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.
Process and furnace for roasting sulphurous ores. In addition to the traditional methods of roasting sulfidic ores, such as those carried out in deck ovens, hand-operated roasting ovens, rotary kilns or dust ovens, roasting processes are already known which work on the so-called fluo-solid principle.
In the known application of the Fluo-Solid process, the roasted material, which is located in a shaft on a sieve-like base, is swirled around by an upwardly directed air stream. The air speed and grain size are coordinated so that as little of the solid material as possible is torn with it. In practice, however, such roasting ovens could only be used with those ores which develop only small amounts of heat during roasting.
Most sulfur-containing ores produce roasted products which tend to sinter at temperatures above 900-1000 0. This tem peraturgebiet is very dangerous for a fluidized bed, since the very fine-crowned by swirling grain heap solidifies with slag formation.
It has now been found that all sulfur-containing, in particular sulfidic ores can be roasted using the fluidized bed process without the risk of leaching if the roasting is carried out with the aid of oxygen-containing gases in a layer whose cross-section is towards the gas inlet side becomes smaller, and excess, d. H.
harmful reaction heat from external cooling of the fluidized bed. The purpose of reducing the cross section is to reduce the amount of work mentioned. Gases for the continuous lifting of the bed in order to maintain the swirling state. To reduce.
The horizontal cross-section of the furnace can be both circular and rectangular in shape.
In the case of a furnace with an elongated, rectangular cross-section, the entry can be placed higher on one end and the discharge on the opposite end, and the material transport can be made easier by applying separately adjustable air nozzles to the material inlet side more strongly than on the discharge side. This makes the fluidized bed higher on the entry side than on the other side, and a gradient is achieved from the entry to the exit side.
A particularly advantageous embodiment of such a fluidized bed roasting furnace is shown schematically in FIG. It has a central part 1 with an elongated, rectangular, horizontal cross section,
to which a gradually tapering lower part - 2 adjoins towards the bottom of the gas inlet column. The gas entry takes place at the lower narrow surface 3. Oxygen-containing gases are blown into the rustless roasting furnace under pressure through one or more nozzles with feed lines 4.
The material feed is made at 5, while the discharge is at 6. In the middle part 1, a roof-shaped part 7 connects to the top, from which the exhaust pipe 8 goes off. In the example shown, cooling is only provided on the bevel th longitudinal sides of the furnace part 2. It can be designed as a pocket through which the cooling water flows or as a waste heat steam boiler. In Fig. 1, this part 9 is only indicated schematically.
In this furnace, the upper limit of the fluidized bed is approximately in height or slightly higher than the upper edge of the lower part 2. The central part 1 located above it serves as a combustion chamber for the fine dust particles entrained from the fluidized bed. The gases can, if necessary, by the addition of air, which can be done through the line 10., Diluted and cooled down, for example to simplify the Ent dust removal.
The ratio of the layer area b - 1 and the cooling area h - 1, i.e. H. The ratio b: h of such a furnace depends on the particle size and heat of the material to be roasted at a given temperature of the exhaust gases.
Namely, the larger the particle diameter, the greater the air speed and thus the greater the amount of air that must be used to whirl the bed. This again requires a high throughput if you want to use the oxygen in the air completely. A high throughput generates a large amount of heat again; on the other hand, the heat transfer coefficient between the eddy layer and a cooled wall decreases with increasing particle diameter.
From this it follows that if one does not want to work with the addition of inert gas, for every grain diameter one is bound to a certain ratio between the fluidized bed area b - 1 and the cooling surface h - 1, so that smaller ratios b: h are used with increasing grain size must use. In order to still achieve a higher throughput in a furnace with a constant height, this can be designed according to Fig. 2, for example.
The fluidized bed is made up of troughs 2, which are lined up in a row, tapering towards the bottom and which are provided with water or waste-heat steam boiler cooling systems 9 on the long sides. The air is supplied through nozzles 11. The troughs unite in a common middle part 1, which is also used for afterburning. The material supply and removal is preferably done separately for each trough 2 on the front sides.
It has proven to be expedient to introduce the entry of the material to be roasted at one end wall somewhat below the surface of the fluidized bed and to remove the discharge as deep as possible at the opposite end wall. The longer the furnace is designed in relation to its width, the less the difference in height between the feed and discharge.
Embodiment: A Kalavassos gravel with 45 / o sulfur was roasted with a fluidized bed furnace with a horizontal cross-section of 1 X 3 m of the middle part 1 and a height of the tapered lower part 2 of 1 m with 15 air nozzles. The particle size was 50% under 0.5 mm and 90% under 1.2 mm grain. A stock of 2.1 tons of already roasted glowing material was kept in the furnace.
<B> 0.85 </B> t of fresh gravel were introduced per hour and 0.6 t of burned-off were discharged. The burn-off carried out contained 0.9% sulfur. Through the nozzles 2200 m3 of air were forced through h with an overpressure of 1250 mm water column. The temperature in the fluidized bed was 800 C.
The roasting gas contained 12.5 vol.% SO2. The cooling surfaces were arranged on the long side of the fluidized bed and had a total area of 4.2 m2. The cooling was done with water. 6.5 m3 of treated cooling water with an inlet temperature of 20 C were added per hour. The outlet temperature of the cooling water was 90 C.
The roast gas concentration could be kept constant with an accuracy of 0.2 Vol. SO2 and the temperature in the fluidized bed with an accuracy of: L15 ° C with a constant input amount and constant air velocity.