DE1117618B

DE1117618B - Verfahren zur Herstellung von Kupfer, Zink und Magnetit

Info

Publication number: DE1117618B
Application number: DER25294A
Authority: DE
Inventors: Dr Torsen Gustaf Holst; Olle Fureby
Original assignee: Reymersholms Gamla Ind AB; REYMERSHOLMS GAMLA INDUSTRI AB
Current assignee: Reymersholms Gamla Ind AB; REYMERSHOLMS GAMLA INDUSTRI AB
Priority date: 1955-02-15
Filing date: 1955-02-15
Publication date: 1961-11-23

Description

Verfahren zur Herstellung von Kupfer, Zink und Magnetit Bei der Herstellung gewisser Stahltypen ist es von Wichtigkeit, daß die Gehalte an Kupfer und Zink in den verwendeten Eisenerzen sich auf nicht mehr als etwa 0,01 °/o Cu und 0,1 °/o Zn belaufen, und man erstrebt im allgemeinen bei der Stahlherstellung Kupfergehalte von unter etwa 0,04 °/o im Eisenerz.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kupfer und Zink und von sonstigen im wesentlichen in sulfidischer Form vorliegenden Verunreinigungen freiem magnetischem Fe,0, aus feinkörnigen, weitgehend oxydischen Eisenerzen, z. B. Kiesabbränden. Für das Verfahren eignen sich besonders eisenoxydhaltige, d. h. Fe203-haltige Erze, wie sie bei der Röstung von durch Flotation angereicherten Pyriten entstehen.
Nach einem älteren nicht zum Stande der Technik gehörenden Vorschlag kann zur Herstellung von Kupfer und Zink und von sonstigen im wesentlichen in sulfidischer Form vorliegenden Verunreinigungen freiem Eisenoxyd so vorgegangen werden, daß die oxydischen Eisenerze mit einem auf 1 bis 10 Volumprozent verdünnten Chlorgas, wobei zur Verdünnung vorzugsweise Luft oder nicht reduzierendes Gas verwendet wird, bei Temperaturen zwischen 500 und 1000°C zwecks Überführung von Kupfer, Zink und der sonstigen in sulfidischer Form vorliegenden Verunreinigungen in ihre Chloride und deren Verflüchtung zusammen mit dem Schwefel behandelt werden.
Praktisch wird hierzu das feinkörnige Rohmaterial, welches beispielsweise aus gerösteten Pyriten mit einem Schwefelgehalt von 1 bis 2°/o und einem Kupfer- und Zinkgehalt von etwa 0,2 bzw. 0,4 bis 0,60/, bestehen kann, zunächst einer Chlorierungsbehandlung mit verdünntem gasförmigem Chlor unterworfen. Bei diesem Verfahren verwendet man Chlorgas niedriger Konzentration (1 bis 10 Volumprozent C12) mit Luft oder sonstigen nicht reduzierenden Gasen (z. B. Kohlendioxyd oder Stickstoff) vermischt, und zwar unter solchen Verhältnissen, beispielsweise bei einer Temperatur von etwa 700°C, daß die Metalle Kupfer und Zink, welche mit Chlor leicht reagieren und von welchen man annehmen kann, daß sie hauptsächlich in der Form ihrer Sulfide anwesend sind, praktisch quantitativ zu Chloriden umgesetzt und als flüchtige Bestandteile abgeführt werden, während andererseits das Eisenoxyd nicht merklich angegriffen wird. Während dieses Vorganges sinkt gleichzeitig der Schwefelgehalt auf sehr niedrige Werte ab, da das ebenfalls anwesende FeS mit Chlor zur Reaktion kommt. Nur bei Temperaturen von 800 bis 1000°C und unter dem Einfluß von Chlorgas hoher Konzentration kann eine Chlorierung des Eisenoxyds stattfinden gemäß der umkehrbaren Reaktion:

2 Fe,0, -I- 6 Cl, = 4 FeCl3 -f- 3 OZ

Bei Verwendung konzentrierten Chlorgases verläuft die Umsetzung rasch bei 900 bis 1000'C (in Richtung des oberen Pfeiles). Wenn demgegenüber aber niedrige Chlorgaskonzentrationen verwendet werden, besteht keinerlei Gefahr, daß diese Reaktion erfolgt.
Bei systematisch durchgeführten Versuchen mit verdünntem Chlorgas wurde der Gehalt an Cl, im Gasgemisch mit guten Ergebnissen bis auf 10/0 herabgesetzt. In vielen Fällen haben sich Chlorgehalte von 2 bis 3 °/o für eine praktisch völlige Entfernung von Kupfer und Zink bei einer Temperatur von etwa 700'C als ausreichend erwiesen.
Für die weitere Behandlung des gereinigten Produktes, beispielsweise zur Tabletten- oder Kugelsinterung, ist es manchmal erwünscht, daß das Eisen zumindestens zu einem wesentlichen Ausmaße in der Form von Magnetit (Fe 0 - Fe, 0,) vorhanden ist. In anderen Prozessen ist es daher allgemeine Praxis gewesen, beispielsweise Hämatitkonzentrate einem sogenannten magnetisierenden (reduzierenden) Rösten zu unterwerfen.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird darum anschließend das in Rückstand verbliebene Fez03 durch Reduktionsmittel, vorzugsweise durch ein Eisensulfid, z. B. Fe S2, oder durch Co - Co2-Gemische zu Fe,0, reduziert und dieses schließlich magnetisch abgeschieden. Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß es gelingt, abgesehen von der magnetischen Abscheidung, in einem Arbeitsgang aus feinkörnigen, weitgehend oxydischen Eisenerzen, z. B. Kiesabbränden, von Kupfer und Zink und von sonstigen im wesentlichen in sulfidischer Form vorliegenden Verunreinigungen freies Fe, 04 herzustellen, wenn erfindungsgemäß die Reduktion von Fe20 zu Fe304 mittels eines Eisensulfids, z. B. FeS2, vorzugsweise bei 900°C durchgeführt wird.
Vorzugsweise wird dabei so vorgegangen, daß die Chlorgasbehandlung der verunreinigten oxydischen Eisenerze zur Entfernung von Kupfer, Zink und anderen sulfidischen Verunreinigungen mit auf etwa 1 bis 10 Volumprozent verdünntem Chlorgas bei Temperaturen zwischen 500 und 1000, vorzugsweise 600 und 900°C unter gleichzeitig mäßig reduzierten, die Überführung des bei dieser Chlorbehandlung unangegriffen bleibenden Fe203 in Fe304 bewirkenden Bedingungen durchgeführt und das so gebildete Fe304 anschließend magnetisch abgeschieden wird.
Es kann aber auch die Reduktion mit einem schwach reduzierenden Gas, vorzugsweise mit einer schwach reduzierenden Mischung von Co und C02, durchgeführt werden.
Überraschenderweise hat sich also gezeigt, daß es innerhalb bestimmter Grenzen in Verbindung mit dem chlorierenden Rösten gemäß vorliegender Erfindung möglich ist, eine Reduktion trotz der Anwesenheit von Chlor zu erreichen.
Wird eine Mischung von Fe, 0, und Fe S2 mit einem Gehalt von etwa 2,5 % S, auf die Menge an Fe. 0, bezogen, bei etwa 900°C ohne den Zutritt von Luft, beispielsweise in einer aus CO2 oder bei dem Prozeß gebildetem S 02 bestehenden indifferenten Atmosphäre, erhitzt, so geht die folgende Totalreaktion rasch und praktisch quantitativ vor sich: 16 Fe203 -(- FeS2 -+- 11 Fe304 -j- 2S02 Eingehende Untersuchungen haben erwiesen, daß man, um eine rasche und völlige Umwandlung zu Endprodukten mit einem möglichst niedrigen Schwefelgehalt (ungefähr 0,05 °/o S) zu erhalten, möglichst bei Reaktionstemperaturen um 900°C arbeitet.

Der Schwefelgehalt (2,5°/o auf Fe, 03 bezogen), wie er für eine quantitative Umwandlung von Fe203 zu Fe304 in einer indifferenten Atmosphäre erwähnt wurde, stellt den Mindestwert, entsprechend einem Molverhältnis von FeS2: Fe203 = 1 : 16, gemäß der obigen Totalreaktionsgleichung dar. Im praktischen Betriebe haben sich Schwefelgehalte von 2,5 bis 3,5 °/a als geeignet erwiesen, weil eine Chlorbehandlung gleichzeitig mit der Reaktion zwischen Fe203 und FeS2, um Fe304 zu ergeben, auf gewisse Schwierigkeiten stößt, da zwei etwas konkurrierende Reaktionen stattfinden. Bei Schwefelgehalten von 3,5 bis 4,5°/o scheint die Chlorbehandlung keine wesentliche Wirkung auf Kupfer zu haben, während demgegenüber das Zink in einem großen Ausmaße in Chlorid umgewandelt wird. Dies zeigt sich in den folgenden Ergebnissen von Versuchen über die Reaktion zwischen gerösteten Pyriten und Pyriten in Gegenwart von C02 mit 0 bis 10 °/o C12 bei etwa 900'C auf die Dauer von 2 Stunden.

o/o S in Reaktionsprodukt
Mischung o/a C12 °/o Fe a/ Fe- °/o C i % Zn 1 °/o S
im Gas (gesamt) °
0 66,8 18,0 0,17 0,51 0,06
2,7 5
66,8 11,9 0,03
0,03 0,00
10 67,2 11,5 00,1 0,04 0,00
0 67,0 22,3 0,17 0,53 0,48
4,5 5 67,4 21,6 0,15 0,03 0,56
10 66,6 19,5 0,14 0,05 ; 0,51

Durch innige Berührung zwischen den Behandlungsmitteln und dem in Bewegung gehaltenen Eisenoxydmaterial kann die Reaktionszeit bei einem fabrikmäßigen Verfahren wesentlich herabgesetzt werden, wie es Versuche mit einem Drehofen gezeigt haben, der innen in der Längsrichtung mit Leisten ausgestattet war, mittels derer das Material gehoben wurde und somit während des Durchganges der Gase frei herabfallen konnte.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Kupfer, Zink und sonstigen im wesentlichen in sulfidischer Form vorliegenden Verunreinigungen freiem magnetischem Fe304 aus feinkörnigen, weitgehend oxydischen Eisenerzen, z. B.- Kiesabbränden, durch Behandlung mit auf etwa 1 bis 10 Volumprozent verdünntem Chlorgas bei Temperaturen zwischen 500 und 1000, vorzugsweise 600 und 900°C, dadurch gekennzeichnet, daß die Chlorgasbehandlung unter gleichzeitig mäßig reduzierender Überführung des bei dieser Chlorbehandlung unangegriffen bleibenden Fez03 in Fe304 durch Einführung mäßig reduzierender Stoffe, insbesondere Eisensulfid oder eines schwach reduzierenden Gases durchgeführt und das so gebildete Fe304 anschließend magnetisch abgeschieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung mit FeS2 bei etwa 900°C durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwach reduzierende Gas aus einem Gemisch von C O und CO, mit niedrigem CO-Gehalt besteht.