DE1783106C2 - Verfahren zum einstufigen Wirbelschichtrösten von eisenhaltigen sulfidischen Erzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren ram einstufigen Wirbelschichtrösten von eisenhaltigen sulfidischen Erzen, vorzugsweise von Pyriten, in einer Gas-Feststoff-Suspension, bei dem das sulfidische Erz mit sauerstoffhaltiger. Gasen geröstet wird und entstehende Abbrände von den Röstgasen getrennt werden, wobei zunächst das Rösten bei einer solchen Temperatur und mit einer solchen Menge sauerstoffhaltiger Röstgase erfolgt, daß die Abbrände im wesentlichen als Magnetit vorliegen und etwas Schwefel sublimiert, und wobei nach erfolgter Abtrennung der Abbrände ohne gleichzeitige Kondensation von Schwefel der Sauerstoff-Partialdruck in den warmen Röstgasen derart erhöht wird, daß eine vollständige Verbren nung des Schwefels in den Röstgasen in Abwesenheit der Abbrände erfolgt, nach Patent 1 132 942.

Der Vorteil des Verfahrens nach dem Haupipateiu liegt darin, daß die Abtrennung der Abbrände unter Bedingungen erfolgt, die eine Kondensation von Schwefel ausschließt, und daß erst nach dem Abtrennen der Abbrände der Sauerstoff-Partialdruck erhöht wird, um in Abwesenheit der Abbrände eine vollstän dige Verbrennung des Schwefels zu bewirken. Die Abbrände liegen hierbei als Magnetit vor, der nahezu frei von Schwefel ist und sich daher bei der Eisen- und Stahlerzeugung hervorragend eignet.

Das gemeinsame Rösten von Schwefelkies und hämatitischem Material in einer Wirbelschicht ist aus der französischen Patentschrift 1 386 124 grundsätzlich bekannt. Es handelt sich dabei jedoch um ein Verfahren, bei dem die Absicht besteht, gleichzeitig mit dem Rösten zu Magnetit das nachteilige Vorhandensein von Elementarschwefel in den Röstgasen zu vermeiden. Es wurde jedoch gefunden, daß das Rösten unter im wesentlichen vollständiger Magnetitbildung ohne die Entstehung von Elementarschwefel nicht durchgeführt werden kann, was ebenfalls beim Studium der thermodynamischen Gleichgewichtsbedingungen festgestellt werden kann. Wenn man nun bei der Durchführung des in der französischen Patentschrift 1 386 124 erwähnten Verfahrens trotz eines höheren Sauerstoff-Partialdrucks als desjenigen, der die Magnetitbildung erlaubt, einen gewissen Anteil an Magnetit — gemäß dieser Vorveröffentlichung etwas mehr als 50% des im gesamten Feststoffrückstand der Reaktion enthaltenen Eisens — erhalten hat, so muß dies auf folgendes Verhältnis zurückzuführen sein. An der Oberfläche der verhältnismäßig großen Körner des zu röstenden Materials findet ein oxydierendes Rösten statt, während die Verbrennung im Inneren der Körner unvollständig ist, so daß man eine gewisse Mange Magnetit in einem in der Gasphase im übrigen ganz oxydierenden Milieu erhält.

Nachdem der erhaltene Magnetitgehalt derart niedrig ist, wie oben angegeben, ist eine magnetitische Abscheidung des Materials wirtschaftlich kaum vertretbar.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, ein S Verfahren zu schaffen, welches ein gemeinsames Rösten von Schwefelkies und oxydischem Material umfaßt, um ein Produkt zu erhalten, das nahezu vollständig aus Magnetit besteht, weiches in wirtschaftlich günstiger Weise magnetisch angereichert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß beim Rösten der sulfidischen Erze Eisenoxydmaterialien 2. B. hämatitische Abbrände, zugesetzt werden, und daß eine solche Menge sauerstoffhaltiger Gase zugeführt wird, daß in den Gasen enthaltner Sauerstoff und von den zugesetzten Eisenoxydmaterialien abgegebener Sauerstoff zu einem praktisch vollständigen Abrösten uer eisenhaltigen sulfidischen Erze führt unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines solchen Anteils an Elementarschwefel in den gebildeten Röstgasen, daß das thermodynamische Gleichgewicht für die Magnetitbildung erhalten bleibt.

Da der entstandene Schwefel sich durch Nachverbrennung entfernen läßt, bestehen hinsichilich des Schwefelverlustes bei der Gaswäsche keine besonderen Schwierigkeiten. Die Abtrennung von Arsen, Antimon, Blei und Zinn verläuft im Falle des erfindungsgemäfη Verfahrens unter den überwiegend reduzitrenden Verhältnissen ^rheblich leichter als im Falle der bekannten Verfahren, die zum Abtrennen der erwähnten Stoffe als Mehrstufen-Verfahren durchgeführt werden müssen.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Frwärmung kalten Mangetits eignet, onne daß die Gefahr besteht, daß das Material bei der Erwärmung zu Hämatit oxydiert. Wie bereits im Hpuptpatent erwähnt ist, lassen sich Metalle, z. B. Kupfer und Zink, leicher chlorieren oder auslaugen, weil beim Rösten unter reduzierenden Verhältnissen die Ferritbildung unterdrückt wird.

Wie Untersuchungen ergeben haben, wird im allgemeinen schon bei einem geringen Überschreiten der für die Mangentitbilduflg berechneten Sauerstoffmenge die Laugbarkeit des Produktes sehr stark verschlechtert. Da bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch die Abbrände vor der Verbrennung des Elementarschwefels aus den Rost- ro gasen abgeschieden werden, ist die Gefahr gering, daß SO., durch katalytische Einwirkung von Fe₂O., entsteht. SO., bildet nämlich bei der Gaswäsche Waschsäure und stellt somit einen Verlust dar.

Als hämatitisches Material kann man ein Hämatitkonzentrat zusetzen, vor allem aber lassen sich mit großem Vorteil hämatitische Kiesabbrände von anderen Röstvorgängen verwenden, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in ein magnetitisches Röstgut umgewandelt werden, das infolge der nach dem Verfahren vorgesehenen Nachverbrennung im wesentlichen frei von Schwefel und daher für die Eisenerzeugung besonders geeignet ist. Außerdem enthalten hämatitische Kiesabbrände oft Arsen, das beim Rösten zu Mangetit zusammen mit dem Röstgas entweicht.

Durch die Möglichkeit, in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Weise hämatitische Kiesabbrände zusammen mit Schwefelkieskonzentrat zu rösten, werden die Abbrände nicht nur in ein erwünschtes magnetitisches Rösterzeugnis umgewandelt, sondern lassen sich durch Trocknen und Erwärmen zur direkten Weiterbehandlung vorbereiten. Beim Rösten gemäß der Erfindung können die hämatitischen Abbrände in praktisch beliebiger Menge bis zu der Grenze zugesetzt werden, bei welcher Jie exothermische Rös' eaktion aufhört, selbst versorgend zu sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat schließlich den Vorteil, daß der Sauerstoffanteil der oxydischen Materialien als Oxydationsmittel herangezogen wird, so daß die Zufuhr von Sauerstoff entsprechend gedrosselt werden kann und die aus dem Röstofen austretenden Gase einen höheren SO₂-Anteil aufweisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren verläuft unter therniodvnamischem Gleichgewicht. Beim Rösten von feinkörnigem Pyrit, beispielsweise eines Flotationskon7entrates, wird das Gleichgewicht sehr schnell hergestellt, jedoch ist die Verweiizeit im Ofen kurz, da das Röstgut zum größeren Teil als Schwebestoff mit den heißen Röstgasen aus dem Ofen entfernt wird. Auf der anderen Seite wird beim Rösten eines grobkörnigen Materials, beispielsweise eines Materials mit einer Teilchengröße bis zu 5 mm Durchmesser, das Gleichgewicht langsamer hergestellt, jedoch verbleibt da·; Material für eine längere Zeit im Ofen, da es in erster Linie aus der Wirbelschicht heraus abgeleitet wird.

Da bei der Nachverbrennung des Schwefels auch Arsen weitgehend entfernt wird, können gemäß der Erfindung den sulfidischen Erzen arsenhaltige hämatitische Abbrände und/oder andere arsenhaltige oxydische Materialien zugesetzt werden.

Gemäß Erfindung kann vorgesehen sein, daß die hämatitischen Abbrände mit den eisenhaltigen sulfidischen Eirzen vermischt werden und das Gemisch in trockenem oder wäßrigem Zustand in den Röstofen eingeführt wird.

Zum erfindungsgemäßen Rösten können die hämatitischen Abbrände in trockenem oder wäßrigem Zustand auch getrennt von den sulfidischen Erzen in den Röstofen eingegeben werden.

Eine wesentliche Einsparung an Wärmeenergie kann man gemäß der Erfindung dadurch erzielen, daß die hämatitischen Abbrände in heißem Zustand in den Röstofen eingegeben werden.

Im einzelnen kann gemäß der Erfindung vorgesehen sein, daß ein größerer Anteil der Abbrände aus den heißen Röstgasen abgetrennt wird, während Temperatur und Sauerstoff-Partialdruck unverändert bleiben.

Wie bereits im Hauptpatent erwähnt, kann auch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, daß nach dem Abtrennen eines wesentlichen Teiles der Abbrände der Sauerstoff-Parialdruck erhöht wird, indem man oberhalb oder außerhalb des Ofenraumes Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas in die Röstgase einbläst, um in Abwesenheit der Abbrände eine Oxydation von elementarem Schwefel, Arsen und Verbindungen davon zu bewirken.

Beim Rösten eines feinkörnign Flotationskonzentrates werden die Abbrände normalerweise außerhalb des Ofens in einem Wärmeabscheider, z. B. einem Wärmezyklon, aus den heißen Röstgasen abgetrennt. Nicht zurückgehaltene Staubabbrände können in

Gaswäschern oder Elcktrofiltern abgelagert und gegebenenfalls zur erneuten Behandlung in die Wirbelschicht des Ofens zurückgeleitet werden.

Beim Rösten eines grobkörnigen Sulfiderzes werden die Abbrände im allgemeinen im Ofenraum abgetrennt und aus der Wirbelschicht abgeleitet. Die Gase, die sich über der Wirbelschicht befinden und den Ofen verlasseu, enthalten Elementarschwefel und meist auch Arsen. Die Verbrennung dieser Elemente erfolgt im oberen Abschnitt des Ofenraumes oder in einer besonderen, mit dem Ofen verbundenen Brennkammer. Aufgesammelte Staubabbrände können vorzugsweise in zusammengeballter Form zur Wirbelschicht zurückgehet werden.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Vorteile lassen sich in folgenden Punkten zusammenfassen:

1. Hämatitische Abbrände können praktisch ohne zusätzliche Arbeiten und Apparaturen durch gemeinsames Rösten mit eisenhaltigen Schwefelmineralien in magnetitische Abbrände umgewandelt werden. Da das geröstete Material als Magnetit vorliegt, kann eine magnetische Anreicherung desselben vorgenommen werden.

2. Da mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Arsen weitgehend entfernt wird, kann auch ein arsenhaltiges hämatitisches Röslerzeugnis verarbeitet werden, das durch seinen Arsengehalt an sich als Rohstoff für die Eisenerzeugung ungeeignet ist.

3. Beim gemeinsamen Rösten von eisenhaltigen sulfidischen Erzen mit hämatitischen Abbränden kann man durch Änderung des Mengenverhältnisses eine Regelung der Rösttemperatur vornehmen und aus den hämatitischen Abbränden gleichzeitig ein zur weiteren Behandlung, z. B. Reduktion, in gewünschter Weise getrocknetes und vorgewärmtes magnetitisches Rösterzeugnis erhalten.

4. Die heißen Abbrände lassen sich einer unmittelbaren Raffinierung unterwerfen, z. B. einer chlorierenden Verflüchtigung von zur Eisenherstellung nicht erwünschten Elementen, wie Kupfer, Blei, Zink, Arsenresten und Schwefel.

5. Falls das Röstgut in eisenmetallurgischer Hinsicht unerwünschte Metalle, z. B. Kupfer und Zink, enthalten sollte oder man solche Metalle zu gewinnen wünscht, so erhält man sie beim Rösten gemäß der Erfindung in einer Verbindung, die eine sich .!schließende Raffinierung erleichtert, z. B. durdi Auslaugen oder chlorierende Verflüchtigung. Eine Bildung von Ferriten, z. B. von Kupfer und Zink, tritt bei dem magnetitbildenden Rösten nur in ganz geringem Umfang auf.

6. Aus hämatitischen Abbränden und eisenhaltigen Schwefelmineralien verschiedener chemischer Zusammensetzung läßt sich ein gleichmäßiges Röstprodukt einheitlicher Zusammensetzung gewinnen.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum einstufigen Wirbelschichtrösten von eisenhaltigen sulfidischen Erzen, vorzugsweise von Pyriten, in einer Gas-Feststoff-Suspension, bei dem das sulfidische Erz mit sauerstoffhaltigen Gasen geröstet und entstehende Abbrände von den Röstgasen getrennt werden, wobei zunächst das Rösten bei einer iolchen Temperatur und mit einer solchen Menge sauerstoffhaltiger Röstgase erfolgt, daß die Abbrände im wesentlichen als Magnetit vorliegen und etwas Schwefel sublimiert, und wobei nach erfolgter Abtrennung der Abbrände ohne gleichzeitige Kondensation von Schwefel der Sauerstoff-Partialdrucii in den warmen Röstgasen derart erhöht wird, daß eine vollständige Verbrennung des Schwefels in den Röstgasen in Abwesenheit der Abbrände erfolgt, nach Patent 1 132 942, da- ao durch gekennzeichnet, daß beim Rösten der sulfidischen Erze Eisenoxydmaterialien, z. B. hämatitisehe Abbrände, zugesetzt κ erden und daß eine solche Menge sauerstoffhaltiger Gase zugeführt wird, daß in den Gasen enthaltener »5 Sauerstoff und \on den zugesetzten Eisenoxydmaterialien abgegebener Sauerstoff zu einem praktisch %'ollständigen Abrösten der eisenhaltigen sulfidischen Erze führt unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines solchen Anteils an EIenentar-Schwefel in den gebildeten Röstgasen, daß das thermodynamische Gleichgewicht für die Magnetitbildung erhalten bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den sulfidischen E:rzen arsenhaltige hämatitische Abbrände und oder andere arsenhaltige oxydische Materialien zugesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hämatitischen Abbrände mit den eisenhaltigen sulfidischen Erzen vermischt werden und das Gemisch in trockenem oder wäßrigem Zustand in den Röstofen eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 unu 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hämatitischen Abbrände in trockenem oder wäßrigem Zustand getrennt von den sulfidischen Erzen in den Röstofen eingegeben werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis. 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hämatitischen Abbrände in heißem Zustand in den Röstofen eingegeben werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein größerer Anteil der Abbrande aus den heißen Röstgasen abgetrennt wird, während Temperatur und Sauerstoff-Partialdruck unverändert bleiben.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abtrennen eines wesentlichen Teiles der Abbrände der Sauerstoff-Partialdruck erhöht wird, indem man innerhalb oder außerhalb des Ofenraumes Sauerstoff oder ein saucrstoffhaltiges Gas in die Röstgase einbläst.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Abtrennen des Hauptanteils der Abbrände in den Röstgasen verbleibenden Staubabbrände abgetrennt, aufgesammelt und zur Wirbelschicht des Röstofens zuruckgeleitet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptanteil der Abbrände innerhalb des Ofenraumes abgetrennt und aus der Wirbelschicht abgeleitet wird, die von den Röstgasen mitgeführten Staubabbrände dagegea außerhalb des Ofenraumes abgetrennt und zur Wirbelschicht zurückgeleitet werden.