DE1000841C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Roesten von Pyrit - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT ] 000

ANHELDETAG:

BEKANNTMACHUNG
DERANMELDCNG
DND AUSGABE DEB
AUSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:

kl. 18 a 1/01

INTERNAT. KL. C 21 b

20. SEPTEMBER 1952

17. JANUAR 1957

27. JUNI 1957

STIMMT OBEREIN MIT AUSLEGESCHRIFT

1000 841 (F9939VI/18«)

Beim Abrösten von Schwefelkies (Pyrit) zu etwa 14°/oigen Röstgasen entwickeln sich Temperaturen von, 1500 bis 1550° C, also Temperaturen, bei denen Sinterungserscheinungen, die zu einem Agglomerieren des Röstgutes führen, auftreten.

Um unter der Sinterungs- bzw. Verschlackungstemperaturgrenze, die je nach der Kiessorte zwischen 900 und 1000° C liegt, im Wirbelbettverfahren abrosten 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 *5 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. ao

3. Durch Einspritzen von Wasser in das Kühlbett gelingt die gewünschte Temperaturherabsetzung; jedochj kann bei diesem Verfahren eine Verkrustung der nachgeschalteten Apparatur eintreten.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum »5 Abrösten von Pyrit im Wirbelbettverfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Röstung in einem Ofen bzw. in einem Wirbelbett erfolgt, wobei .die Wirbelbettreaktion unterteilt wird, erstens in die endotherm verlaufende Abdestillation des locker gebundenen Schwefelatoms mit praktisch sauerstofffreien, etwa 400° C heißen Gasen, vorzugsweise auf diese Temperatur gekühlten Röstgasen, und zweitens in die exotherm verlaufende Abrüstung des zweiten Schwefelatome 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 Abrosten des gesamten Schwefels erforderlichen Sauerstoffmenge durchgeführt. Die Wärmeentwicklung bei der Abröstung von Pyrit wird also durch Unterteilung der *5 Verbrennung in die beiden Abröstphasen: die in sauerstofffreiem rückgeführtem Röstgas endotherm verlaufende Reaktion

FeS₂ = FeS + S

und die in Frischluft exotherm verlaufende Reaktion FeS + 2,5 O₂ = Fe₂O₃ + SO₂ Verfahren und Vorrichtung zum Rösten von Pyrit

Patentiert für:

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft, Leverkusen-Bayerwerk

Dr. Hans Guth, Düsseldorf-Benrath, ist als Erfinder genannt worden

und. vorzugsweise iti eine ebenso exotherm verlaufende Gasphasenreaktion

^y Sf₊O₂ = SO₂

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 Ausfühirungsform 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 Gasratim 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. Wäh. ma durch einen Teil des Wirbelbettes praktisch sauer stoff freies, auf etwa 400° C gekühltes Röstgas (bei 400° C läßt sich Gas noch mit einem ungekühlten Heißgasgebläse verdichten) durohgeleitet wird, um den locker gebundenen Schwefel des während dieser Periode eingetragenen Frischkieses in. dem endothermen Teil des - Abröstungsvorganges auezutreiben, bringt die Frischluft den vorher entschwefelten Kies nach der exothermen Reaktion in dem restlichen Teil des· Wirbelbettes völlig zur Abröstung.

Dieses auf den Abröstungsvorgang bezogene diskontinuierliche Verfahren benutzt also während, der Endabröstung im zur Hauptsache aus Abbrand bestehenden Kiesbett gespeicherte Wärme zur Deckung des zuT endothermen Entschwefelung erforderlichen Wärmebedarfs.

Ist die Temperatur einerseits bei der endothermen Austreibung zu weit herabgesunken und auf der anderen Seite bei der exothermen Endabröstung zu

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hoch angestiegen, so wird die Gaszufuhr umgeschaltet. Zujbeachten ist jedoch, daß die Kieseintragung nur während der Auetreibperiode 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 Endabröstung 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 wL J.

Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß das Kiesbett in ein Auistreibbett, 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 Umwälzgasetromes erreichen, daß 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 Abrüstung vor sich geht.

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.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.

In den Abbildungen sind gleiche Teile mit gleichen Zahlen bezeichnet.

In Abb. 1 ist mit 1 der gesamte Wirbelofen bezeichnet, in dem Wirbelbett 2 und der Wärmeaustauscher 3 eingebaut sind. In einem Teil des Wirbelbettes 2, dem Frischkies zugegeben wird, wird durch Zuführung über die Röstgasrückleitung 6 und Gebläse 7 von bis auf 400° C rückgekühlten, praktisch sauerstofffreien Röstgasen das locker geibundene 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 Schwefelauetrerbperiode verbliebene Schwefel im Röstgut restlos verbrennt. Durch die Gasvertwluragsvorrichtung 8 wird die Gaszuführusng 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 Wärmeaustauscher 3 werden die Röstgase zwecks Wärmeverwertung auf etwa 400° C gekühlt.

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 Rostraumes mit Röstgasen beschickt wird. Durch Verdrehen der Scheibe um 90° wird die nächste Periode eingeleitet.

ao In der Abb. 2- ist das Wirbelbett 2 in Aufsicht in den verschiedenen Stadien der Umschaltung von Frischluft und Röstgas dargestellt.

In Abb. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgedankens schematisch dargestellt. Hier ist

»5 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 Erzzufuhrleitung 9 wird Frischerz in den Teil des Wirbelbettes eingetragen, 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.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abrösten von Pyrit im * Wirbelbettverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Röstung in einem in mindestens zwei Teile unterteilten Wirbelbett vorgenommen wird, wobei die Wirbelbettreaktion unterteilt wird, erstens in die endotherm verlaufende Abdestillation des locker gebundenen Sdhwefelatoms mit praktisch sauerstofffreien, etwa 400° C heißen Gasen, wie auf diese Temperatur gekühlten Röstgasen., und zweitens in die exotherm verlaufende Abröstung des zweiten Schwefelatoms mit sauerstoffhaltigen Gasen, wie Frischluft, wobei anschließend die Verbrennung des abdestillierten Schwefels ohne Zwischenkühlung in der Gasphase erfolgt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abröstung des zweiten Schwefelatoms mit der zum Abrösten des gesamten Schwefelerzes erforderlichen Sauerstoffmenge durchgeführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen in mindestens zwei Teile unterteilten Wirbelrost, einer Zufuhrvorrichtung für Friechgut zu dem Vorröstteii des Rostes, einer Zufuhrvorrichtung für praktisch sauerstofffreies, etwa 400° C heißes Gas, wie Röstgas, zu diesem Vorröstteii des Rostes, einer Zufuhrvorrichtung für sauerstoffhaltiges Gas, wie Luft, zu dem Nachröstteil des Rostes, gegebenenfalls einem Ver-

brennungsraum für den abdestillierten Schwefel und einem Wärmeaustauscher, der an den Verbrennungsraum anschließt.

4. Ausfuhrungsform der Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bestehend aus einem in mindestens zwei Teile unterteilten Wirbelbett, einer Vorrichtung, die die beiden verschiedenen Gasströme den Teilen des Wirbelbettes abwechselnd zuführt und einer Vorrichtung, die Frischgut jedesmal dem Teil des Wirbelbettes zuführt, der mit heißen, praktisch sauerstofFfreien Gasen behandelt wird.

5. Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bestehend aus einem in mindestens zwei Teile unterteilten Wirbelbett, einer Zufuhrvorrichtung für heißes, praktisch sauerstofffreies Gas zu dem Vor röstteil des Wirbelbettes und einer Zufuhrvorrichtung für sauerstoffhaltiges Gas zu dem Endröstteil des Wirbelbettes, wobei die einzelnen Teile des Wirbelbettes so angeordnet sind, daß ein Teil des heißen Abbrandes als Wärmeträger aus dem Endröstteil in den Vorröstteil übertritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

O 609 7W/138 1 (709 563/503 6.57)