anderseits sinkt die Wärmeübergangszahl zwischen Wirbel Schicht und einer gekühlten Wand mit steigendem Teilchendurchmesser.
Hieraus er gibt sich, dass man, wenn man nicht mit Zusatz von inertem Gas arbeiten will, bei jedem Korndurchmesser an ein bestimmtes Verhältnis zwischen Wirbelbettflächeninhalt b - 1 und Kühloberfläche h - 1 gebunden ist, so dass man bei zunehmender Korngrösse kleinere Verhältnisse b : h verwenden muss. Um trotzdem einen grösseren Durchsatz in einem Ofen bei gleichbleibender Höhe zu erzielen, kann man diesen beispielsweise nach Abb. 2 ausbilden.
Das Wirbelbett wird aus aneinandergereihten, nach unten sich ver jüngenden Trögen 2 ausgebildet, die an den Längsseiten mit Wasser- oder Abhitzedampf- kesselkühlungen 9 versehen sind. Die Luft zuführungen erfolgen durch Düsen 11. Die Tröge vereinigen sich in einem gemeinsamen Mittelteil 1, der ebenfalls der Nachverbren nung dient. Die Materialzu- und -abführung erfolgt vorzugsweise für jeden Trog 2 geson dert an den Stirnseiten.
Es hat sich als zweckmässig erwiesen, den Eintrag des zu röstenden Gutes an der einen Stirnwand etwas unter der Oberfläche der Wirbelschicht einzuführen und den Austrag an der entgegengesetzten Stirnwand möglichst tief zu entnehmen. Je länger der Ofen im Ver hältnis zu seiner Breite ausgebildet wird, um so weniger wirkt sich der Höhenunterschied zwischen der Zu- und Abführung aus.
Ausführungsbeispiel: Mit einem Wirbelbettofen mit einem Horizontalquerschnitt von 1 X 3 m des Mittel teils 1 und einer Höhe des sich verjüngenden Unterteils 2 von 1 m mit 15 Luftdüsen wurde ein Kalavassos Kies mit 45 /o Schwefel ab geröstet. Die Teilchengrösse war 50% unter 0,5 mm und 90% unter 1,2 mm Korn. Im Ofen wurde ein Vorrat von 2,1 t bereits ab gerösteten glühenden Materials gehalten.
Pro Stunde wurden<B>0,85</B> t frischer Kies eingeführt und 0,6 t Abbrand ausgetragen. Der aus getragene Abbrand enthielt 0,9% Schwefel. Durch die Düsen wurden 2200 m3 Luft h mit einem Überdruck von 1250 mm WS durch gepresst. Im Wirbelbett herrschte eine Tem peratur von 800 C.
Das Röstgas enthielt 12,5 Vol. % S02. Die Kühlflächen waren an der Längsseite der Wirbelschicht angeordnet und hatten eine Gesamtfläche von 4,2 m2. Die Kühlung erfolgte durch Wasser. Es wurden pro Stunde 6,5 m3 aufbereitetes Kühlwasser mit einer Eintrittstemperatur von 20 C auf gegeben. Die Austrittstemperatur des Kühl- wassers betrug 90 C.
Die Röstgaskonzentra- tion konnte bei gleichbleibender Eintrags menge und gleichbleibender Luftgeschwindig keit mit einer Genauigkeit von 0,2 Vol. S02 und die Temperatur im Wirbelbett mit einer Genauigkeit von :L15' C konstant ge halten werden.