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Verfahren zur Gewinnung von Blei aus seinen sulfidischen Erzen und/oder
Konzentraten Blei wird überwiegend aus sulfidischen Erzen gewonnen, und zwar nach
Methoden, die im wesentlichen in zwei Gruppen zerfallen. Das ältere Verfahren ist
das Röstreaktionsverfahren, das etwa durch die Summengleichung PbS+02=Pb+S02 (1)
gekennzeichnet ist, wobei in Wirklichkeit eine größere Anzahl von Zwischenreaktionen
abläuft, die in Summe das durch Gleichung (1) ausgedrückte Resultat ergeben. Obwohl
dieses Verfahren rein summenmäßig das eleganteste zu sein scheint, ist es in den
letzten Jahrzehnten weitgehend zugunsten des Röstreduktionsverfahrens verlassen
worden. Die wichtigsten Gründe dafür sind die, daß Zink und Kieselsäure bei Durchführung
des Röstreaktionsverfahrens erheblich stören und daß zunehmend feinkörnige Konzentrate
zur Verarbeitung gelangen, die durch ihre geringe Korngröße Schwierigkeiten bereiten.
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Das Röstreduktionsverfahren beruht im wesentlichen auf einer Totröstung
entsprechend
und einer anschließenden Reduktion entsprechend
| Pb 0 + C > Pb -i-- C O (3) |
Zur Gruppe der Röstreaktionsverfahren gehört auch ein älteres bekanntes Verfahren,
nach welchem durch Hindurchblasen von Luft oder Sauerstoff durch geschmolzenes Bleisulfid
in einem Konverter mit basischem Futter metallisches Blei und Bleisulfat neben Pb
S2 02 hergestellt wird. Zur Aufarbeitung sulfidischer Erze auf metallisches Blei
ist aber dieses Verfahren schlecht geeignet, weil ein erheblicher Teil des Bleivorlaufs
als Sulfat und als PbS202 anfällt.
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Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des Röstreaktionsverfahrens,
die es gestattet, auch kieselsäurehaltige und feinkörnige Bleierzkonzentrate direkt
auf metallisches Blei aufzuarbeiten. Sie beruht im wesentlichen auf der überraschenden
Erkenntnis, daß hochprozentiger Sauerstoff unter bestimmten Bedingungen nicht nur
ein Äquivalent für Luft ist, von dem kein weiterer Vorteil als der Anfall
eines höherkonzentrierten Röstgases zu erwarten wäre, der aber durch eine sehr gesteigerte
Rauchentwicklung erkauft werden mußte. Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt,
daß sich beim Aufblasen von hochprozentigem Sauerstoff auf die Oberfläche einer
Schmelze aus Bleisulfid, ähnlich wie beim bekannten Frischen einer Roheisenschmelze
durch Sauerstoff, ein scharf begrenzter Brennfleck ausbildet, auf dem die Umsetzung
nach Gleichung (1) glatt vor sich geht. oberhalb dessen aber die Atmosphäre praktisch
frei von Bleirauch bleibt.
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Diese Erkenntnis war insofern besonders überraschend, als bekannt
ist, daß sowohl Bleioxyd und Bleisulfid wie auch metallisches Blei schon bei verhältnismäßig
niedrigen Temperaturen einen recht hohen Dampfdruck haben, so daß bei allen bekannten
thermischen Verfahren der Bleigewinnung erhebliche Verdampfungsverluste auftreten.
Es war daher zu erwarten, daß bei Verwendung eines Gasstromes, dessen Sauerstoffgehalt
größer ist als der von Luft und insbesondere von reinem Sauerstoff, das ist solcher
von mindestens 90% 02, die Verdampfungsverluste gegenüber den bekannten Verfahren
noch weiter steigen würden. Das ist aber. wie gefunden wurde, nicht der Fall.
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Dieser überraschende Effekt läßt sich so erklären, daß beim Aufblasen
eines sauerstoffhaltigen Gases auf eine Schmelze von Bleisulfid die Reaktion nicht,
wie beim üblichen Herdverfahren, über Bleioxyd, sondern über Bleisulfat oder basisches
Bleisulfat abläuft. Allerdings läßt sich bei dem neuen Verfahren Bleisulfat in keiner
Phase des Prozesses nachweisen. Die Schmelze besteht immer nur aus Bleisulfid, das
sich kontinuierlich an gelöstem Blei anreichert, bis schließlich die gesamte Schmelze
aus Pb besteht.
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Außerdem wird bei Verwendung von hochprozentigem Sauerstoff die Reaktion
entsprechend Gleichung (1) so beschleunigt, daß sie erheblich rascher abläuft als
die Verflüchtigung trotz der durch die Verwendung hochprozentigen Sauerstoffs bewirkten
Temperatursteigerung.
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Vorzugsweise wird erfindungsgemäß der hoch sauerstoffhaltige Gasstrom
an einer Stelle, die möglichst
weit von dem Mauerwerk des verwendeten
Ofens entfernt ist, also etwa in der Mitte des Badspiegels, auf die Oberfläche des
geschmolzenen Bleisulfids aufgeblasen. Man erreicht dadurch den weiteren Vorteil,
daß das Mauerwerk an keiner Stelle mit Bleioxyd oder Bleisulfat in Berührung kommt,
die in erster Linie (las Mauerwerk chemisch angreifen. Gemäß dieser vorzugsweisen
Ausführungsform der Erfindung ist es daher möglich, an sich bekannte, ausgemauerte,
insbesondere bewegte Öfen, wie z. B. den Kurztrommelofen oder einen Schaukelofen,
zu verwenden, weil das :Mauerwerk nur mit geschmolzenem Bleisulfid und im weiteren
Verlauf des Prozesses mit metallischem Blei in Berührung kommt.
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Besonders ist ein Ofen mit einer einzigen Öffnung. der um seine Längs-
und Querachse um 360° C drehbar ist, wie er in der nicht zum Stand der Technik gehörenden
Patentanmeldung M 24173 VI/40a beschrieben ist. für die Durchführung des erfindungsgeinäßen
Verfahrens geeignet, weil die zum Erhitzet notwendige Flamme nur während des Einschmelzens
der Charge benötigt wird, nicht aber während des Auf- oder Einleitens von Sauerstoff,
da in dieser Betriebsphase nicht zugeheizt werden braucht.
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Die besonderen Vorteile der Verwendung der genannten mechanischen
Ofentypen für den erfindungsgemäßen Zweck liegen darin, daß es dadurch möglich ist,
das Einschmelzen in besonders kurzer Zeit durchzuführen und damit die Verdampfung
noch weiter einzuschränken. Auch die große Badtiefe und die geringe Badoberfläche
tragen ebenfalls zur Verrin,-erung der Verdampfungsverluste bei.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß die Verarbeitung feinstkörniger Konzentrate gar keine Schwierigkeiten bereitet.
Weiter ist es möglich, auch kieselsäurehaltige Ausgangsstoffe einzusetzen. Es ist
dann mir notwendig, die nach dem Einschmelzen auf der Oberfläche schwimmende Oxydphase,
welche die ganze Kieselsäure enthält (notfalls wird in an sich bekannter Weise durch
geeignete Zuschläge die Abtrennung der Kieselsäure verbessert), abzuziehen, bevor
der hoch sauerstoffhaltige Gasstrom aufgeblasen wird. Beim Aufblasen setzt sich
das Bleisulfid im Brennfleck sehr rasch zu metallischem Blei um, das nach unten
sinkt. so daß stets frisches Bleisulfid zum Brennfleck nachströmt. Das Aufblasen
wird beendet, wenn eine Bleioxydhaut bestehenbleibt.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen am stärksten
zur Geltung bei Verwendung möglichst hochprozentigen Sauerstoffs, und es ist in
erster Linie eine wirtschaftliche Frage, wie hoch man den Sauerstoffgehalt wählt.
Im allgemeinen liegt das wirtschaftliche Optimum zwischen 90 und 95% 02, besonders
wenn der verwendete Sauerstoff durch Luftzerlegung gewonnen wird. jedoch tritt der
erfindungsgemäße Effekt der verminderten Verdampfung und Rauchentwicklung schon
bei viel tieferen Sauerstoffkonzentrationen in erheblichem Maße ein, und es ist
erfindungsgemäß sogar möglich, mit etwa 35%igem Sauerstoff den Verdampfungsverlust
stark einzuschränken. Letztere Arbeitsweise ist häufig dann die wirtschaftlichste,
wenn Sauerstoff, der bei der Elektrolyse anfällt, als Nebenprodukt zwar sehr billig,
aber nicht in ausreichenden Mengen zur Verfügung steht. Das Verfahren ist nachstehend
an Hand eines Ausführungsbeispiels und einer Abbildung schematisch und beispielsweise
näher erläutert.
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Ausführungsbeispiel In einen Versuchskurztrommelofen 1, der mit Magnesitsteinen
2 ausgemauert ist, mit 100 1 nutzbarem Fassungsraum wurden 150 kg Bleikonzentrat
mit 82% Pb und 3% Si 02 eingebracht. Die Charge wurde mit Hilfe des Ölbrenners 3
unter Rotation des Ofens eingeschmolzen. Anschließend wurden 11 kg kieselsäurehaltiger
Schlacke mit etwa 13% Pb abgezogen. Hierauf wurde durch die Ofentür 4 eine wassergekühlte
Lanze 5 eingeführt und durch diese 98%iger Sauerstoff auf die Oberfläche der Schmelze
6 aufgeblasen. Dabei wurde der Ofen unter leichtem Unterdruck gehalten. Durch die
Öffnung 7 konnte das Auftreten eines hellen Brennflecks unterhalb der Lanze beobachtet
werden. Durch den Gasabzug 8 wurde das entwickelte S02 abgezogen. Die Temperatur
stieg von anfänglich 1160° C langsam bis auf 1333° C, dann rasch bis auf etwa 1380°
C und fiel 31 Minuten nach Beginn des Aufblasens auf etwa 1350° C. Das Aufblasen
wurde dann abgebrochen und die Schmelze abgestochen. Sie bestand aus 102 kg metallischem
Blei und 15,2 kg Bleioxydschlacke mit 65% Pb. Diese Schlacke wurde zusammen mit
11 kg Flugasche (etwa 60% Pb), die verdampft waren und in einem nachgeschalteten,
nicht dargestellten Filter aufgefangen waren, der nächsten Charge zugegeben.
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Bei einem zweiten Versuch mit einem Sauerstoff niedrigerer Konzentration
wurde von einer Schmelze von 1178° C ausgegangen, wobei die Temperatur während des
Blasens bis auf 1295° C stieg.