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Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von Arsenkieserzen Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von Arsenkieserzen
nach Patent 1025 399.
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Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung
von Arsenkieserzen unter Gewinnung von arsenfreiem Schwefeldioxyd und bezweckt im
besonderen die verfahrenstechnisch besonders vorteilhafte Wirbelschichttechnik auch
auf die Röstung derartiger arsenhaltiger Pyrite unter Erzielung praktisch arsenfreier
Abbrände anwendbar zu machen. Im einzelnen ist nach dem Hauptpatent ein zweistufiges
Verfahren vorgeschlagen worden, wobei der Pvrit zunächst in einer ersten oder Entarsenierungsstufe
mit den aus der zweiten oder eigentlichen Röststufe stammenden heißen Röstgasen
in Kontakt gebracht wird, um den größten Teil seines Arsengehaltes in Form von Arsensulfid
auszutreiben; anschließend wird der Rückstand aus dieser ersten Stufe in die eigentliche
Röstzone geleitet und dort in üblicher Weise abgeröstet. In beiden Stufen wird dabei
für die Reaktionen zwischen gasförmigen und festen Reaktionsteilnehmern vorzugsweise
die vorteilhafte Wirbelschichttechnik angewendet. Dabei soll nach der Vorschrift
des Hauptpatentes die Temperatur in der ersten Stufe unterhalb eines Wertes gehalten
werden, bei dem eine nennenswerte Abdestillation des labilen Schwefels einsetzt.
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Obwohl mit diesem Verfahren eine weitgehende Verringerung des Arsengehaltes
im Abbrand erzielt wird, die in vielen Fällen ausreicht, ist doch für bestimmte
Anwendungszwecke häufig eine noch weiter gehende Verringerung des Arsengehaltes
erwünscht; vor allem aber wird eine Beschleunigung der Entarsenierung, die bei der
verhältnismäßig niedrigen "Temperatur von 500 bis 550° C in der ersten Stufe bei
dem Verfahren nach dem Hauptpatent verhältnismäßig langsam verläuft, angestrebt.
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Es wurde daher in dem älteren Patent 1034 15 i bereits vorgeschlagen,
die Arbeitstemperatur in der ersten, d. h. Entarsenierungsstufe auf Temperaturen
über 650° C zu erhöhen, wodurch auch bei höherem Arsengehalt des Pyrits der Arsengehalt
der Abbrände zuverlässig auf weniger als 0,021/o abgesenkt werden kann, die Abbrände
also praktisch als arsenfrei bezeichnet werden und ohne weiteres in Hüttenbetrieben
weiterverarbeitet werden können. Allerdings führt die Erhöhung der Arbeitstemperatur
der ersten Stufe nach diesem Vorschlag zur Abscheidung eines großen Teiles des labilen
Schwefels, der außerhalb der Röstapparatur eigens verbrannt werden muß, wenn, wie
üblich, die Gewinnung des Schwefels als Schwefeldioxyd angestrebt wird.
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Durch die vorliegende Erfindung soll nun ein Verfahren der genannten
Art geschaffen werden, bei welchem die Entarsenierung in der ersten Stufe noch vollständiger
und vor allem schneller als bei den vorstehend genannten Verfahren nach den älteren
Patenten erreicht wird und bei welchem insbesondere der abdestillierende Schwefel
innerhalb der Röstapparatur zu Schwefeldioxyd verbrannt wird, und zwar so, daß die
Verbrennungswärme für das Verfahren ausgenutzt und eine gesonderte Verbrennung von
elementarem Schwefel außerhalb der Apparatur nicht erforderlich ist.
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Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung der Röstungsstufe so viel
Sauerstoff zugeführt, daß durch den verbleibenden Sauerstoffanteil der aus der Röstungsstufe
in die erste Stufe geführten Röstgase in der ersten Stufe durch Verbrennung des
abdestillierenden Schwefels eine Temperatur aufrechterhalten wird, bei welcher der
labile Schwefel abdestilliert wird, mit der Maßgabe, daß die Aufenthaltsdauer des
Pyrits in der ersten Stufe so bemessen wird, daß in dem Pyrit noch ein Restanteil
an labilem Schwefel vorliegt.
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Durch diese Verfahrensgestaltung gemäß der Erfindung wird in der ersten
oder Entarsenierungsstufe eine verhältnismäßig hohe Temperatur von beispielsweise
über
800° C erreicht, bei welcher der Arsengehalt schnell und vollständig als Arsensulfid
bzw. Arsenoxyd abgestoßen wird; die Temperatur der Entarsenierungsstufe wird dabßi,-abgesehen
.von der@von, den aus der Röststufe kämmenden Röstgasen mitgeführten Wärme, durch
die in' der*Entarsenierungsstufe selbst entstehende Verbrennungswärme bei der Oxydation
des labilen Schwefels aufrechterhalten. Gleichzeitig fällt praktisch der gesamte
labile Schwefel als Schwefeldioxyd an.
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Bisher war man der Auffassung, daß eine Oxydationsreaktion vor der
vollständigen -Entarsenierung streng vermieden werden müsse, weil ansonsten eine
Teilröstung des Erzes zu Eisenoxyd zu befürchten sei, welche zur Bildung von nichtflüchtigen
Eisenarseniaten führen würde, die nicht in einfacher Weise abgetrennt werden können
und in die Abbrände gelangen.
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Der Erfindung liegt nun- die Erkenntnis zugrunde, daß unbedenklich
in der ersten Stufe eine so stark oxydierende Atmosphäre aufrechterhalten werden
kann, daß die obengenannten Reaktionen (Abdestillation des labilen Schwefels und
fastvollständige Verbrennung zu Schwefeldioxyd, Entfernung des Arsens als Arsensulfid
bzw. teilweise Oxydation zu Arsenoxyd) stattfinden, wobei der Sauerstoffgehalt zur
möglichst schnellen und intensiven Reaktion über dem stöchiometrischen Wert für
die Oxydation des labilen Schwefels liegen kann, sofern nur die Aufenthaltsdauer
des Pyrits in der ersten Stufe so gewählt wird, daß der Pyrit noch einen Restanteil
an labilem Schwefel behält.
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Unter diesen Verhältnissen wird nämlich jede Bildung von Eisenoxyd
und die damit verbundene Gefahr der Bindung des Arsens in Form von Eisenarseniaten
zuverlässig vermieden, -da ständig elementarer Schwefel abdestilliert, der in der
oxydierenden Gasatmosphäre, welche in der ersten Stufe mit Absicht aufrechterhalten
wird, sofort verbrennt, wobei das laufend entstehende Schwefeldioxyd die Mineralkörner
einbettet und vor jeglicher Oxydation schützt:.Daraus ergibt sich, daß im Gegensatz
zu der bisherigen Ansicht keinerlei Bedenken dagegen bestehen, in der ersten, der
sogenannten Entarsenierungsstufe eine oxydierende, und zwar sogar eine stark oxydierende
Atmosphäre aufrechtzuerhalten, vorausgesetzt, daß jegliche Oxydationswirkung auf
das Mineralkorn vermieden wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt dies nicht
durch eine kritische Begrenzung des Sauerstoffgehaltes auf den zur Oxydation des
labilen Schwefels stöchiometrisch ausreichenden Wert, was verfahrenstechnisch schwierig
wäre und überdies keine völlige Gewähr bieten würde, daß nicht dennoch bereits eine
geringfügige Oxydation des Eisens stattfindet, welche bereits zu einer schädlichen
Vergiftung der Abbrände durch Eisenarseniate führen könnte; vielmehr erfolgt dies
gemäß der Erfindung in äußerst einfacher und wirkungsvoller Weise dadurch, daß die
Aufenthaltsdauer des Pyrits in der oxydierenden Entarsenierungsstufe so bemessen
wird, daß der labile Schwefel nicht völlig abdestilliert, somit während der gesamten
Aufenthaltszeit ständig labiler Schwefel zu Schwefeldioxyd verbrannt wird, welches
die Mineralkörner einbettet und gegen Oxydation schützt.
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Es ist zwar ein ebenfalls zweistufiges Wirbelschichtverfahren zur
Behandlung arsen- und goldhaltiger Erze bekannt, bei welchem ebenfalls in der ersten,
der Entarsenierung dienenden Stufe eine gewisse Oxydation durch einen mit den aus
der Röstzone rückgeführten Röstgasen mitgeführten Sauerstoffanteil zugelassen wird,
um die für die Entarsenierung erforderliche Wärme-möglichst innerhalb des Verfahrens
selbst zu gewinnen. Dabei ist jedoch der Sauerstoffgehalt der in die Entarsenierungsstufe
rückgeführten Röstgase so geregelt, daß er unterhalb der stöchiometrischen Menge
zur Teiloxydation des Arsens und des abdestillierenden Schwefels liegt, um eine
Oxydation des Eisens in der Entarsenierungsstufe in jedem Falle zu vermeiden. Demgegenüber
wird gemäß der vorliegenden Erfindung in der Entarseni.erungsstufe ein hoher, zweckmäßig
oberhalb des stöchiometrischen Wertes liegender Sauerstoffanteil zugelassen, wodurch
eine hohe Temperatur und demgemäß eine intensive und vollständige Entarsenierung
erzielt wird, während gleichzeitig jegliche Eisenoxydation in einfacher Weise durch
die entsprechende Regelung der Aufenthaltsdauer des Pyrits in der ersten Stufe wirksam
vermieden wird.
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Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
wird die erforderliche bzw. zulässige Aufenthaltsdauer des Pyrits in der ersten
Stufe in Abhängigkeit von der Temperatur der ersten Stufe gewählt, die ihrerseits
von der Menge des in dieser Stufe verbrannten labilen Schwefels und somit vom Sauerstoffgehalt
der aus der zweiten, der Röststufe kommenden Gase sowie von der Korngröße des Pyrits
abhängt. Außerdem sind noch andere Faktoren von Einfluß, wie beispielsweise die
Vorwärmung, welcher man den Pyrit unabhängig von der Erfindung unterziehen will.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren gemäß
der Erfindung beschrieben. Korngröße des Minerals.. 0,4 bis 1,0 mm Vorerwärmung
des Minerals ............. keine Kontakt fester Körper -Gas ..................
Wirbelschicht Temperatur der Röstgase 820 bis 850° C Labiler Schwefel des Minerals
............. 18,7°/o In der Vorstufe verbrannter labiler Schwefel ... 921/o
Temperatur in der Vorstufe ................. 800 bis 815° C Entfernter Schwefel
..... etwa 94% Aufenthaltsdauer ....... 10 bis 20 Minuten Aus den vorstehenden
Angaben ist die technische Fortschrittlichkeit des Verfahrens ohne weiteres zu ersehen.
Einer der bedeutsamsten Vorteile ist die wesentliche Beschleunigung der Entarsenierung
in der ersten Stufe, wodurch sich eine höhere Stundenleistung der gesamten Anlage
erzielen läßt. Durch die wesentliche Erhöhung der Temperatur in der ersten Stufe
ergibt sich ferner der Vorteil, daß gemeinsam mit dem Arsen auch ein großer Teil
des allfälligen Bleigehaltes der Pyrite entfernt wird. Die verhältnismäßig hohe
Temperatur der abziehenden Gase erleichtert ferner die Rückgewinnung der Wärme.