DE1583938C - Verfahren zum Wirbelschichtrösten von eisenhaltigen sulfidischen Erzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wirbelschichtrösten von eisenhaltigen sulfidischen Erzen, wobei das sulfidische Erz zunächst bei Temperaturen zwischen 700 bis 1100° C und niedrigem Sauerstoffpartialdruck ganz oder teilweise zu Magnetit geröstet wird, und anschließend eine Nachverbrennung des im Röstgas enthaltenen elementaren Schwefels bei erhöhtem Sauerstoffpartialdruck durch Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasen erfolgt.

Bei einem bekannten Verfahren (vgl. deutsche Patentschrift 1 132 942) erfolgt die Röstung im Temperaturbereich zwischen 800 und 900° C, wobei die Nachverbrennung des im Röstgas enthaltenen elementaren Schwefels bei gleichbleibend hoher Temperatur, d. h. im wesentlichen ebenfalls zwischen 800 und 900° C, durchgeführt werden soll.

Wenn die Nachverbrennung bei einer derart hohen Temperatur durchgeführt wird, und die Röstgase Fe₂O₃ sowie einen Überschuß an Sauerstoff enthalten, so bildet sich während der Abkühlung des Gases SO₃. In diesem Fall wirkt der Magnetitstaub, der zu Fe₂O₃ oxydiert ist, als Katalysator. Die Bildung von SO₃ ist unerwünscht, da dies mehrere Nachteile mit sich bringt. Wenn das Gas in an sich bekannter Weise unter gleichzeitiger Wiedergewinnung des Wärmeanteils im Abhitzekessel gekühlt wird, so kann man diese Nachteile wie folgt zusammenfassen:

1. Der Abhitzekessel wird mit einer großen Gasmenge beschickt, was unter bestimmten Bedingungen zu erhöhten Wärmeverlusten mit den Abgasen von dem Abhitzekessel führt. g₀

2. Es bildet sich Eisensulfat, und SO₂-Verluste treten auf, und zwar wegen der sauerstoffhaltigen Atmosphäre.

3. Schwefelsaures Eisenoxyd hat eine größere Neigung als Eisenoxyd, sich an den Rohren des Abhitzekessels abzusetzen, wobei sich der Wärme-

. leitkoeffizient verringert und die Reinigung erschwert wird.

4. Infolge der Absorption des im Röstgas gebildeten SO₃ entsteht in der Waschstufe Schwefelsäure, die wegen der niedrigen Konzentration von unbedeutendem oder gar keinem Wert ist. In Fällen, in denen das Ausgangsmaterial Arsen enthält, geht das Arsen in die saure verdünnte Waschflüssigkeit über, die nur mit großen Schwierigkeiten von Arsen gereinigt werden kann und die sich dann aus gesundheitlichen Gründen nur unter Schwierigkeiten verwenden läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Wirbelschichtrösten von eisenhaltigen sulfidischen Erzen mit anschließender Nachverbrennung des im Röstgas enthaltenen elementaren Schwefels zu schaffen, bei dem die Bildung des unerwünschten SO₃ in dem gasförmigen Endprodrukt verhindert wird. Es soll weiterhin verhindert werden, daß dann, wenn man den Schwefel in den Röstgasen bereits vor dem Abgaskessel verbrennt, um die Fällung von Elementarschwefel in nachgeschalteten Gasreinigungsanlagen und Waschtürmen zu vermeiden, SO₃ und Sulfate gebildet werden, welche beschwerliche Ablagerungen im Abgaskessel verursachen.

Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Röstgase auf eine Temperatur unter 420° C abgekühlt werden, bevor die für die Nachverbrennung erforderlichen sauerstoffhaltigen Gase zugeführt werden. Dabei versteht es sich von selbst, daß die Röstgase vor der Nachverbrennung nicht auf eine Temperatur abgekühlt werden dürfen, die tiefer liegt als die Temperatur, bei welcher der Schwefelanteil des Röstgases sich niederzuschlagen beginnt.

Sind die Röstgase, bevor die für die Nachverbrennung erforderlichen sauerstoffhaltigen Gase zugeführt werden, auf eine Temperatur unter 420° C abgekühlt worden, kann der Schwefel verbrannt und die SO₃-Bildung als Folge der niedrigen Temperatur auf einen Minimalwert gehalten werden.

Beispiel

In einer Anlage zur Herstellung von 500 t Schwefelsäure je 24 Stunden wurde gemäß dem schwedischen Patent 204 002 ein arsenhaltiges Pyritkonzentrat geröstet. Nach dem Austritt aus dem Röstofen, bei dem es sich um einen Wirbelbettofen des BASF-Typs handelte, wurde das Gas in einem Abhitzekessel gekühlt, nachdem man das Rösterzeugnis in Wärmezyklonen abgetrennt hatte; danach wurde das Gas in einem Elektrofilter gereinigt. Die Luft zur Verbrennung von Elementarschwefel wurde in eine unmittelbar hinter den Wärmezyklonen, jedoch vor dem Abhitzekessel angeordnete Brennkammer eingeleitet.

Folgende Probleme traten auf:

1. Schwierigkeiten, das aus dem Abhitzekessel austretende Gas auf der Temperatur zu halten, die für die Funktion des Elektrofilters zulässig ist, wobei die Schwierigkeiten darauf zurückgingen, daß im Röstgas verbleibender Eisenoxydstaub die Rohrwandungen des Kessels in Mitleidenschaft zog, was zu einer starken Sulfatisierung des Eisenoxydes führte, wodurch sich wiederum

der Wärmeleitkoeffizient des Gases im Verhältnis zu den Rohrwandungen beträchtlich verringerte. Trotzdem man die Rohrwandungen starken und kontinuierlichen Luftstößen aussetzte, ließen sich die Absetzungen nicht entfernen.

2. Da das Gas, während es gekühlt wurde, den Temperaturbereich passierte, in welchem sich leicht SO₃ bildet, und gleichzeitig Eisen(III)-Oxyd anwesend war, ergab sich eine Menge saurer Waschfüssigkeit, welche etwa 4% der gesamten Schwefelsäureerzeugung ausmachte, d. h. 20 t pro Tag als 100°/oige Schwefelsäure gerechnet. Da praktisch der gesamte Arsenanteil in saurer Waschmittelflüssigkeit aufgelöst wurde, · sah man sich dem Problem gegenübergestellt, *5 für die besagte Säuremenge einen Ersatz zu finden. Die Anlage war darüber hinaus mit Vorrichtungen zur Rückgewinnung von Arsen aus Waschflüssigkeit versehen. Die Menge des wiedergewonnenen Arsens hängt unmittelbar davon ab, daß so wenig saure Waschflüssigkeit wie möglich gebildet wird.

Nach dem Umbau der Vorrichtung in der Weise, daß hinter dem Dampfkessel, jedoch vor dem Elektro- as filter eine Nachverbrennung von Elementarschwefel stattfand, traten die zuvor erwähnten Nachteile nicht mehr in Erscheinung. Nach dem Umbau wurde auch die Dampferzeugung erhöht, eine Schlag- bzw. Rüttelvorrichtung zur Reinigung des Dampfkessels war nicht mehr notwendig, im Abhitzekessel und im Elektrofilter abgetrennter Staub konnte mit Eisenoxyd vermischt werden, ohne daß sich dessen Qualitat unzulässig verschlechterte, und die Erzeugung verunreinigter und verdünnter saurer Waschflüssigkeit wurde verhindert. Außerdem konnte in der Gas-Waschstufe das im Pyrit anwesende Arsen in konzentrierter und fester Form fast lOC/oig abgetrennt werden. Der zurückgewonnene Staub besaß einen hohen Magnetitanteil und einen geringen Sulfatanteil; außerdem war er für die Handhabung und den Transport besser geeignet.

Natürlich hätte die Zufuhr von Luft auch hinter dem Elektrofilter erfolgen können, wo die Temperatür ebenfalls eine Verbrennung von Schwefeldampf gestattet, vorausgesetzt, daß der Elektrofilter für die Reinigung von Gasen mit einem so hohen SO₂-Anteil konstruiert ist.

Wenn gemäß Erfindung eine Nachverbrennung durchgeführt wird, besteht darüber hinaus weniger Notwendigkeit, die Rösterzeugnisse vor dem Abhitzekessel abzutrennen, weil infolge des vorhandenen niedrigen Sauerstoff-Teildruckes das Arsen durch die Trockengas-Reinigungsvorrichtung gedrückt wird, ohne daß sich Eisenarsenat bilden kann, und weil Arsentrioxyd bei den im Elektrofilter herrschenden Temperaturen in Gasform anwesend ist, wobei das Arsen in hohem Ausmaß zur Waschstufe überführt wird, in der Arsen aus der konzentrierten Säure gewonnen werden kann. Der im Abhitzekessel und im Elektrofilter anfallende Staub ist daher von Arsen verhältnismäßig frei.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Wirbelschichtrösten von eisenhaltigen sulfidischen Erzen, wobei das sulfidische Erz zunächst bei Temperaturen zwischen 700 bis 1100° C und niedrigem Sauerstoffpartialdruck ganz oder teilweise zu Magnetit geröstet wird, und anschließend eine Nachverbrennung des im Röstgas enthaltenen elementaren Schwefels bei erhöhtem Sauerstoffpartialdruck durch Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Röstgase auf eine Temperatur unter 420° C abgekühlt werden, bevor die für die Nachverbrennung erforderliehen sauerstoffhaltigen Gase zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röstgase in an sich bekannter Weise in einem Abhitzekessel auf eine Temperatur unter 420° C abgekühlt werden. zo

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sauerstoffhaltigen Gase dem Röstgas vor einem dem Abhitzekessel nachgeschalteten Elektrofilter zugeleitet werden.

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