DE1961900A1 - Verfahren zur chlorierenden Roestung bei niedrigen Temperaturen von in Roestprodukten vorhandenen Nichteisenmetallen und deren Auslaugen und Rueckgewinnung - Google Patents

Verfahren zur chlorierenden Roestung bei niedrigen Temperaturen von in Roestprodukten vorhandenen Nichteisenmetallen und deren Auslaugen und Rueckgewinnung

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Description

Bolideia Aktiebolag Stockholm / Schweden
Verfahren zur chlorierenden Röstung bei niedrigen Temperaturen von in Röstprodukten vorhandenen Mchteisenmetallen und deren Auslaugen und Rückgewinnung. .
Die Erfindung "betrifft ein "Verfahren zur chlorierenden Röstung "bei niedrigen Temperaturen von in Röstprodukten vorhandenen Nichteisenmetallen, die anschließend ausgelaugt und in "bekannter Weise zurückgewonnen werden. Es handelt sich dabei um die Tieftemperaturehlorierung "bzw. die chlorierende Röstung von Nichteisenmetallen, die in einem Röstgut vorhanden sind, das aus einem Eisensulfidröstungsprozeß stammt} das Verfahren soll die Möglichkeit schaffen, durch Auslaugen die chlorierten Nichteisenmetalle zurückzugewinnen, die in diesen Röstprodukten im chlorierten Zustand, vorhanden sind.
Die Tieftemperaturchlorierung odea? die chlorierende Röstung ist ein "bekanntes Verfahren zur G-qwinnung bzw. Wiederge- ; winnung von Metallen, wie Kupfer, Gold, Silber, Zink, Kobalt;, Nickel und Blei. Das -Verfahren wird auch dazu benutzt, Bisenrohstoffe zu reinigen, die zur Herstellung von Stahl aus
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solchen Stoffen dienen. Die Anforderungen, die heutzutage von .; der Eisenhüttenindustrie an die Qualität des für die Her- : stellung von Stahl benutzten Ausgangsmaterials bezüglich des ; Anteils an Fremdstoffen, welche in dem Material vorhanden sind, wachsen ständig. Beispiele solcher unerwünschter Fremd- ' stoffe" sind Kupfer, Arsen, Antimon, Schwefel, Zink, Kobalt, nickel, Wismut und Zinn,
Bekannt e Verfahren
Wenn sulfidisches Material nach bekannten Wirbelschichtröstverfahren geröstet wird, enthalten die Röstprodukte den größeren Anteil des in dem sulfidischen Material vorhandenen Arsens, Bleis, Zinns, Wismuts und Antimons und außerdem noch die gesamte Menge des Kupfers, Zinks, Hickels und Kobalts. Es ' sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, ein derartiges. Material von den unerwünschten Komponenten zu befreien. Es sind verschiedene Möglichkeiten der chlorierenden Röstung vorgeschlagen und ausprobiert worden. Eines dieser Verfahren umfaßt die chlorierende Röstung des Produktes mit anschließendem Auslaugen;; dieses Verfahren wird ged'oeh nur dann angewandt, wenn das Röstprodukt niedrige Anteile an Arsen und Blei enthält."Bei einem anderen Verfahren handelt es sich um die 'chlorierende Verflüchtigung, so, wie sie z.B, im schwedischen Patent Nr. 188 454 und dem französischen Patent ITr. 1 570 317 beschrieben ist. Dieses letztere Verfahren kann insbesondere als eine vorteilhafte Lösung des Problems angesehen werden.
Trotz der durch das oben genannte Verfahren erzielten Vorteile/ hat es sich unter bestimmten Umständen jals wünschenswert herausgestellt, bei Temperaturen zu ch3|orieren,die so niedrig sind, daß die lletallchloride nicht durch Verdampfung, sondern
i '
stattdessen dufch Auslaugen entfernt werden.
'!Die chlorierenden Verflüchtigungsverfahren sind.insbesondere -t zum Entfernen niedriger, unerwünschter Anteile an
Öfff2i/I3i2
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s metallen- in den Eisenrohmaterialien geeignet. Wenn es in erster Linie darum geht, Nichteisenmetalle wiederzugewinnen, ist häufig ein übliches chlorierendes Röstungsverfahren mit folgendem Auslaugen vorteilhafter, wobei insbesondere dann, wenn es erwünscht-ist, billige feste Ohlorierungsmittel zu verwenden, eine Chlorierung bei niedriger Temperatur vorzui ziehen ist, da die Rückstände des"Chlorierungsmittels in den j Röstprodukten bleiben und das Eisenmaterial verunreinigen, , wenn sie nicht durch Auslaugen entfernt werden können. Wenn ! in den Gasen Wasserdampf vorhanden ist, ist eine niedrigere Temperatur vorteilhaft, da dadurch die Gefahr der Hydrolyse der Chloride verringert wird. Als Folge der niedrigen Tempera-, tür ist es sogar möglich, in einem Wirbelschichtreaktor ein j Material zu behandeln, welches dazu neigt, bei den für das ; Verflüohtigungsverfahren benötigten hohen Temperaturen zusammenzusintern» Bei niedrigen Temperaturen sind außerdem die ; Anforderungen gering, die an das Material gestellt werden,, aus dem die Chlorierungseinriohtung hergestellt ist. Bei den am ι häufigsten angewandten chlorierenden Röstungsverfahren wird Natriumchlorid als Chlorierungsmittel benutzt. Das Verfahren wird im Prinzip so durchgeführt, daß die Röstprodukte, welche Nichteisenmetalle enthalten, mit etwa 1O# Natriumchlorid gemischt werden und dann bei etwa 550 QC in einem Etagenofen •geröstet werden. Um aus dem-Natriumchlorid Chlor für das Chlorierungsverfahren freizusetzen, ist es notwendig, das Natriumchlorid während des Behandlungsprozesses in dem Etagenofen zu sulfatieren, und zwar im wesentlichen gemäß der Formel
♦ NaCl
Chlorwasserstoff kann auch in Gegenwart von Dampf gebildet werden.
Das Verfahren setzt somit die sulfatierende Röstung der Pro-'dukte voraus. Das Sulfatieren von Natriumchlorid wird durch Vorhandensein von Fe2O, begünstigt, welches als Katalysator bei der Bildung von SO, wirkt. Damit Chlor und Chlorwasser-
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stoff in ausreichenden Mengen entstehen, ist es daher notwendig, daß das zugeführte Material eine "bestimmte minimale j Menge Schwefel enthält. Dieser Schwefel kann den Schwefel umfassen, der in den Röstprodukten nach dem Sulfidröstungsprozeß bleibt, oder er kann von dem Eisensulfid herstammen, das in einem dem Etagenofen zugeführten Material vorhanden ist.i Die für das Verfahren benötigte Wärme wird durch Verbrennen I' von Sulfidrückständen oder des dem Ofen zugeführten sulfidi- . , sehen Materials erzeugt. Es ist weiterhin eine zusätzliche Beheizung mit Gas oder Öl erforderlich, wobei zu diesem Zweck I beispielsweise G-as von einem Hochofen benutzbar ist. Da Arsen, Blei und Antimon in den ausgelaugten Produkten als j Verunreinigungen bleiben und außerdem den Auslaugungsprozeß erschweren, können Röstgüter, die einen höheren Anteil als etwa 0,08$ Arsen und etwa 0,40$ Blei enthalten, nicht durch ein chlorierendes Röstungsverfahren behandelt werden. Die Abgase des chlorierenden Röstungsverfahrens werden gewaschen,' -wobei Chlorwasserstoff und verflüchtigte Metallchloride, die -in der Waschlösung gelöst sind, der Auslaugungslösung züge- j führt werden können. Mach dem Auslau^ungsproze'ß findet sich -i das während des Chlorierungsverfahrens gebildete Natriumsulfat in der Auslaugungsflüssigkeit wieder. Das Natriumsulfat wird
üblicherweise als Glaubersalz oder kalziniertes Natriumsulfat wiedergewonnen, und zwar nach der Vakuumverdampfung und Kristallisierung und eventuellen Kalzinierung des Natriumsulfates. Es ist üblicherweise notwendig, das Natriumsulfat unter Berücksichtigung der Umgebund bzw. Umwelt in dieser »"/eise zurückzugewinnen. Es sind Vorschläge g'emacht worden, nach denen das Röstungsverfahren mit Chlorgas durchgeführt wird, wobei jedoch aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten Natriumchlorid vorzuziehen ist.
Allgemeine Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches sich unter Berücksichtigung der obigen Gesichtspunkte von den bekannten Verfahren in vorteilhafter . i-
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V/eise unterscheiden soll. Gemäß der Erfindung wird ein Röst-, produkt chloriert, das durch Röstung von Eisensulfid, vorzugsweise in einem Wirbelschichtofen, erhalten worden ist. Dieses ' RÖstungsve'rfahren kann als ein übliches oxydierendes Röstungsverfahren oder als ein eine Magnetitausbeute ergebendes Röstungsverfahren, so, wie es in dem schwedischen Patent Hr. 204 002 oder dem kanadischen Patent tir. 796 672 beschrieben ist, durchgeführt werden. Es ergeben sich besondere Vorteile dadurch, daß Material behandelt wird, welches gemäß diesen Patentschriften geröstet worden ist, da auf diese Weise Arsen, Antimon, V/i smut-, Zinn und Blei, welche, in nachteiliger. Weise-das Auslaugungsverfahren beeinflussen und gleichzeitig das Auslaugungsprodukt verunreinigen, praktisch ■ vollständig entfernt werden können. Wenn ein Röstungsverfahren so, wie es in den obengenannten Patentschriften e-rwahnt ist, durchgeführt wird, wird die Bildung von Kupfer- und Zinkferriten, welche ebenfalls schwer zu chlorieren sind, verhindert. G-emaß der Erfindung kann das Röstprodukt, wenn es dem Chlorierungsreaktor zugeführt wird, vollständig abgeröstet werden, wobei der zusätzliche Vorteil vorhanden ist, daß in dem Chlorierungsreaktor genau kontrollierbare Zustände erhalten werden können.
Wenn das Röstprodukt aus sehr feinen Kernern besteht, kann es vor dem Chlorierungsverfahren agglomeriert werden, wodurch bessere Auslaugungseigenschaften erhalten werden. Das Produkt kann agglomeriert werden, indem es gemäß dem belgischen Patent Hr. 43 777 und der schwedischen Patentanmeldung Hr. 13 972/68 gepreßt bzw. verdichtet wird.
Chlori eru-ngsmit t el
Als Chlorierungsmittel können Chloride von Alkali- oder Erdalkalimetallen, vorzugsweise natriumchlorid, benutzt werden. Dieses ist, allgemein betrachtet, das billigste Chlorierungsmittel. ,Vie bereits erwähnt, muß, wenn-natriumchlorid für den Chlorierungsprozeß verwendet wird, dieses sulfatiert werden,
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so daß Chlor und Chlorwasserstoff gemäß folgenden Reaktionsgleichungen entsteht:
2 IaCl + SC2 + O2 ^Fa3SO4 + Cl2 (1)
2 WaCl + SO2 + 1/2 O2 + H2O »- Fa2SO4 + 2 HCl (2)
2 FaCl + SO5 + 1/2 O2 -^Na2SO4 + Cl2 - (3)
2 NaCl + SO5 + H2O ^Na2SO4 + 2 HCl (4)
2 FaCl + H2SO4- »- Fa2SO4 + 2 HCl (5)
6 FaCl + Fe2(SO4),■+ 1.5 O2—^3 Fa2SO4 + Fe2O3 + 3 Cl2 (6)
6 FaCl + Fe2(SOj5 + 3 H2O :—^-.3 Fa2SO4 + Fe2O5 + 6 HCl (7)
Yfelche der aufgeführten Reaktionen am meisten geeignet ist, hängt von dem benutzten Sulfatiermittel und der möglichen Gegenwart von Wasser ab. Die G-esamtreaktionsformeln sind nur als .eine Darstellungsweise für die Gesamtreaktion angegeben, wobei" sie eine Anzahl von wesentlichen l'eilreaktionen enthalten, die von den thermodynaniisGhen Zuständen abhängig sind, welche in jedem einzelnen Fall herrschen.
Fatriumsulfat vvird bei all diesen Reaktionen gebildet und in der Auslaugungslösung wiedergefunden, r.us der es durch Tai'cuumverdampfung, Kristallisierung und Kalzinierung wiedergewonnen werden kann, vfie erwähnt, ist das Entfernen des Ifetriumsu-Lxats aus dem Abwasser häufig unter berücksichtigung der Uiii erforderlich.
Das geröstete Msensulfid wird als ein Röstprodukt dem Röstverfahren entnommen, -.voraus es einem Chlorierungsreaktor zugeführt wird, der die Form eines V/irbelschichtreaktors hat und in vorteilhafter v/eise aus ^tahl bestehen kann, -fie 2euiperH.tur wird zwischen 300 und 6OC 0C, vorzugsweise in der Hähe von 550 0C, gehalten.
Das Chlorierungsmittel, vorzugsweise Fatriumehlorid, wird dem Chlorierungsreaktor in suspendierter Form in dem die Wirbel-
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schicht, erzeugenden G-as oder in einem getrennten Gasstrom zugeführt, der vorzugsweise aus Luft, Abgasen von der Schwefelsäureherstellung oder Röstgasen aus SuIfidröstung sprozessen bestehen kann. Alternativ kann die Korngrößenverteilung des Katriumchlorids, welches dem Ofenbett zugeführt wird, so sein, daß es in dem Bett für eine Zeitdauer gehalten wird, welche ausreicht, eine Reaktion mit dem Sulfatiermittel zu ermöglichen. Eine geeignete Korngrößenverteilung kann durch Agglomeration oder Zusammenpressen von feinkörnigem Natriumchlorid erhalten werden, indem dieses beispielsweise zwischen Walzen verdichtet bzw. zusammengedrückt wird. Es ist auch erforderlich, dem Chlorierungsreaktor eine ausreichende Menge eines Sulfatierungsmittels zuzuführen, mit dessen Hilfe Chlor oder Chlorwasserstoff für die Chlorierungsreaktion freigesetzt werden kann. G-emäß den Formeln 1-7 werden als Sulfatierungsmittel Schwefeldioxyd (Formeln 1 und 2), Schwefeltrioxyd (Formeln 3 und 4), Schwefelsäure (Formel 5) und Eisensulfat (Formeln 6 und 7) benutzt. Das Schwefeldioxyd kann vorzugsweise zusammen mit Luft in der Form von Röstgasen, vorzugsweise als das die Wirbelschicht erzeugende Gras bzw. vVir'uelschichtträgermedium, zugeführt werden. Schwefelsäure und Schwefeltrioxyd werden vorzugsweise in verdampftem Zustand zugesetzt, und zwar entweder oberhalb oder unterhalb des Ofenrostes. Eisensuifat kann in Q-ranulatform oder suspendiert in' einem GJ-as zugesetzt werden, welches auch das V/lrbelschichtträgermedium umfassen kann. . . -
Die Temperatur in dem Ohlorierun^sreaktor wird dadurch gesteuert bz,v. kontrolliert, daß die Temperatur des zugeführt en gerösteten Llaterials und der dem Chlorierungsreaktor zu^e- · leiteten Luft eingestellt bzw. reguliert wird. Das eintretende Material, das im heißen Zustand aus dem Röstofen entnommen werden kann, kann in einem Zwischenreaktor abgekühlt werden, in welchem das Llaterial auch weiter abgeröstet werden kann» Das Abkühlen kann dadurch erfolgen, daß Wasser auf das Katerial gesprüht wird oder indem ein kälteres Material zuge-
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setzt wird oder mittels indirekter Kühlung. Zusätzlich' zu. der Abhängigkeit von der Temperatur des dem Reaktor zugeführten Materials ist die Temperatur des Chlorierungsreaktors auch noch von den im Reaktor stattfindenden exothermischen Reaktionen abhängig. So kann die Oxydation des Magnetits und kleinerer Sulfidrückstände zur f/ärmever sorgung beitragen, so daß es in fcinem solchen lall möglich ist, ein praktisch kaltes Material dem Chlorierungsreaktor zuzuführen. Wenn es notwendig' ist, dem Reaktor zusätzliche Wärme zuzuführen,-wenn beispiels- ! weise große Mengen an kaltem Material, welches chloriert wer- j den soll, zugesetzt werden, wobei dieses Material nicht in der j lage ist, eine ausreichende Oxydationswärme zu ergeben, kann die notwendige Wärme vorzugsweise in Form von heißen Rost- j gasen zugeführt werden,die gleichzeitig dazu benutzt werden können, dem Reaktor verdampfte Schwefelsäure 'und Chlorierungsnittel zuzuführen» Es ist auch möglich, zur Verdampfung-von | Schwefelsäure heiße Luft oder heiße Abgase zu benutzen.und ,'dem Prozeß Wärme zuzuführen.
Als Chlorierungsmittel wird in erster Linie Natriumchlorid ; verwendet, obwohl auch Kaliumchlorid oder Magnesiumchlorid ver*· wendet werden können. Kaliumchlorid und .Magnesiumchlorid sind .jedoch üblicherweise zu teuer, um ihren Einsatz attraktiv zu machen. Kalziumchlorid ist ebenfalls als Chlorierungsmittel denkbar, wobei jedoch dieses Chlorid infolge der Bildung von Gips während des Auslaugungsprozesses und infolge der Verunreinigung des Auslaugungsrückstandes durch Abscheidung des Gipses weniger geeignet ist. .
Die Erfindung wird nunmehr in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wiedergibt, näher beschrieben. ■ .
Ein Röstreaktor 1, dem ein Sauerstoff enthaltendes, eine Wirbelschicht erzeugendes Medium bei 2 zugeführt wird, wird ,'* bei 3 mit dem zu röstenden Material beschickt. Dieses Material kann vorzugsweise mit oxydhaltigem Material gemischtes
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sulfidisches Material sein, welches in dem Reaktor in üblicher 'Weise oder derart geröstet wird, daß Magnetit erhalten wird.
• Die Röstgase werden aus dem. Reaktor entfernt und durch eine
• Leitung 4 einem Zyklon 5 zugeführt, in welchem mitgeführte Röstprodukte abgeschieden werden, bevor die Röstgase durch die Leitung 6 abgeführt werden. Die gesamten zurückbleibenden Röstgüter werden aus dem Zyklon durch die Leitung 7 zurückgeführt. Die Rostguter werden dann aus dem Reaktor durch die Leitung 8 und möglicherweise auch aus dem Zyklon 5 durch die Leitung 9 einem Ohlorierungsreaktor 10 zugeführt. Die Röstgüter können dann gekühlt und/oder zusätzlich entschwefelt werden und vorzugsweise auch in der schematisch dargestellten Torrichtung 11 verdichtet bzw. zusammengepreßt werden. Der Chlorierungsreaktor kann auch bei 12 mit einem weiteren Material beschickt werden, das chloriert werden soll. Als Chlorierungsmittel wird beispielsweise Natriumchlorid benutzt, das durch die Leitung 13 einer, eine Suspension erzeugenden Einrichtung 14- zugeführt wird, in der das Chlorierungsmittel mit einem durch die Leitung 15 zugeführten Trägergas suspendiert wird, bevor die Suspension durch die Leitung 16, 18 dem Chlorierungsreaktor zugeführt wird, wobei die Suspension ge- ■ gebenenfalls vor dem Eintritt in den Reaktor und dem Durchströmen des Ofenrostes 19 niit einem weiteren durch die Leitung 17 zugeführten Wirbelschichtträgergas zugeführt wird. Schwefelsäure oder SQ.* wird über die Leitung 20 einem Verdampfer 21 zugeführt, der bei 22 mit Wärme versorgt wird. Die verdampfte Schwefelsäure oder Schwefeltrioxyd wird dem Chlorierungsreaktor durch die Leitung 23 zugeführt.
Nach Beendigung des Chlorierungsprozesses bzw. des chlorierenden Röstungsprozesses v/erden die Röstgase durch die Leitung einem Zyklon 25 zugeführt, in dem die mitgeführten Röstprodukte abgeschieden werden. Die von den mitgeführten Produkten befreiten Röstgase -werden durch die Leitung 26 einer Einrichtung zugeführt, in der restliches Chlorierungsmittel und •möglicherweise mitgeführte Chloride durch Entwässerung.abgetrennt werden. Die saure Waschlösung kann dann derAuslau-
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gungseinrichtung zugeführt werden. Die abgeschiedenen mitgeführten Restprodukte können entweder durch die leitung 27 dem Chlorierungsreaktor oder durch die Leitung 28 direkt der Auslaugung-seinrichtung zugeführt werden. Röstprodukte werden auch direkt aus dem Chlorierungsreaktor 10 durch die Leitung der Auslaugungseinrichtung zugeführt.
Vorteile
1. Ein Wirbelschichtreaktor ist als Behandlungseinheit einem Etagenofen in jeder Hinsicht überlegen, so daß-demzufolge der Versuch unternommen worden ist, solche Reaktoren für die chlorierende Röstung bzw. Chlorierungsverfahren zu verwenden. Diese Versuche haben sich jedoch bisher nicht als erfolgreich herausgestellt. 7/enn jedoch das Verfahren in der erfindungsgemäßen Y/eise dui'chgeführt wird, hat es sich überraschenderweise als möglich herausgestellt, die chlorierende Röstung bzw. das Chlorierungsverfahren in einem Wirbelschichtofen durchzuführen.
2. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung v/ird eine beträchtlich kleinere Menge an Chlorierungsmittel und Sulfatiermittel benötigt als es bei bekannten Verfahren der Fall ist, bei denen eine sulfatierende Röstung durchgeführt wird, insbesondere dann, wenn diese in einem Etagenofen erfolgt. Der verringerte Verbrauch an Natriumchloridsetzt außerdem das Ausmaß herab, mit welchem das Material für Klebrigkeit anfällig ist. Das Verfahren kann in der Praxis auch mit einem beträchtlich verringertem Wärme- f· verbrauch durchgeführt werden, so daß in der Menrzahl der Fälle eine zusätzliche Beheizung überflüssig ist.
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Claims (5)

Patentansprüche
1. Verfahren zur chlorierenden Röstung "bei niedrigen Temperaturen von in Röstprodukten vorhandenen Nichteisenmetallen,
di'e anschließend ausgelaugt und in "bekannter V/eise zurückgewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Röstgut einem Yiirbelschichtreaktor zugeführt wird, dem gleichzeitig, vorzugsweise in einem Grasstrom suspendierte Alkalioder Erdalkalimetalle zugesetzt werden, und daß die gasförmigen Chlorverbindungen von den Chloriden getrennt werden, wenn die Chloride mit Schwefelverbindungen in Reaktion treten, die dem Ofen bzw. Reaktor in Gasform oder in suspendierter Form zugeführt werden und aus Schwefeldioxyd, Schwefeltrioxyd oder Sulfaten bestehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Röstgut einem Eisensulfidröstungsverfahren entnommen und dem »irbelsohichtreaktor im heißen Zustand zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Röstgut auf eine für die chlorierende Röstung, geeignete Temperatur abgekühlt und vorzugsweise in die For.ι von größeren Agglomerat en gepreßt .wird, bevor es dem ChIorierungsreaktor zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ar.opr.iche 1 bis 3, dadurch ^kennzeichne-,;, ü^i Wärme zugeführt v.ird, vorzugsweise mittels heißer Rpuchgase -oder mittels Heißluft.
5. Verfahren nach einem der Ansprache 1 bis 4, dadurch, gekennzeichnet, daß das Röstgut mittels dem Wirbelschichtträgermedium zugesetzten Hatriumclilorids chloriert wird, und daß verdampftes Schwefeltrioxyd oder verdampfte Schwefelsäure unterhalb oder oberhalb des Ofenrostes zugeführt wird.
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.6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Schwefelsäure mittels Rauch- bzw. Abgasen verdampft wird.
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ORIGINAL INSPECTED
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