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Verfahren und Vorrichtung zum Rösten von Pyrit Beim Abrösten von Schwefelkies
(Pyrit) zu etwa 14°/o,igen Röstgasen entwickeln sich Temperaturen von 1500 bis 1550°
C, also Temperaturen, bei denen Sinterun gserscheinungen, die zu einem Agglomerieren
des Röstgutes führen, auftreten.
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Um unter der Sinterungs- bzw. Verschlackungstemperaturgrenze, die
je nach der Kiessarte zwischen 900 und 1000° C liegt, im Wi,rbelbettverfahren abrösten
zu können, muß die Bettemperatur herabgedrückt werden, was bekanntlich durch folgende
Verfahren erreicht werden kann: 1. Durch Einhalten eines sehr großen Luftüberschusses,
was allerdings eine recht unzweckmäßige Verdünnung der Röstgase zur Folge hat; 2.
durch Rückführung eines Teiles der gekühlten Röstgase in die zugegebene Frischluft.
Wie die Rechnung zeigt, ist der Prozentsatz der zurückzuführenden Gase sehr groß,
was die Erstellung einer unverhältnismäßig großen nachgeschalteten Apparatur zur
Kühlung erforderlich macht.
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3. Durch Einspritzen von Wasser in das Kühlbett gelingt die gewünschte
Temperaturherabsetzung; jedoch kann bei diesem Verfahren eine Verkrustung der nachgeschalteten
Apparatur eintreten.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Abrösten von Pyrit
im Wirbelbettverfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Röstung in einem
Ofen bzw. in einem Wirlwlbett erfolgt, wobei die Wi,rbelbettreaktion unterteilt
wird, erstens in die endotherm verlaufende Ahdestillation des locker gebundenen
Schwefelatoms mit praktisch sauerstofffreien, etwa 400° C heißen Gasen, vorzugsweise
auf diese Temperatur gekühlten Röstgasen, und zweitens in die exotherm verlaufende
Abröstung des zweiten Schwefelatoms mit sauerstoffhaltigen Gasen, vorzugsweise Frischluft,
wobei vorzugsweise anschließend die Verbrennung des abdestillierten Schwefels ohne
hierbei auftretende Temperatur von etwa 1300 bis Zwischenkühlung in der Gasphase
erfolgt und die 1400° C zur Gewinnung von Dampf usw. ausgenutzt werden kann. Vorzugsweise
wird die Abröstung des zweiten Schwefelatoms mit der zum Abrösten des gesamten Schwefels
erforderlichen Sauerstoffmenge durchgeführt. Die Wärmeentwicklung bei der Abröstung
von Pyrit wird also durch Unterteilung der Verbrennung in die beiden Abröstphasen:
die in sauerstofffreiem rückgeführtem Röstgas endotherm verlaufende Reaktion Fe
S2=FeS+S und die in Frischluft exotherm verlaufende Reaktion Fe S + 2,5 02 = Fee
03 + S02 und vorzugsweise in eine ebenso exotherm verlaufende Gasphasenreakti,on
02 - s02 zum Teil aus dem Wirbelbett in den Gasraum verlegt, so daß ohne
Kühlung des Wirbelbettes seine Temperatur unterhalb der Sintergrenze von 900 bis
1000°C gehalten werden kann, während die Gasraumtemperatur über dem Wirbelbett bis
auf etwa 1300 bis 1400° C ansteigt, Eine Ausführungsform besteht darin, daß für
die beiden Abröstphasen das gleiche unterteilte Wirbelbett zur Verfügung steht,
sie aber zeitlich voneinander getrennt werden. Der ausgetriebene Schwefel verbrennt
im Gasraum über dem Wirbelbett mit dem überschüssigen Sauerstoff aus der Fertigröstung
bei etwa 900 bis 1000° C, wobei sich eine Endtemperatur im Gasraum von etwa 1300
bis 1400° C einstellt. Während durch einen Teil des Wirbelbettes praktisch sauerstofffreies,
auf etwa 400° C gekühltes Röstgas (bei 400° C läßt sich Gas noch mit einem ungekühlten
Heißgasgebläse verdichten) durchgeleitet wird, um den locker gebundenen Schwefel
des während dieser Periode eingetragenen Frischkieses in dem endothermen Teil des
Abröstungsvorganges auszutreiben, bringt die Frischluft den vorher entschwefelten
Kies nach der exothermen Reaktion in dem restlichen Teil des Wirbelbettes völlig
zur Abröstung.
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Dieses auf den Abröstungsvorgang bezogene diskontinuierliche Verfahren
benutzt also während der Endabröstung im zur Hauptsache aus Abbrand bestehenden
Kiesbett gespeicherte Wärme zur Deckung des zur endothermen Entschwefelung erforderlichen
Wärmebedarfs.
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Ist die Temperatur einerseits bei der endothermen Austreibung zu weit
herabgesunken und auf der anderen Seite bei der exothermen Endabröstun:g zu
hoch
angestiegen, so wird die Gaszufuhr umgeschaltet. Zu beachten ist jedoch, daß die
Kieseintragung nur während der Austreibperiode erfolgen darf, d. h., auch die Kieszufuhr
muß auf die einzelnen Abschnitte des Kiesbettes mit jedem Umleiten des Gasstromes
umgeschaltet werden. Dagegen kann die Kiesaustragung, die im Gegensatz zur Eintragung
nur während der EndabTöstung erfolgt, ohne besondere Vorrichtung gesteuert werden,
wenn man die Röstgase mit einem etwas geringeren Druck als die Frischluft in das
Röstbett eintreten läßt, was eine gewisse Kontraktion des Bettvolumens zur Folge
hat, wodurch die Austragung während dieser Periode unterbrochen wird.
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Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß das Kiesbett in ein
Austreibbett, in welchem durch Einblasen eines Teiles der auf 400° C gekühlten Röstgase
die Entschwefelung erfolgt, und in das eigentliche Abröstbett, in dem in Gegenwart
von Frischluft die Endverbrennung stattfindet, unterteilt wird. Läßt man zwischen
Rost und Trennwand einen nach praktischen Versuchen zu dimensionierenden Spalt,
so kann man bei geschickter Führung des Umwälzgasstromes erreichen, d'aß mit demselben
ein Teil des heißen Kiesabbrandes und somit die zum Entschwefeln notwendige Wärme
-aus dem Röstbett in das Entschwefelungsbett getragen wird. Die Kieseintragung
erfolgt nun in das Entschwefelungsbett, wo das schwach gebundene Schwefelatom ausgetrieben
wird. Von dort gelangt der teils entschwefelte Pyrit gemeinsam mit dem zu dem erforderlichen
Wärmeaustausch umzuwälzenden Kiesabbrand durch einen in die Trennwand eingelassenen
Überfall in das eigentliche Röstbett, wo in Gegenwart von Sauerstoff die endgültige
Abröstung vor sich geht.
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Da die Gase das Bett im Bruchteil einer Sekunde passiert haben, sich
also dort kaum merklich mischen können, kann, ein kontinuierlicher Durchgang des
Kieses durch das Röstbett vorausgesetzt, auch von einer Trennung der beiden Kiesbetteile
Abstand genommen werden, so daß unter allen Umständen ein guter Stoffaustausch und
somit Wärmeaustausch zwischen den beiden Reaktionszonen stattfindet. In diesem Falle
genügt allein eine Unterteilung des Wirbelrostes zur getrennten Zufuhr von Frischluft
und sauerstofffreiem Röstgas.
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In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß
der Erfindung schematisch dargestellt.
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In den Abbildungen sind gleiche Teile mit gleichen Zahlen bezeichnet.
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In Abb. 1 ist mit 1 der gesamte Wirbelofen bezeichnet, in dem Wirbelbett
2 und der Wärmeaustauscher 3 eingebaut sind. In einem Teil dies Wirbelbettes 2,
dem Frischkies zugegeben wird, wird durch Zuführung über die Röstgasrücklei.tung
6 und Gebläse 7 von bis auf 400° C rückgekühlten, praktisch sauerstofffreien Röstgasen
das locker gebundene Schwefelatom des Pyrits ausgetrieben, während in den anderen,
mit Frischluft aus der Luftleitung 4 über Gebläse 5 beschickten Teilen des Röstbettes
der aus der vorher stattgefundenen Schwefelaustreibperiode verbliebene Schwefel
im Röstgut restlos verbrennt. Durch die Gasverteilungsvorrichtung8 wird die Gaszuführung
zu den einzelnen Teilen des Wirbelbettes umgeschaltet, so daß dem Teil des Röstbettes
2, der zuerst mit Frischluft beschickt wurde, nunmehr Röstgas zugeleitet und gleichzeitig
Frischerz zugegeben wird. (Die Erzzuführung und Austragung sind, um die Abbildung
nicht unübersichtlich zu machen, in der Abbildung nicht dargestellt.) Im Gasraum
verbrennt der abdestillierte Schwefel, so daß die Röstgase eine Temperatur von etwa
1300 bis 1400° C annehmen. Durch den Wärmeaustausicher 3 werden die Röstgase zwecks
Wärmeverw ertung auf etwa 400° C gekühlt.
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Die Gasverteilungsvorrichtung 8 kann z. B. wie folgt ausgeführt werden.
Die Gaszuführung zum Rost ist gemäß der Bettaufteilung in vier Segmente unterteilt.
Während nun das rückgeführte Röstgas seitlich in den aufgeteilten Rostvorraum eintritt,
gelangt die Frischluft von unten in den Vorraum. Eine Scheibe mit einem zylindrischen
Ansatz gibt nun jeweils drei Viertel des Querschnittes für die Luft, während die
zylindrische Wand ein Viertel des Querschnittes für den Röstgasdurchtritt freigibt,
so daß das vierte Viertel des"Rostrauines mit Röstgasen beschickt wird. Durch Verdrehen
der Scheibe um 90° wird die nächste Periode eingeleitet.
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In der Abb. 2 ist das Wirbelbett 2 in Aufsicht in den verschiedenen
Stadien der Umschaltung von Fri.s-chluft und Röstgas dargestellt.
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In Abb. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgedankens
schematisch dargestellt. Hier ist das Wirbelbett 2 in ein Austreibbett, in welchem
durch Einblasen eines Teiles der auf 400° C gekühlten Röstgase durch Leitung 6 über
Gebläse 7 die Entschwefelung erfolgt, und in das eigentliche Abröstbett unterteilt,
in dem durch Einblasen von Frischluft durch Leitung 4 über Gebläse 5 die endgültige
Abröstung stattfindet. Durch die Erzzufuhrleitu.ng 9 wird Frischerz in den Teil
des Wirbelbettes eingletragen, der mit der Röstgasleitung 6 verbunden ist. Durch
Ableitung 10 wird der Abbrand ausgetragen. Zwischen Trennwand 11 und Rost ist ein
Spalt gelassen, so daß zwischen den beiden Betten ein stetiger Stoff- und somit
der erforderliche Wärmeaustausch stattfinden kann.