DE102007030394A1

DE102007030394A1 - Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von sulfidischen Erzen

Info

Publication number: DE102007030394A1
Application number: DE102007030394A
Authority: DE
Inventors: Marcus Runkel; Michael Missalla; Edgar Gasafi; Bernd Kerstiens
Original assignee: Outotec Oyj
Current assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2009-01-08

Abstract

Bei einer Wärmebehandlung von sulfidischen Erzen, insbesondere Molybdänit, wird ein angereichertes Konzentrat der sulfidischen Erze einem ersten Reaktor aufgegeben, in welchem es in einer Wirbelschicht unter substöchiometrischen Bedingungen geröstet wird. Die abgerösteten Feststoffe werden aus dem Reaktor ausgetragen und in einer Trenneinrichtung von dem Fluidisierungsgas getrennt, wobei wenigstens ein Teil der abgetrennten Feststoffe einem zweiten Reaktor zugeführt wird, in welchem die Feststoffe nochmals geröstet und zu Metalloxid umgesetzt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Wärmebehandlung von sulfidischen Erzen, wobei die sulfidischen Erze in einem Wirbelschichtreaktor geröstet und zu Metalloxid umgesetzt werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Wärmebehandlung von Molybdänit (Molybdändisulfid).
Molybdän wird aus Molybdänerzen gewonnen, die überwiegend als Molybdänit (MoS₂) vorliegen. Da das Molybdänit üblicherweise stark mit Gangart verunreinigt ist, wird es zunächst durch Flotation auf etwa eine Konzentration von 80 bis 90% angereichert. Das Konzentrat wird anschließend in Etagenöfen durch Rösten gemäß folgender Reaktion MoS₂ + 3,5 O₂ → MoO₃ + 2 SO₂ in Molybdäntrioxid und Schwefeldioxid überführt. Das Molybdäntrioxid kann dann mit Wasserstoff oder Ammoniak zum Metall reduziert werden.
Aufgrund der spezifischen Eigenschaften von MoO₃ kann die Molybdänitröstung nur bei relativ niedrigen Temperaturen durchgeführt werden. MoO₃ hat im Vergleich zu anderen Metalloxiden einen niedrigen Schmelzpunkt (795°C) bei hohem Dampfdruck. Da das Rösten des Molybdänits als stark exotherme Oxidationsreaktion abläuft, führt die bei der Reaktion entwickelte Wärme zu Sinterproblemen. Aufgrund lokaler Aufschmelzungen klebt oder backt das Material zusammen. Ein Absenken der Rösttemperatur, um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist problematisch, da die Röstreaktion bei niedrigen Temperaturen nur sehr langsam abläuft. Der geforderte Schwefelrestgehalt im Produkt von weniger als 0,1% lässt sich dann nur bei langen Verweilzeiten erreichen, was die Herstellung verteuert.
Aus der US 6,190,625 B1 ist ein Verfahren zum Rösten von Molybdänitkonzentrat in einem Wirbelschichtreaktor bekannt, bei dem das Molybdänit in dem Reaktor direkt in Molybdäntrioxid umgesetzt wird. Der Reaktor ist mit Hilfe von Trennwänden in mehrere hintereinander geschaltete Zonen unterteilt. Das Molybdänit wird mit Hilfe von Fluidisierungsgas, das von unten durch eine Verteilerplatte zugeführt wird, fluidisiert und wandert durch Öffnungen in den Trennwänden durch die verschiedenen Zonen des Reaktors, bevor das erhaltende MoO₃ über eine Abfuhrleitung abgeführt wird. Die Fluidisierung in dem Wirbelbett wird durch einen Vibrator unterstützt, der ein Anbacken von Feststoffen an den Reaktorwänden verhindert und den Wärmeübergang fördert. Um die Temperatursteigerung durch die exotherme Röstreaktion zu vermeiden, sind in den einzelnen Zonen Kühlelemente vorgesehen, die die Temperatur des Wirbelbetts absenken und damit auch die Reaktionsgeschwindigkeit verringern.
Aus dem US-Patent 4,552,749 ist ein Verfahren zur Herstellung von Molybdändioxid (MoO₂) aus Molybdänit bekannt, bei welchem Molybdänit in einem Reaktor bei Temperaturen von 700 bis 950°C unter Zugabe von MoO₃ zu MoO₂ umgesetzt wird. Ein Teilstrom des gewonnenen Molybdändioxids wird einem Flash-Ofen zugeführt, in welchem das MoO₂ unter oxidierenden Bedingungen sublimiert und dadurch zu MoO₃-Dampf oxidiert wird, der dann dem MoO₂-Reaktor zugeführt wird.
Aus dem US-Patent 3,941,867 ist es bekannt, Molybdänit-Konzentrat in einem Wirbelschichtreaktor bei einer Temperatur von 450 bis 650°C zu Molybdäntrioxid zu rösten. In einer Trenneinrichtung werden aus dem Abgasstrom des Reaktors mitgerissene Partikel abgetrennt. Wenigstens ein Teil der abgerösteten Partikel wird zu dem Reaktor zurückgeführt, wobei ihre Tempe ratur ausreichend hoch gehalten wird, um eine Verbacken und Ablagern zu vermeiden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung von Metalloxid, insbesondere Molybdäntrioxid, effizienter zu gestalten.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen dadurch gelöst, dass ein angereichertes Konzentrat der sulfidischen Erze einem ersten Reaktor aufgegeben wird, in welchem es in einer Wirbelschicht unter substöchiometrischen Bedingungen geröstet wird, wobei die abgerösteten Feststoffe aus dem Reaktor ausgetragen und in einer Trenneinrichtung von dem Fluidisierungsgas getrennt werden und wobei wenigstens ein Teil der abgetrennten Feststoffe einem zweiten Reaktor zugeführt wird, in welchem die Feststoffe nochmals geröstet und zu Metalloxid umgesetzt werden.
Durch die Röstung des Molybdänits in dem ersten Reaktor unter substöchiometrischen Bedingungen (Sauerstoffunterschuss) wird das Molybdänit nach folgender Reaktion zunächst im Wesentlichen lediglich in MoO₂ umgewandelt: MoS₂ +3 O₂ → MoO₂ + 2 SO₂
Die Umwandlung des MoO₂ in MoO₃ erfolgt dann im Wesentlichen erst in dem zweiten Reaktor nach folgender Reaktion: MoO₂ + 0,5 O₂ → MoO₃
Gleichzeitig wird der verbleibende Schwefel weitgehend aus dem Abbrand entfernt.
Es wurde festgestellt, dass die Entschwefelung der ersten 75% des Schwefels im sulfidischen Erz sehr schnell erfolgt. Dann verlangsamt sich die Reaktion aufgrund einer Blockade von Poren in dem Material. Der Grund hierfür liegt in der Sublimationskondensation des MoO₃, das sehr flüchtig ist. Indem erfindungsgemäß unter beschränkter Sauerstoffzugabe geröstet wird, wird die Bildung dieses gefährlichen Bestandteils vermieden, so dass eine höhere Temperatur und schnellere Reaktion ermöglicht wird. Dies führt auch zu einem geringeren Restschwefelgehalt nach dem ersten Reaktor. In dem zweiten Reaktor oxidiert zusätzlicher Sauerstoff das Zwischenprodukt MoO₂ zu MoO₃. Gleichzeitig verlässt der Restschwefel den Reaktor mit dem Gas. Die Reaktionswärme in dieser Stufe ist ausreichend, um die Reaktion autotherm zu halten. Sie ist andererseits aber auch niedrig genug, um lokale Temperaturspitzen, die Sintereffekte bewirken könnten, zu minimieren.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt die autotherme Röstung in dem ersten und/oder zweiten Reaktor bei Temperaturen von 400 bis 700°C, insbesondere 500 bis 680°C, da hierdurch Sinterprozesse zuverlässig vermieden werden können.
Im ersten Reaktor werden die Partikel-Froude-Zahlen auf 0,2 bis 20, bevorzugt auf 1 bis 5, im zweiten Reaktor auf 0,05 bis 5, bevorzugt 0,2 bis 1 eingestellt. Dabei sind die Partikel-Froude-Zahlen jeweils nach der folgenden Gleichung definiert:
mit

u: = effektive Geschwindigkeit der Gasströmung in m/s
ρ_f: = Dichte eines Feststoffpartikels in kg/m³
ρ_s: = effektive Dichte des Fluidisierungsgases in kg/m³
d_p: = mittlerer Durchmesser der beim Reaktorbetrieb vorliegenden Partikel des Reaktorinventars bzw. der sich bildenden Sekundäragglomerate in m
g: = Gravitationskonstante in m/s².

Bei der Anwendung dieser Gleichung gilt zu berücksichtigen, dass d_p nicht den mittleren Durchmesser (d₅₀) des dem Reaktor zugeführten Primärkorns bezeichnet, sondern den mittleren Durchmesser der sich während des Betriebs des Reaktors bildenden Sekundäragglomerate, welcher von dem mittleren Durchmesser des Primärkorns signifikant abweichen kann. Aus sehr feinkörnigem Material, wie ungranulierten sulfidischen Erzen mit einem mittleren Durchmesser von 3 bis 10 μm, bilden sich bspw. während der Wärmebehandlung Sekundäragglomerate mit einem mittleren Durchmesser von z. B. 20 bis 30 μm. Bei granulierten sulfidischen Erzen entspricht der mittlere Durchmesser im Reaktor meist dem Einsatzmaterial,
Die Temperatursteuerung in dem ersten Reaktor erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung dadurch, dass dem Konzentrat, das dem ersten Reaktor zugeführt wird, Wasser zugegeben wird. Die Verwendung eines wässrigen Schlammes als Zufuhrgut in den Reaktor erlaubt zudem eine einfachere Handhabung des Zufuhrmaterials sowie eine Reduktion der Investitionskosten. Es ist weiterhin möglich, das Konzentrat dem Wirbelschichtofen feucht granuliert mit einem mittleren Durchmesser (d₅₀) von 100 bis 1000 μm zuzugeben.
In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, die Wassermenge zu verringern oder ganz aufzugeben und die Abfuhr der Wärme durch Wärmetauscher bzw. Kühlbündel durchzuführen.
In dem zweiten Reaktor erfolgt die Temperatursteuerung erfindungsgemäß durch das Einspritzen von Wasser oder durch die Abfuhr der Wärme mittels Kühlbündeln, welche auch zur Dampferzeugung genutzt werden kann.
Als Fluidisierungsgas für den ersten und/oder zweiten Reaktor wird vorzugsweise sauerstoffhaltiges Gas, beispielsweise Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft und/oder technischer Sauerstoff, oder auch mit Sauerstoff abgereicherte Luft verwendet. Das Abreichern der Luft von Sauerstoff kann z. B. durch teilweisen Entzug des Sauerstoffes aus der Luft, durch Zumischen von Inertgas, z. B. Stickstoff, oder Zumischen bzw. alleiniges Verwenden von teilweise oder vollständig von Sauerstoff befreiter Luft, z. B. Abluft aus anderen Anlagenteilen, geschehen.
Ein Teil der in der Trenneinrichtung gewonnenen gerösteten Feststoffe kann erfindungsgemäß zu dem ersten Reaktor zurückgeführt werden. Der erste Reaktor kann eine zirkulierende Wirbelschicht, aber auch eine stationäre Wirbelschicht oder Ringwirbelschicht sein. Die Rückführung kann z. B. in den zweiten Reaktor erfolgen oder nach der Verbrennung in der Brennkammer auch direkt in den Austrag.
Gröbere Feststoffe können auch direkt aus der Wirbelschicht des ersten Reaktors abgezogen und dem zweiten Reaktor zugeführt werden. In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist dann zwischen dem ersten Reaktor und dem zweiten Reaktor eine Druck- und/oder Atmosphärenabsperrung vorgesehen, um die Bedingungen in den Reaktoren getrennt steuern zu können.
Aus dem Gasstrom, der aus dem zweiten Reaktor abgezogen wird, werden insbesondere grobe Feststoffe abgetrennt, die zu dem zweiten Reaktor zurückgeführt werden.
Die aus dem ersten und/oder zweiten Reaktor abgezogenen Gasströme werden in Weiterbildung der Erfindung durch eine Entstaubungseinrichtung geführt, um auch feine Feststoffe abzutrennen, die dann zu dem ersten Reaktor zurückgeführt werden. Es ist auch möglich die abgetrennten Feststoffe wenigstens teilweise direkt auszutragen oder wieder in den zweiten Reaktor zurückzuführen.
Bei der Röstung in einem Wirbelschichtreaktor lässt sich im Abgas eine wesentlich höhere SO₂-Konzentration erreichen als bei herkömmlichen Etagenöfen. Die aus den Trenneinrichtungen abgezogenen Gasgemische, die einen hohen Anteil an Schwefeldioxid aufweisen, werden erfindungsgemäß einer Gasreinigung, insbesondere einer Gaswäsche, unterzogen und können dann zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet werden. Aufgrund der hohen SO₂-Konzentration von ca. 5 bis 15 Vol-%, lässt sich das Gas ohne weiteres im herkömmlichen Kontaktprozess zur Herstellung von Schwefelsäure einsetzen.
Die Schwefeldioxidkonzentration im Abgas lässt sich erfindungsgemäß dadurch weiter erhöhen, dass der im Röstgas aus dem ersten Reaktor enthaltene Restschwefel durch Luftzufuhr in einer Nachbrennkammer nahezu vollständig zu Schwefeldioxid umgesetzt wird.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Anlage zur Wärmebehandlung von sulfidischen Erzen, insbesondere Molybdänit, die zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens geeignet ist und einen als Wirbelschicht ausgebildeten ersten Reaktor, dem durch eine erste Zufuhrleitung ein Konzentrat der sulfidischen Erze aufgegeben wird und dem durch eine zweite Zufuhrleitung ein Fluidisierungsgas zugeführt wird, eine erste Trenneinrichtung, in welcher aus dem ersten Reaktor ausgetragene abgeröstete Feststoffe von dem Fluidisierungsgas getrennt werden, sowie einen zweiten Reaktor aufweist, dem die in der Trenneinrichtung abgetrennten Feststoffe wenigstens teilweise aufgegeben werden.
Zur Bildung einer zirkulierenden Wirbelschicht ist die erste Trenneinrichtung vorzugsweise über eine erste Rückführleitung mit dem ersten Reaktor verbunden, um einen Teil der abgerösteten Feststoffe in den ersten Reaktor zu rezirkulieren.
Im Anschluss an die erste Trenneinrichtung sind erfindungsgemäß eine Nachoxidation mit einem sauerstoffhaltigen Gas, beispielsweise Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft und/oder technischer Sauerstoff, und eine Kühleinrichtung, insbesondere ein Verdampfungskühler, vorgesehen, um die Gase abzukühlen.
Ferner ist eine Entstaubungseinrichtung, insbesondere ein elektrostatischer Abscheider oder ein Zyklon vorgesehen.
Der zweite Reaktor ist vorzugsweise ein mehrstufiger Wirbelschichtreaktor, in welchem die aus dem ersten Reaktor erhaltenen abgerösteten Feststoffe mehrere Zonen durchlaufen, in denen sie fluidisiert und zu Metalloxid, insbesondere Molybdäntrioxid, umgesetzt werden.
Alternativ ist es möglich, als zweiten Reaktor einen ebenfalls ggf. in unterschiedliche Zonen unterteilten Drehrohrofen oder andere Industrieöfen zu verwenden.
Im Anschluss an den zweiten Reaktor ist eine zweite Trenneinrichtung vorgesehen, um aus den aus dem Reaktor abgezogenen Gasen Feststoffe abzutrennen und wieder in den zweiten Reaktor zurückzuführen.
In einem anschließenden Schlauchfilter werden auch feine Feststoffe aus dem Gasstrom abgetrennt und über eine dritte Rückführleitung dem ersten Reaktor zugeführt.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Die einzige Figur zeigt schematisch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Einem ersten Reaktor 1 wird über eine erste Zufuhrleitung 2 Molybdänitkonzentrat aufgegeben. Das in den Reaktor 1 eingeführte Konzentrat wird mit Hilfe eines sauerstoffhaltigen Fluidisierungsgases, insbesondere Luft, die über eine zweite Zufuhrleitung 4 zugeführt wird, bei einer Temperatur von 550 bis 600°C fluidisiert. Hierbei wird nur eine substöchiometrische Sauerstoffmenge zugegeben, um zu gewährleisten, dass in dem ersten Reaktor im Wesentlichen lediglich eine Umsetzung des Molybdänits in MoO₂ erfolgt. Vorzugsweise wird die Anlage im unterstöchiometrischen Bereich betrieben, so dass der Feststoff zu ca. 60–90% abrösten kann. Um die schnelle Entschwefelung zu Beginn des Prozesses optimal ausnutzen zu können, wird insbesondere ein solcher Sauerstoffunterschuss ausgewählt, dass der Feststoff im Reaktor 1 zu 70 bis 80%, besonders bevorzugt zu etwa 75% abröstet. Die Reaktion ist stark exotherm, so dass abgesehen von der Einleitung des Prozesses kein zusätzlicher Brennstoff zugegeben werden muss.
Es ist möglich, über die Zufuhrleitung 4 auch mit Sauerstoff abgereichertes Gas, z. B. aus dem Reaktor 9 oder aus dem Abgas der nachgeschalteten Schwefelsäureanlage oder anderen Gasreinigungsanlagen, vollständig oder teilweise zu verwenden.
Um die angestrebte Prozesstemperatur im ersten Reaktor zu regeln, wird dem Molybdänitkonzentrat vor Eintritt in den ersten Reaktor 1 in einer Mischeinrichtung 3 eine geeignete Menge Wasser zugegeben. Hierdurch wird gleichzeitig eine schlammige oder breiige Konsistenz des Zufuhrstromes erreicht, der dadurch einfach zu handhaben ist. Alternativ kann hier auch eine trockene Aufgabe mit Wärmeabfuhr über die Reaktorwand oder Kühlbündel vorgesehen werden.
Im Wesentlichen alle abgerösteten Feststoffe werden mit dem Röstgas über eine Leitung 5 in einen Zyklon 6 (erste Trenneinrichtung) ausgetragen, in welchem die Feststoffe von dem Gas getrennt werden. Ein Teil der abgetrennten Feststoffe wird über eine Rückführleitung 7 in den Reaktor 1 zurückgeführt, um die Verweilzeit zu erhöhen und dadurch die Entfernung des Schwefels aus dem sulfidischen Erz zu verbessern. Der andere Teil der Feststoffe, der im Wesentlichen der Menge des produzierten Abbrands entspricht, wird über eine Leitung 8 einem zweiten Wirbelschichtreaktor 9 zugeführt, in welchem der Restgehalt des Schwefels in den Feststoffen auf das geforderte Niveau von 0,1% abgesenkt wird.
Der Reaktor 1 kann auch als stationäres Wirbelschichtbett ausgeführt werden. Hierbei kann der Gasstrom wieder über einen Zyklon vom Feststoff gereinigt werden. Dieser kann entweder dem Wirbelschichtbett wieder zugeführt werden oder auch schon in den zweiten Reaktor aufgegeben werden. Der Feststoffabzug aus dem ersten Wirbelschichtreaktor erfolgt vorzugsweise als Bodenaustrag über einen atmosphärischen Abschluss, der die oxidierende und die reduzierenden Atmosphären voneinander trennt, in den zweiten Wirbelschichtreaktor.
Gröbere Feststoffe, die aus dem Reaktor 1 nicht mit dem Röstgas ausgetragen werden, können über die Leitung 8' ebenfalls dem zweiten Reaktor 9 zugeführt werden. Zwischen dem ersten und zweiten Reaktor 1, 9 ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Absperrung vorgesehen, um die unterschiedlichen Oxidationsatmosphären in den Reaktoren zu trennen.
Der zweite Reaktor 9 ist ein mehrstufiger Wirbelschichtreaktor mit beispielsweise drei Zonen 9₁ , 9₂ , 9₃ , denen über eine gemeinsame Zufuhrleitung 10 ein sauerstoffhaltiges Fluidisierungsgas, insbesondere Luft, zugeführt wird. Die über die Leitung 8 zugeführten Feststoffe, im Wesentlichen MoO₂, werden in dem zweiten Reaktor 9 bei einer Temperatur von 550 bis 600°C weiter zu Molybdäntrioxid (MoO₃) umgesetzt und dann über eine Austragsleitung 11 als Produkt abgeführt. Durch eine in dem zweiten Reaktor 9 vorgesehene Kühleinrichtung 12 wird die Produkttemperatur am Austritt des Reaktors 9 auf etwa 150°C abgesenkt. Die Temperatur in dem zweiten Reaktor 9 wird durch Einspritzen von Wasser, das über eine Leitung 13 zugeführt wird, geregelt. Auch hier ist eine zusätzliche Brennstoffzufuhr nicht erforderlich. Durch die Mehrstufigkeit des Wirbelschichtreaktors wird gewährleistet, dass das Endprodukt einen Restschwefelgehalt unter einer festgelegten Grenze besitzt. Dies wird durch die stufenweise Verringerung des Restschwefelgehaltes in den Zonen und eine dadurch entsprechende Erhöhung des Sauerstoffgehaltes gewährleistet. Alternativ kann die Zufuhr des sauerstoffhaltigen Gases entsprechend geregelt, z. B. erhöht, werden oder mit Sauerstoff angereichert werden.
In einer Bauart kann der Reaktor auch als gestufter Reaktor, z. B. entsprechend DE 103 19 625 B3 , ausgeführt sein.
Dem Röstgas aus dem ersten Reaktor 1, welches nach dem Zyklon 6 eine Temperatur von etwa 500°C aufweist, wird in einer Nachbrennkammer 22 Luft zugeführt, um es vollständig zu verbrennen. Hierbei wird der im Röstgas enthaltene Restschwefel nahezu vollständig zu Schwefeldioxid umgesetzt. Danach wird das Gas in einem Verdampfungskühler 14 auf etwa 350°C abgekühlt und dann über eine Abgasleitung 15 einer Entstaubungseinrichtung 16, insbesondere einem heißen elektrostatischen Abscheider zugeführt. Alternativ kann in der Abgasleitung 15 ein Luftvorwärmer installiert werden, um das Abgas zu kühlen und z. B. gleichzeitig die Fluidisierungsluft für den zweiten Reaktor 9 vorzuheizen. Weiterhin kann die Wärme für andere Prozesse ausgekoppelt werden, z. B. zur Dampferzeugung. In der Entstaubungseinrichtung 16 wird der feine Staub abgetrennt und über eine Rückführleitung 17 zu dem ersten Reaktor 1 oder zum zweiten Reaktor 9 zurückgeführt oder dem Produktstrom 11 zugemischt. Das Gas wird anschließend einer hier nicht dargestellten Gasreinigung, insbesondere einer Gaswäsche, unterzogen und ist dann auch dank eines Schwefeldioxidgehaltes von über 10 Vol-% für die Herstellung von Schwefelsäure geeignet.
Das Abgas aus dem zweiten Reaktor 9 enthält nur einen geringen Anteil an Schwefeldioxid, da der Schwefel bereits größtenteils in dem ersten Reaktor 1 von dem Molybdänit abgespalten und zu Schwefeldioxid umgesetzt wurde. Das Abgas wird über eine Leitung 18 einem Zyklon 19 (zweite Trenneinrichtung) zugeführt, um mitgerissene Feststoffe abzutrennen, die dann über eine zweite Rückführleitung 20 in den zweiten Reaktor 9 zurückgeführt werden. Das Abgas wird nach dem Zyklon 19 und ggf. Abkühlung durch Mischung mit Luft oder einen anderen Gaskühler durch eine beispielsweise als Schlauchfilter 21 ausgebildete Entstaubungseinrichtung geführt und dann gemeinsam mit dem aus dem ersten Reaktor 1 gewonnenen Abgas der oben genannten Gasreinigung zugeführt. Es ist jedoch auch möglich, dieses Abgas getrennt zu reinigen, um das Gas zur Schwefelsäureanlage nicht unnötig zu verdünnen. Weiterhin ist es möglich, dieses in der Entstaubungsanlage gereinigte Gas zumindest teilweise als Fluidisierungsgas im Reaktor 9, aber insbesondere im Reaktor 1 zu verwenden. Dadurch kann das Fluidisierungsgas im Reaktor 1 günstig mit Sauerstoff abgereichert werden und so ist eine weitere Form der Temperaturkontrolle im Reaktor 1 möglich.
Die in dem Schlauchfilter 21 abgeschiedenen feinen Feststoffpartikel werden in der Rückführleitung 17 mit den aus der Entstaubungseinrichtung 15 gewonnenen Feststoffpartikeln zusammengeführt, mit dem Konzentrat gemischt und in den Reaktor 1 eingetragen. Die Feststoffpartikel können aber auch dem Reaktor 9 wieder zugegeben werden oder direkt in den Produktstrom 11 eingemischt werden.

1: erster Reaktor
2: erste Zufuhrleitung
3: Mischeinrichtung
4: zweite Zufuhrleitung
5: Leitung
6: Zyklon (erste Trenneinrichtung)
7: erste Rückführleitung
8, 8': Leitung
9: zweiter Reaktor
9₁, 9₂, 9₃: Zonen des zweiten Reaktors
10: Zufuhrleitung
11: Austragsleitung
12: Kühleinrichtung
13: Wasserleitung
14: Verdampfungskühler
15: Abgasleitung
16: Entstaubungseinrichtung
17: Rückführleitung
18: Leitung
19: Zyklon (zweite Trenneinrichtung)
20: zweite Rückführleitung
21: Schlauchfilter
22: Nachbrennkammer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6190625 B1 [0004]
- US 4552749 [0005]
- US 3941867 [0006]
- DE 10319625 B3 [0043]

Claims

Verfahren zur Wärmebehandlung von sulfidischen Erzen, insbesondere Molybdänit, wobei ein angereichertes Konzentrat der sulfidischen Erze einem ersten Reaktor aufgegeben wird, in welchem es in einer Wirbelschicht unter substöchiometrischen Bedingungen geröstet wird, wobei die abgerösteten Feststoffe aus dem Reaktor ausgetragen und in einer Trenneinrichtung von dem Fluidisierungsgas getrennt werden und wobei wenigstens ein Teil der abgetrennten Feststoffe einem zweiten Reaktor zugeführt wird, in welchem die Feststoffe nochmals geröstet und zu Metalloxid umgesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Röstung in dem ersten und/oder zweiten Reaktor bei Temperaturen von 400 bis 700°C, insbesondere 500 bis 680°C, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem dem ersten Reaktor zugeführten Konzentrat Wasser zugegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Reaktor das Konzentrat schlamm- oder breiförmig zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den zweiten Reaktor Wasser eingespritzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Reaktor überschüssige Wärme über indirekte Kühlung entzogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluidisierungsgas für den ersten und/oder zweiten Reaktor ein sauerstoffhaltiges Gas, bspw. Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft und/oder technischer Sauerstoff, verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der in der Trenneinrichtung gewonnenen abgerösteten Feststoffe zu dem ersten Reaktor zurückgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Wirbelschicht des ersten Reaktors abgezogene Feststoffe direkt dem zweiten Reaktor zugeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Reaktor und dem zweiten Reaktor eine Druck- und/oder Atmosphärenabsperrung vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zweiten Reaktor ein Gasstrom abgezogen und aus dem Gasstrom Feststoffe abgetrennt werden, die zu dem zweiten Reaktor zurückgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem ersten und/oder zweiten Reaktor abgezogene Gasströme durch eine Entstaubungseinrichtung geführt werden, um auch feine Feststoffe abzutrennen, und dass diese dann zu dem ersten Reaktor zurückgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der im Röstgas aus dem ersten Reaktor enthaltene Restschwefel durch Luftzufuhr nahezu vollständig zu Schwefeldioxid umgesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus den Trenneinrichtungen abgezogene Gasgemisch einer Gasreinigung, insbesondere einer Gaswäsche, unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet wird.
Anlage zur Wärmebehandlung von sulfidischen Erzen, insbesondere Molybdänit, gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem als Wirbelschicht ausgebildeten ersten Reaktor (1), dem durch eine erste Zufuhrleitung (2) ein Konzentrat der sulfidischen Erze aufgegeben wird und dem durch eine zweite Zufuhrleitung (4) ein Fluidisierungsgas zugeführt wird, einer ersten Trenneinrichtung (6), in welcher aus dem ersten Reaktor ausgetragene teil-abgeröstete Feststoffe von dem Fluidisierungsgas getrennt werden, und einem zweiten Reaktor (9), dem die in der ersten Trenneinrichtung (6) abgetrennten Feststoffe wenigstens teilweise aufgegeben werden.
Anlage nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine erste Rückführleitung (7) von der ersten Trenneinrichtung (6) zu dem ersten Reaktor (1).
Anlage nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die erste Trenneinrichtung (6) eine Nachbrenn kammer (22) mit einer Luftzufuhr zur Verbrennung des im Röstgas enthaltenen Restschwefels vorgesehen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die erste Trenneinrichtung (6) eine Kühleinrichtung, insbesondere ein Verdampfungskühler (14), zur Abkühlung des Gases vorgesehen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die erste Trenneinrichtung (6) eine Entstaubungseinrichtung, insbesondere ein elektrostatischer Abscheider (16) oder ein Zyklon, vorgesehen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reaktor (9) ein vorzugsweise mehrstufiger Wirbelschichtreaktor ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reaktor (9) ein Drehrohrofen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an den zweiten Reaktor (9) eine zweite Trenneinrichtung (19) vorgesehen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 23, gekennzeichnet durch eine zweite Rückführleitung (20) von der zweiten Trenneinrichtung (19) zu dem zweiten Reaktor (9).
Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 24, gekennzeichnet durch einen Filter (21) zur Abtrennung von feinen Feststoffen aus dem Gasstrom, der aus der zweiten Trenneinrichtung (19) abgezogen wird.
Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 25, gekennzeichnet durch eine Rückführleitung (17) von dem Filter (21) zu dem ersten Reaktor (1).