DE1583862B2 - Verfahren zum Rosten von fein kornigem Eisensulfidmatenal m einem Wirbelschichtofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rösten von feinkörnigem Eisensulfidmaterial, insbesondere Eisensulfidflotationskonzentrat, in einem Wirbelschichtofen, wobei der Hauptanteil der beim Rösten entstehenden Abbrände von den Röstgasen mitgerissen wird.

Durch die Einführung von sogenannten Wirbelschichtofen wurde das Rösten von körnigen Eisensulfidmaterialien praktisch revolutioniert. Diese Öfen bieten gegenüber bereits bekannten Röstofen für z. B. Schwefelkies große Vorteile. Das Wirbelbettverfahren war jedoch von Anfang an mehr auf das Rösten von sogenanntem Feinkies ausgerichtet, d. h. relativ grobkörnigem Material, das einer mäßigen Feinzerkleinerung unterworfen und/oder gewöhnlich auf naßmechanischem Wege aufbereitet wurde. Nunmehr gewinnt man jedoch eine immer größere Menge Schwefelkies in Form von aufbereitetem Flotationskonzentrat, das bedeutend feinkörniger als Feinkies ist.

Beim Wirbelschichtrösten von insbesondere Eisensulfidflotationskonzentraten geht es darum, daß das fertig geröstete Gut von den Röstgasen mitgerissen und in einer folgenden Gasreinigungsanlage gesammelt bzw. aufgefangen wird, die Zyklone und/ oder Elektrofilter umfaßt (vgl. beispielsweise Chemie-Ing.-Techn., 29. Jahrgang, 1957, Nr. 9, S. 566 und 567).

Wenn ein feinkörniges Konzentrat nach dem Wirbelschichtprinzip geröstet wird, treten gewisse Probleme auf:

1. Bei kontinuierlicher Zufuhr von feinkörnigem Flotationskonzentrat oberhalb der Oberfläche der Wirbelschicht ist es schwierig, bei normaler Belastung des Ofens zu verhindern, daß ein großer Teil des Konzentrats unmittelbar in den Ofenschacht aufgeblasen wird, ohne je bis zur Wirbelschicht zu gelangen oder in diese einzudringen. Da feinkörniges Flotationskonzentrat praktisch momentan gezündet wird, wird das Konzentrat in einem solchen Fall im Ofenschacht verbrannt, was eine unerwünschte Überhitzung verursacht. Diese Übertemperatur bzw. Überhitzungstemperatur begrenzt die Kapazität des Ofens derart, daß die Kapazität je Röstflächenschicht beim Rösten von feinkörnigem Flotations-Schwefelkies niedriger ist als beim Rösten von z. B. grobkörnigem Feinkies. Die Kapazität pro Röstflächeneinheit ist dabei beim Rösten von z.B. grobkörnigem Feinkies 30 bis 40% höher als beim Rösten von feinkörnigem Flotations-Schwefelkies;

2. in einem Ofen mit relativ großer Röstfläche wird, wenn das eingeführte feinkörnige Gut nicht in die Wirbelschicht eindringt, dieses an der Chargierstelle konzentriert bzw. angehäuft und hat keine Zeit, sich über die gesamte Ofenfläche zu verteilen, ehe es von den Röstgasen mitgerissen wird. Dies hat zur Folge, daß die zum Rösten zugeführte Sauerstoffmenge an der Chargierstelle unzureichend ist, um die Kiespartikel zu verbrennen, ehe diese mit den Röstgasen abgeführt worden sind, während an anderen, im Ofen weiter von der Chargierstelle entfernten Punkten überschüssiger Sauerstoff zugeführt wird. Hierdurch entstehen im Schacht zwei Teilströme, von denen der eine unverbrannten Kies und der zweite einen Sauerstoffüberschuß aufweist. Da sich diese Ströme im Bereich des Röstgasabzuges treffen, erhält man an dieser Stelle eine noch höhere Übertemperatur, als es oben unter 1. beschrieben ist. Im Bereich des Gasfanges wandelt sich die in den unteren Teilen des Schachtes laminare Strömung, die ein Mischen der beiden Ströme verhindert, infolge der verminderten Durchströmungsfläche in eine turbulente Strömung, welche eine heftige Verbrennung bewirkt.

Es ist selbstverständlich, daß, insbesondere wenn man eine magnetitbildende Röstung vornehmen will (vgl. deutsche Patentschrift 1132 942), die beschriebenen Umstände es schwer machen, den richtigen kritischen Sauerstoff-Partialdruck einzustellen.

Der Teil des Kieses, der, wie beabsichtigt, in die Wirbelschicht abfließt, verbrennt dort rasch und gibt seine Verbrennungswärme an Kühlorgane in der Wirbelschicht ab. Um. das Mitreißen ungerösieter Partikeln mit den Röstgasen zu vermeiden, sind Versuche angestellt worden, das Konzentrat unter die Wirbelschichtfläche zuzuführen, wegen konstruktiver Schwierigkeiten jedoch ohne großen Erfolg.

Es gibt gewisse andere Möglichkeiten, die Nachteile der Nachverbrennung des Kieses im Schacht oberhalb der Wirbelschicht zu mindern. So kann beispielsweise der Kies vor dem Einsatz in den Ofen angefeuchtet werden, damit geringere Mengen von Körpern entstehen, die bei der Zufuhr in den Ofen in die Wirbelschicht absinken. Derartiger angefeuchteter Kies läßt sich jedoch schwer dosieren und schmiert leicht in Bunkern und Beschickungsvorrichtungen. Der erhöhte Feuchtigkeitsgehalt verursacht außerdem Wärmeverluste in solchen öfen, die mit Wärmerückgewinnungsvorrichtungen ausgestaltet sind.

Es sind auch Maßnahmen getroffen worden, um das Konzentrat vor dessen Einführen in den Röstofen zu pelletieren (vgl. schwedische Patentschrift

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217 803). Obwohl dieses Verfahren die oben geschil- eine solche Festigkeit und Größe, daß sie bei dem

derten Nachteile, die beim Wirbelschichtrösten von sich anschließenden Einführen in das Wirbelbett aus-

Flotationskonzentrat auftreten, mindert, erfordert reichend tief in dieses eindringen, so daß das Mate-

der Pelletierungsprozeß eine Anzahl zusätzlicher Be- rial, bevor es von den Röstgasen mitgerissen wird,

handlungsstufen. So ist eine nicht unbedeutende Ap- 5 eine ausreichend lange Verweilzeit in dem Wirbelbett

paratur erforderlich. Die Pelletierung muß genau hat, so daß es unter Zerfallen gleichmäßig über den

überwacht und das Konzentrat muß unter anderem in Bettquerschnitt verteilt und geröstet wird,

genau festgelegtem Ausmaß angefeuchtet und im all- Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich daher

gemeinen nach der Pelletierung getrocknet werden. besonders bei der magnetitbildenden Abröstung nach

Beim Rösten von Sulfidmaterial ist es bereits be- ίο der deutschen Patentschrift 1132 942, da es bei diekannt (vgl. britische Patentschrift 660 778), das zu sem Abröstungsverfahren von Bedeutung ist, eine röstende Material, wenn dieses in feinverteilter Form gleichmäßige Verbrennung und eine genügende Vervorliegt, zu verdichten, um zu vermeiden, daß von weilzeit für das zu röstende Material im Ofen zu erden Röstgasen Röstgut in Form von Staub mitgeris- halten.

sen wird. Zu diesem Zweck nimmt man eine solche 15 Die obere Feuchtigkeitsgrenze liegt bei 30 Volum-Agglomerierung des Konzentrats vor, daß die der prozent Wasser, d. h. im Falle von Schwefelkies Wirbelschicht zugeführten Agglomerate in der Wir- bei etwa 5,6 Gewichtsprozent. Ein darüber liegender belschicht nicht zersprengt werden, sondern als grob- Feuchtigkeitsgehalt ist unvorteilhaft, und zwar wegen körniges Röstgut unten aus dem Ofen entnommen des möglichen Festhaftens in der Chargiertasche werden können. Bei diesem bekannten Verfahren er- 20 oder des Zuschinierens von Transporteinrichtungen folgt die Behandlung in einem Schacht, in dem sich sowie des Verschmierens der Walzen bei der Komdie zu röstenden und gerösteten Teilchen zonenweise primierung. Bei Versuchen hat das Walzen mit einem nach unten bewegen, wo sie am Boden entnommen Feuchtigkeitsgehalt des Konzentrates von 10 bis 30 werden. Bei dem bekannten Verfahren erfolgt die Volumprozent des Festinhaltes der Sulfidmasse Agglomerierung in bevorzugter Weise durch Extru- 25 gute Ergebnisse erbracht. Die Praxis hat gezeigt, daß dieren einer plastischen Konzentratmasse durch Öff- sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahnungen. Zur Zubereitung der plastischen Masse wird rens die Kapazität eines gegebenen Ofens von 50 auf ein Zusatz von 6 bis 10 °/o Wasser und von einem 63 t/24 Std. erhöhen läßt, wobei gleichzeitig frühere, Bindemittel in der Form von Sulfitlauge in einer auftretende Sinterungsprobleme nicht entstehen.
Menge von 2 bis 5 % empfohlen. Da Sulfitlauge 30 Gemäß weiterer Erfindung kann das Verfahren 50 % Wasser enthält, erhält man somit einen Was- durchgeführt werden, indem das Eisensulfidmaterial sergehalt in der Größenordnung von 7 bis 12,5 Ge- mittels veränderlicher Drehzahl umlaufender Walzen wichtsprozent. Andere Bindemittel wie Betonit und verdichtet wird.

Zinksulfat können die Sulfitlauge ersetzen. Es ist Versuche haben ergeben, daß sich Walzen mit weiterhin vorgeschlagen, daß die plastische Masse 35 glatter Oberfläche am besten eignen, um einen zuzwischen Walzen gepreßt und dann in Agglomerate sammenhängenden Kuchen zu erhalten. Der Vergewünschter Größe zerbrochen wird, wobei jedoch schleiß der Walzen ist hierbei sehr gering,
auch eine Pelletierung angewendet werden kann. Die Um zu erreichen, daß die Agglomerate infolge der entstandenen Agglomerate des Sulfidkonzentrates Schwerkraft ausreichend tief ins Bett tauchen, um müssen anschließend zerkleinert werden, damit eine 40 das genannte gleichmäßige Zerteilen und Rösten zu fluidisierbare Kornmischung mit einer Kornvertei- gewährleisten, ist es vorteilhaft, daß die Agglomerate lung von 0,208 bis 3,327 mm, vorzugsweise 0,417 bis groß sind. Unter Umständen erhält man aber Agglo-2,362 mm, erhalten wird. Das gemäß den verschiede- merate von allzu großer Stückgröße, die die Chargiernen vorgeschlagenen Methoden agglomerierte Mate- Öffnungen des Ofens nicht passieren können. In solrial muß anschließend immer getrocknet und so zer- 45 chen Fällen kann vorgesehen sein, daß die durch kleinert und ausgesiebt werden, daß eine Kornvertei- Walzen erhaltenen Preßkuchen in kleinere Körper, lung erhalten wird, welche die Kornmischung fluidi- z. B. mit Hilfe einer rotierenden Stachelwalze, zersierbar macht. kleinert werden.

Im Gegensatz dazu besteht die der Erfindung zu- Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgengrunde liegende Aufgabe darin, nicht fluidisierbare 50 den an Hand der Zeichnung näher beschrieben.
Agglomerate herzustellen, die in agglomeriertem Zu- Das zu röstende Konzentrat wird im Behälter 1 gestand auszutragen sind, sondern es sollen Agglome- lagert oder tritt in getrockneter, jedoch noch etwas rate erhalten werden, die so groß sind und eine feuchter Form aus der Trockentrommel 2 kontinuiersolche Festigkeit haben, daß sie beim Chargieren ins Hch aus. Von diesen Vorrichtungen wird das Kon-Bett tauchen und erst danach zersprengt werden, um 55 zentrat über die Zuführungsvorrichtung 3 aus dem zu gewährleisten, daß nach dem Zersprengen der Bunker 1 oder aus der Trockentrommel 2 über den Agglomerate in der Wirbelschicht praktisch der ge- Ausgleichsbehälter 4 und die Zuführungsvorrichsamte Röstprozeß innerhalb dieser Wirbelschicht tung5 zur Preßwalze 6 verbracht. Diese besteht stattfindet. grundsätzlich aus einem Walzwerk mit doppelten

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsge- 60 Laufwalzen, die von einem Motor angetrieben sind

mäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß der und die mit einer regulierbaren, in üblicher Form hy-

Feuchtigkeitsgehalt des zu behandelnden Materials draulischen Kraft gegeneinandergedrückt werden,

auf einen Wert zwischen 10 und 30 Volumprozent Die Konzentratmasse wird lotrecht von oben zwi-

eingestellt wird, wonach das Material zwischen zwei sehen den Walzen komprimiert und agglomeriert,

glatten Walzen bei einem Walzenpreßdruck bis maxi- 65 Der Druck der Walzen liegt zwischen einer halben

mal 5 t/cm Walzenlänge zu einem Preßkuchen ver- und fünf Tonnen pro Zentimeter Walzenlänge,

dichtet und ohne Trocknung dem Ofen zugeführt Nach dem Walzen wird das agglomerierte Konzen-

wird. Die dadurch entstandenen Agglomerate haben trat in einem Ausgleichsbunker 7 oder einem anderen

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Zwischenlager 8 gesammelt und mittels Zuführungs- Beim Zusatz von elementarem Schwefel zur Ver-

vorrichtungen 22 und 23 zum Röstofen 9 weitergelei- Stärkung der Agglomerierung wird dem Konzentrat

tet. Letzterem wird in bekannter Weise Luft züge- Wärme bis etwa zum Schmelzpunkt des Schwefels

führt, und der Schwefelinhalt des Konzentrates wird durch elektrische Batterien oder Induktionswärmer

in bekannter Weise im Wirbelbett entröstet. Das 5 17, die in der Speisewalze oder in deren Zuführteil

Agglomerieren des Konzentrates hat zur Folge, daß vorgesehen sind, zugeführt. Im Falle der Verwen-

das Konzentrat im Röstofen in das Bett 10 taucht dung von Dampf zur Erwärmung wird überhitzter

und dort entröstet wird. Das entröstete Oxyd und das Wasserdampf dem Dampfkessel 18 entnommen und

Gas 12 werden in üblicher Weise im Röstofen ge- über die Leitung 19 zum Walzwerk geleitet und zwi-

wonnen, wobei das von den Röstgasen mitgeführte io sehen die Walzen desselben durch Düsen 20 einge-

Röstgut in der an dem oberen Ende des Wirbel- blasen. Der Dampf ergibt eine Oberflächenerwär-

schichtofens angeschlossenen Gasreinigungsanlage mung des Konzentrates und bringt den Schwefel

gesammelt wird, die Zyklone und/oder Elektrofilter dazu, in dem Augenblick, in dem das Konzentrat

umfassen kann. durch das Walzwerk hindurchgeht, kurzfristig zu

Für bestimmte Zwecke können Bindemittel züge- 15 schmelzen.

setzt werden, die im Behälter 14 zwischengelagert In dem Falle, daß allzu grobe Agglomerate erhal- und durch die Zuführungsvorrichtung 15 für das ten worden sind, wird eine Stachelwalze 21 zur ZerKonzentrat dosiert werden. Die Zuführungsvorrich- kleinerung der Agglomerate in gewünschtem Umtung 15 und die Zuführungsvorrichtungen 3 und 5 fange angeordnet. Die Stachelwalze kann unmittelbar sind durch Steuerung miteinander verbunden, so daß 20 zwischen die Walzen und den Röstofen, wie aus der eine konstante, vorbestimmte Gewichtsmenge Zu- Zeichnung ersichtlich, aber auch in anderen Stufen satzmittel eindosiert wird.- Zusatzmittel und Konzen- des Behandlungsschemas zwischen Walzen und Rösttrat werden in dem Mischapparat 16 behandelt, ehe ofen gemäß der alternativen Ausführung für WaI-das Konzentrat dem Walzwerk 6 zugeführt wird. zen und Rösten eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Rösten von feinkörnigem Eisensulfidmaterial, insbesondere Eisensulfidflotationskonzentrat, in einem Wirbelschichtofen, wobei der Hauptanteil der beim Rösten entstehenden Abbrände von den Röstgasen mitgerissen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des zu behandelnden Materials auf einen Wert zwischen 10 und 30 Volumprozent eingestellt wird, wonach das Material zwischen zwei glatten Walzen bei einem Walzenpreßdruck bis maximal 5 t/cm Walzenlänge zu einem Preßkuchen verdichtet und ohne Trocknung dem Ofen zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisensulfidmaterial mittels mit veränderlicher Drehzahl umlaufender Walzen verdichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Walzen erhaltenen Preßkuchen in kleinere Körper, z.B. mit Hilfe einer rotierenden Stachelwalze, zerkleinert werden.