DE2006945A1

DE2006945A1 - Cyclone refining of iron sulphide ores and concentrates

Info

Publication number: DE2006945A1
Application number: DE19702006945
Authority: DE
Inventors: Lothar Dr Ing 6000 Bergen Enkheim Maelzer Carl August Dipl Ing 6000 Frankfurt Reh
Original assignee: Metallgesellschaft AG, 6000 Frank fürt, Deutsche Babcock & Wilcox AG, 4200 Oberhausen
Priority date: 1970-02-16
Filing date: 1970-02-16
Publication date: 1971-09-02

Abstract

Iron pyrites is concd. and undesirable trace elements removed by treatment in a cyclone furnace. The dry finely ground material is blown in tangentially by pre-heated air, and secondary air, enriched with oxygen, is blown in separately. The sulphide is oxidised to produce SO2 and this and the trace elements such as Zn, Pb and As are drawn off as waste gas.

Description

Verfahren zur pyrometallurigschen Behandlung von sulfidischen Eisenerzen oder Eisenerzkonzentraten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pyrometallurgisohen Behandlung von sulfidisohen Eisenerzen oder Eisenerzkonzentraten mittels sauerstoffreicher Gase. Process for the pyrometalluric treatment of sulphidic iron ores or iron ore concentrates The invention relates to a method for pyrometallurgisohen Treatment of sulphidic iron ores or iron ore concentrates using oxygen-rich ones Gases.

PUr die Aufarbeitung von sulfidisohen Eisenerzen oder Eisenerzkonzentraten ist eine Vielzahl von Vorschlägen unterbreitet worden, die sich der unterschiedlichsten Verfahrenskategorien bedienen. Im Vordergrund stehen Röst-Verfahren; die in Etagenöfen oder ein- oder zweistufigen Wirbelschichtöfen durchgeführt werden und die zu Schwefeldioxid und Eisenoxid führen (vgl. z.B. deutsche Patentschriften 1 123 686, 938 544t 1 04 493, 1 046 080 und 1 132 942).For the processing of sulphidic iron ores or iron ore concentrates A large number of proposals have been made, each of which is very diverse Operate process categories. The focus is on roasting processes; those in deck ovens or one- or two-stage fluidized bed ovens and the sulfur dioxide and iron oxide (see e.g. German patents 1 123 686, 938 544t 1 04 493, 1 046 080 and 1 132 942).

Bei einer anderen Verfahrensgruppe werden Flotationspyrite mit vorge ärmter Luft nach der Gleichung oder aber mit heißen sauerstofffreien Brennerabgaßen nach der Gleichung umgesetzt Die das Eisen enthaltende Schmelze, im vorliegenden Fall der Eisenstein, wird gegebenenfalls von der Schlacke befreit und in einer Polgebehandlung weiterverarbeitet (deutsche Patentschrift 886 390, DLS 1 205 503).In another group of processes, flotation pyrites are made with preheated air according to the equation or with hot, oxygen-free burner exhausts according to the equation implemented The melt containing the iron, in the present case the iron stone, is optionally freed from the slag and further processed in a pile treatment (German patent specification 886 390, DLS 1 205 503).

In neuerer Zeit haben die in der Feuerungstechnik gebräuchlichen Zyklonfeuerungen Bingang in die Nichteisenmetallurgie gefunden und zur Verarbeitung von Kupfer und polymetallischen Konzentraten Bedeutung erlangt (vgl. I.A. Onajew, zyklon schmelzen von Kupfer- und polymetallischen Konzentraten", Neue Hütte 10 (1965) 8. 210). Bei den zum sogenannten Zyklonschmelzen benutzten Zyklonkammern wird die Luft mit großer Geschwindigkeit tangential eingeblasen, so daß ein rotierender Wirbel entateht. Die in die Zyklonkammer eingeführten Brennstoff- oder Erzkonzentratteilchen werden vom Wirbel erfaßt, verbrannt oder geschmolzen und gegen die Wand geschleudert. Das dabei gebildete Schmelzprodukt gelangt in den Sammelherd, in dem Stein von Schlacke getrennt wird. Die Aufarbeitung der Reaktionsgase erfolgt in der üblichen Weiae, z.B. zur Produktion von Schwefelsäure.In more recent times, the cyclone firing systems commonly used in firing technology have Bingang found in non-ferrous metallurgy and for processing copper and polymetallic concentrates gained importance (see I.A. Onajew, zyklon schmelzen of copper and polymetallic concentrates ", Neue Hütte 10 (1965) 8. 210) In the cyclone chambers used for so-called cyclone melting, the air becomes large Velocity blown in tangentially so that a rotating vortex ensues. The fuel or ore concentrate particles introduced into the cyclone chamber will caught in the vortex, burned or melted and thrown against the wall. That The melt product formed in the process ends up in the collection center, in the stone of slag is separated. The reaction gases are worked up in the usual way e.g. for the production of sulfuric acid.

Im Zusammenhang mit einer speziell auegebildeten zyklonkammer zur pyrometallurgischen Behandlung von zerkleinerten Erzen, Erzkonzentraten und dergleichen ist vorgeschlagen, Erze oder Erzkonzentrate in grobe oder feine Fraktionen aufgeteilt an verschiedenen Stellen der Zyklonkanier aufsugeben (DAS 1 161 033). Dadurch sollen die Ausbeute in Form der Schmelze größer sowie zugeführte Brennstoffe und Erze sehr gut entzündet werden.In connection with a specially formed cyclone chamber for pyrometallurgical treatment of crushed ores, ore concentrates and the like it is proposed to split ores or ore concentrates into coarse or fine fractions give up at various points on the cyclone canoe (DAS 1 161 033). This is supposed to the yield in the form of the melt is greater and the fuels and ores supplied are much greater be well ignited.

Es wurde nun gefunden, daß sich die in der Feuerungstechnik und in der Metallurgie der Nichteisenmetalle bekannten Zyklonkammern zur pyrometallurgischen Behandlung von sulfidischen Eisenerzen oder Eisenerzkonzentraten mittels sauerstoffhaltiger Gase unter Bildung einer das Eisen enthaltenden Schmelze, Schwefeldioxid und gegebenenfalls flüchtiger NE-Metalle bzw. NE-Metallverbindungen bei Temperaturen von mindestens 11000 C eignen, wenn gemäß der Erfindung die Eisenerze oder Eisenzerkonzentrate an mehreren Stellen jeweils in Richtung einer Tangente oder Sekante in eine mit Wasserverdampfung bei mindestens 10 at Druck gekühlten Zyklonkammer 5 mit annähernd horizontaler Achse eingeführt und mit sauerstoffreichen Gasen und ohne oder nur geringem Zusatz von Brennstoff derart umgesetzt werden, daß ein Stein mit einem durchschnittlichen Atomverhältnis von Fe s S wie 1 t (0,70 - 0,90) entsteht.It has now been found that those in combustion technology and in the metallurgy of the non-ferrous metals known cyclone chambers for pyrometallurgical Treatment of sulphidic iron ores or iron ore concentrates using oxygenated ones Gases with the formation of a melt containing the iron, sulfur dioxide and optionally volatile non-ferrous metals or non-ferrous metal compounds at temperatures of at least 11000 C are suitable if, according to the invention, the iron ores or iron concentrates on several Place each in the direction of a tangent or secant in a cyclone chamber cooled with water evaporation at a pressure of at least 10 atm 5 introduced with an approximately horizontal axis and with oxygen-rich gases and can be implemented with little or no addition of fuel in such a way that a stone with an average atomic ratio of Fe s S such as 1 t (0.70-0.90).

Besonders geeignete sauerstoffreiche Gase sind solche mit mindestens 30 *, vorzugsweise solche mit 40 bis 60 *,Sauerstoffgehalt.Particularly suitable oxygen-rich gases are those with at least 30 *, preferably those with 40 to 60 *, oxygen content.

Die Zyklonkammer mit horizontaler oder annahernd horizontaler Achse, d.h. mit einer Neigung gegenüber der Horizontalen von maximal 300, hat gegenüber einer senkrecht angeordneten Zyklonkammer den Vorteil, daß die Schmelzprodukte eine möglichst hohe Verweilzeit im Reaktionsraum besitzen.The cyclone chamber with a horizontal or almost horizontal axis, i.e. with an inclination to the horizontal of a maximum of 300, has opposite a vertically arranged cyclone chamber the advantage that the melt products a Have the longest possible residence time in the reaction chamber.

Durch die in der Zyklonkammer herrschenden hohep Gasgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 100 m/sec und darüber bews.a gen sich die Schmelzprodukte bis zum Reaktionsende als dünner Film im dauernden Kontakt mit den heißen Gasen an den Zyklonwänden entlang.Due to the high gas velocities in the cyclone chamber the melt products move in the order of magnitude of 100 m / sec and above until the end of the reaction as a thin film in constant contact with the hot gases along the cyclone walls.

Die Aufgabe über mehrere Gas- und Materialaufgabeöffnungen bringt eine bessere Anpassungsfähigkeit der Zyklonkammer an veränderliche metallurgische Eigenschaften des Pyrits mit sich und beeinflußt wesentlich deren Wärmeumsatzleistungen.The task involves several gas and material feed openings better adaptability of the cyclone chamber to changing metallurgical Properties of pyrite with it and significantly influences their heat conversion rates.

Bei dem Fe s S-Verhältnis von 1 t (0,70 - 0,90) liegen die Schmelztemperaturen im Bereich von 1000 bis 11300 0. Infolge der erfindungswesentlichen Einstellung des Fe t S-Verhältnisses wird ohne nennenswerten Brennstoffzusatz schon bei relativ niedrigen Zyklontemperaturen ein guter Schmelzfluß des Steins erhalten. Andererseits sind die Schmelzpunkte und die Schwefelgehalte des abgekühlten und granulierten Steins hoch genug, um eine Abröstung, z.B. in Wirbel schichtöfen, selbstgängig, d.h. ohne Zuqatzheizxng möglich zu machen, ohne daß der Stein bei der Röstung frittet oder sintert.The melting temperatures are at the Fe s S ratio of 1 t (0.70-0.90) in the range from 1000 to 11300 0. As a result of the setting which is essential to the invention the Fe t S ratio becomes relative without any significant addition of fuel low cyclone temperatures maintain a good melt flow of the stone. on the other hand are the melting points and the sulfur contents of the cooled and granulated Steins high enough to allow roasting, e.g. in fluidized bed ovens, to run independently, i.e. without To make additional heating possible without the stone frying or frying during roasting sinters.

Die Temperaturen beim Schmelzen sind wesentlich bedingt durch das Verhältnis von Pyrit und Sauerstoff, durch die Zusammensetzung des erzeugten Steins, durch zugeführten Fremdbrennstoff, durch den Gangartgehalt des sulfidischen Erzes sowie durch den N2-Gehalt des sauerstoffhaltigen Gases.The melting temperatures are largely due to this Ratio of pyrite and oxygen, due to the composition of the stone produced, by supplied external fuel, by the gangue content of the sulphidic ore as well as the N2 content of the oxygen-containing gas.

Den N2-Gehalt der Gase wird man so gering wie möglich wählen. Eine untere Grenze wird praktisch durch die Beladung des sauerstoffhaltigen Gasstroms mit dem zu schmelzenden sulfidischen Eisenerz oder Eisenerzkonzentrat gegeben. Diese ergibt als vorzugsweisen 02-Gehalt einen Wert von 40 bis 60 % im sauerstoffreichen Gas.The N2 content of the gases will be chosen as low as possible. One The lower limit is practically due to the loading of the oxygen-containing gas stream given with the sulphidic iron ore or iron ore concentrate to be melted. These results in a preferred O2 content of 40 to 60% in the oxygen-rich Gas.

Ein Gangartgehalt des Ausgangsmaterials oder ein Pe/S-Verhältnis an der unteren Grenze können zur Erzielung der für einen einwandfreien Schmelzfluß erforderlichen Zyklontemperatur Zusatz von Fresdbrennstoff in geringen Mengen nötig machen. Das gleiche gilt, wenn sauerstoffreiche Gase verwendet werden, deren Sauerstoffgehalt im Bereich unter 30 Vol. liegt.A gangue content of the starting material or a Pe / S ratio the lower limit can be used to achieve the proper melt flow required cyclone temperature Addition of Fresd fuel necessary in small quantities do. The same applies if oxygen-rich gases are used, their oxygen content is in the range below 30 vol.

Die Produktion eines Steins mit dem FesS-Verhältnis von 1 s (0,70 - 0,90),hat weiterhin den Vorteil, daß die Entstehung von Schwefelverbindungen, wie H2S, CS2 usw., verhindert wird.The production of a stone with the FesS ratio of 1 s (0.70 - 0.90), has the further advantage that the formation of sulfur compounds, such as H2S, CS2, etc., is prevented.

FeS und FeO sind mischbar und bilden ein niedrig schmelzendes Eutektikum mit einer tiefsten Schmelz temperatur von 9200 C. Da die Zyklontemperatur 150 bis 2000 C über der Schmelztemperatur liegen sollte, wird die Zyklonaustritts temperatur nach unten durch etwa 11000 C begrenzt.FeS and FeO are miscible and form a low-melting eutectic with a lowest melting temperature of 9200 C. Since the cyclone temperature 150 to 2000 C above the melting temperature is the cyclone outlet temperature limited downwards by about 11000 C.

Bei gangartreichen Stoffen kann ein größerer Anteil des FeS als bei gangartarmen Pyriten zu FeO geröstet werden, da FeO in der Schlacke löslich ist bzw. durch Zugabe von Schlackenbildnern in den Schmelzzyklon löslich gemacht werden kann. Dabei darf die Zusammensetzung des nach dem Absitzen erhaltenen Steins aus dem Bereich des Atomverhältnisses Fe t S s 1 (0,7 bis 0,9) nicht hinausführen.A larger proportion of FeS can be used in substances with a high level of gait than in Low-gang pyrite can be roasted to FeO, since FeO is soluble in the slag or made soluble by adding slag formers to the melting cyclone can. The composition of the stone obtained after settling may vary do not extend beyond the range of the atomic ratio Fe t S s 1 (0.7 to 0.9).

Die Röstwärme des in die Schlacke gebundenen FeO kommt hierbei dem Pyritschmelzprozeß durch Steigerung der Zyklontemperatur zunutze.The roasting heat of the FeO bound in the slag comes from this Use pyrite melting process by increasing the cyclone temperature.

Sollen sohwerer verflüchtbare Bestandteile des Pyrita, wie z.B. Zink, abgetrennt werden, so empfiehlt es sich, die Zyklontemperatur so hoch wie möglich zu treiben, d.h.Should more volatile constituents of Pyrita, such as zinc, are separated, it is advisable to keep the cyclone temperature as high as possible to drift, i.e.

die an und für sich niedrige Zyklontemperatur durch höhere Sauerstoffzugabe auf Werte von größer 13000 0, vorzugsweise auf 1500 bis 16000 C, zu erhöhen.the inherently low cyclone temperature due to higher oxygen addition to values of greater than 13,000 0, preferably to 1,500 to 16,000 ° C.

Die erwünschten Sauerstoffkonzentrationen werden - sofern nicht bereits sauerstoffreiche Gase zur Verfügung stehen -durch Zusammenmischen von Luft und technisch reinem Sauerstoff hergestellt. Die Sa@erstoffkonzentration kann auch gescaffen werden, indem Sauerstoff und Luft der Zyklonka mm er getrennt zugeführt werden. Die zuletzt genannte Areitsweise ist insbesondere dann empfehlenswert, wenn kostinmäßig günstig herstellbarer 70 zeiger Sauerstoff zur Verfügung steht, @t@ FeS/FeO-Schmelzen greifen Al2O3- oder SiO2haltige Ausmauerunge@ sehr stark an, da Al2O3 bzw. SiO2 in FeO löslich ist. Das Zyklenschmelzen kann deshalb in üblichen Öfen nicht durchgeführt werden, ohne daß in kurzer Zeit großer Mauerwerksverschleiß auftritt. Durch Ausbildung der Reaktorwände als dampfgekühlte, bestiftete und mit Stampfmasse ausgekleidete Rohrwände läßt sich durch Einfrieren einer dünnen Schicht erstarrter Schmelzprodukte ein natürlicher Schutz erreiohen. Dies ist nur bei einer intensiven Kühlung, wie es die Dampfkühlung bei spezifischen Wärmedurchgängen von größer 40 000 Kcal/hm2 darstellt, zu erzielen.The desired oxygen concentrations are - if not already Oxygen-rich gases are available -by mixing air and technical pure oxygen. The oxygen concentration can also be created by supplying oxygen and air to the cyclone chamber separately. The last The above-mentioned manner of working is particularly recommended when the cost is low producible 70 pointer oxygen is available, grab @ t @ FeS / FeO melts Al2O3- or SiO2-containing linings @ very strongly, since Al2O3 or SiO2 is soluble in FeO is. The cycle melting can therefore not be carried out in conventional furnaces, without major masonry wear occurring in a short time. By training the Reactor walls as steam-cooled, pinned pipe walls lined with rammed earth can be made natural by freezing a thin layer of solidified melt products protection to achieve. This is only possible with intensive cooling, as is the case with steam cooling specific heat transfer rates of more than 40,000 Kcal / hm2.

Um den Säuretaupunkt bei eventueller örtlicher Bildung von Sohwefeltrioxid nicht zu unterschreiten, liegt der untere Dampfdruck bei etwa 10 atü, wobei Wandtemperaturen von ca. 1800 C erhalten werden. Damit ein Angriff des Schwefeleisens auf die Bestiftung der Rohrwände vermieden wird, ist es zweckmäßig den Dampfdruck nicht über 100 atü steigen zu lassen, wobei sich Wandtemperaturen von ca.Around the acid dew point in the event of local formation of sulfur trioxide not to be fallen below, the lower vapor pressure is about 10 atü, whereby wall temperatures of approx. 1800 C can be obtained. With it an attack of the sulfur iron on the pin the pipe walls is avoided, it is advisable to keep the steam pressure no more than 100 atmospheres to let rise, whereby wall temperatures of approx.

3200 C einstellen.Set 3200 C.

Die Verflüchtigung von Metallverbindungen nimmt im S¢hmelzzyklon mit steigender Temperatur zu. Hierfür optimal, z.B.The volatilization of metal compounds is carried along in the S ¢ hmelzzyklon increasing temperature. Optimal for this, e.g.

für die Zinkverflüchtigung, sind Temperaturen von über 13000 C, die sich nur in dampfgekühlten Zyklonkammern mit vertretbarem Aufwand erzielen lassen. Temperaturen von 16000 C sind bei Verwendung von Gasen mit ca. 55 % Sauerstoff erreiah-bar. Dabei gelingt es, die Verflüchtigung von Zink auf Werte über 90 %, von Arsen und Blei auf Werte über 95 *, zu treiben. Ähnlich gut lassen sich Silber, Cadmium, Rhenium, Selen, Tellur, Germanium, Antimon, Wismut und andere verflüchtigen.for zinc volatilization, temperatures in excess of 13000 C are the can only be achieved with reasonable effort in steam-cooled cyclone chambers. Temperatures of 16000 C can be achieved when using gases with approx. 55% oxygen. It succeeds in the volatilization of zinc to values over 90%, of arsenic and Lead to values above 95 *, to drift. Silver, cadmium, rhenium, Selenium, tellurium, germanium, antimony, bismuth and others evaporate.

Zuaammen mit den hohen Wärmeumsatzleistungen von über 2 . 106 Kcal/m3h, dem ausgezeichneten W§rme- und Stoffaustauschverhalten bei extrem kurzen Verweilzeiten bringt die Arbeit mit der beschriebenen Zyklonkammer in Kombination mit einem nachgeschalteten Fangrost, den das Gas nach einer U-förmigen Umlenkung durchströmt, einen hohen Staubeinbindegrad und geringe Anteile mechanischer Flugstäube im Abgas. Nach Abkühlung der Gase in einem Kessel, der vorsugsweise aus einem aus Rohrwände gebildeten leeren Schacht und einem anschließend horizontal durchströmten Kessel besteht, fallen in den anschließenden Staubabscheidern die verflUchtigten Stoffe in Mengen an, die dem theoretisch erreichbaren Wert nahekommen. Ein geringer Teilstrom des sauerstoffhaltigen Sekundärstroms wird entweder kurz vor oder kurz hinter dem Fangrost zur Nachverbrennung des in den Abgasen enthaltenden Schwefels zugegeben.Together with the high heat conversion rates of over 2. 106 Kcal / m3h, the excellent heat and mass transfer behavior with extremely short residence times brings the work with the described cyclone chamber in combination with a downstream one Air trap, through which the gas flows after a U-shaped deflection, has a high degree of dust retention and low levels of mechanical flue dust in the exhaust gas. After cooling the gases in a boiler, which preferably consists of an empty shaft formed from pipe walls and a boiler through which there is then a horizontal flow fall into the adjoining one Dust separators the volatilized Substances in amounts equivalent to the come close to the theoretically achievable value. A small partial flow of the oxygen-containing Secondary flow is used either shortly before or shortly after the cooling grate for post-combustion of the sulfur contained in the exhaust gases is added.

1Lls Staubabscheider kommen Elektrofilter und Schlauchfilter in Betracht.Electrostatic precipitators and bag filters come into consideration as dust separators.

Das beschriebene Verfahren bringt überraschenderweise nbben ausgezeichneten thermischen und wirtschaftlichen Vorteilen starke Verbesserungen bei der Reinigung von Pyriten von für die Stahlindustrie unerwünschten Bestandteilen, die den durch Nachröstung erhaltenen Abbrand unverkäuflich machen können. Durch die thermische Aufbereitung im Schmelzzyklon zu hochreinem Stein, hochprozentigem Konzentrat der verflüchtigten Bestandteile, hochprozentigem S02-Gas von größer 30 * SO2 und Schlacke lassen sich Wertsteigerungen des letztlich erzeugten Abbrandes erzielen, -die bei Anwendung von mechanischer Autbereitung mit konventionellen Methoden nicht erzielbar sind. Die erzeugte Dampfmenge verbessert dazu merklich die Wirtschafti.The process described surprisingly produces excellent results thermal and economic benefits, major improvements in cleaning of pyrite of constituents that are undesirable for the steel industry, which cause the Can make the burn-off obtained after roasting unsaleable. Due to the thermal Processing in the melting cyclone to high-purity stone, high-percentage concentrate of volatilized constituents, high percentage S02 gas greater than 30 * SO2 and slag increases in the value of the burn-up ultimately generated can be achieved, -the at Use of mechanical treatment with conventional methods cannot be achieved are. The amount of steam generated also improves the economy noticeably.

lichkeit des Prozesses.possibility of the process.

ibb. 1 stellt ein Fließschema der erfindungsgemäßen Verfahrensführung dar.ibb. 1 shows a flow diagram of the process procedure according to the invention represent.

Abb. 2 gibt den Schmelzzyklon, den Herd und den Eingang in den Abhitzekessel in der Art eines vergrößerten Ausschnittes der Abb. 1 wieder.Fig. 2 shows the melting cyclone, the stove and the entrance to the waste heat boiler in the manner of an enlarged section of Fig. 1 again.

Der getrocknete und eventuell nachgemahlene Pyrit wird aus einem Aufgabebunker 1 über eine Bandwaage 2 in einen in einer Brennkammer 3 direkt vorgewärmten Luftstrom gegeben und mit diesem als Primärluftstrom 4 längs einer Sekante in den verdampfungsgekühlte Rohrwände 17 aufweisenden Schmelzzyklon 5 eingeblasen. Die Aufheizung des Primärluftstroms, die auch indirekt mit der Abwärme des Prozesses erfolgen kann, sollte nicht über den Zündpunkt des Pyrite getrieben werden. Die optimale Vorwärmung des Primärluftstroms liegt wenig unter dem Zündpunkt, zweckmäßigerweise bei etwa 4000 C. Die ebenfalls auf die gleiche (oder eine höhere) Temperatur vorgewärmte Sekundärluft 6 wird über einX Sauerstoffleitung 7 mit Sauerstoff angereichert und über eine Leitung 20 eingespeist. Für die Sauerstoffzugabe können Gase beliebiger Herkunft mit Sauerstoffgehalten größer 60 % verwendet werden. Bei Bedarf können in den Schmelzzyklon 5 entweder über die Sekundärluftleitung 20 oder über die Zyklonspitze 19 Zusatzbrennstoffe zugeführt werden.The dried and possibly re-ground pyrite is taken from a feed hopper 1 via a belt scale 2 into an air stream that is directly preheated in a combustion chamber 3 given and with this as a primary air stream 4 along a secant in the evaporation-cooled Melt cyclone 5 having pipe walls 17 is blown in. The heating up of Primary air flow, which can also take place indirectly with the waste heat of the process, should not be driven past the ignition point of the Pyrite. The optimal preheating of the primary air flow is a little below the ignition point, expediently at about 4000 C. Also preheated to the same (or higher) temperature Secondary air 6 is enriched with oxygen via an oxygen line 7 and fed in via a line 20. Any gases can be used for adding oxygen Origin with oxygen contents greater than 60% can be used. If necessary, you can into the melting cyclone 5 either via the secondary air line 20 or via the cyclone tip 19 additional fuels can be supplied.

Im Schmelzzyklon findet die Spalt- und Schmelzreaktion nach der Gleichung die zum Teil von der Nebenreaktion begleitet sein kann, statt.In the melting cyclone, the splitting and melting reaction takes place according to the equation which in part from the side reaction can be accompanied instead.

Der im Zyklon 5 gebildete Stein läuft zusammen mit der gebildeten Schlacke in einen Herd 10, in dem zur Trennung von Stein und Schlacke eine genügende Verweilzeit, vorzugsweise größer 1 Stunde, vorgesehen ist. In einem solchen Herd können bei entsprechender Ausgestaltung auch weitere metallurgische Prozesse durchgeführt werden.The stone formed in the cyclone 5 runs together with the one formed Slag in a hearth 10, in which a sufficient to separate stone and slag Residence time, preferably greater than 1 hour, is provided. In such a hearth Further metallurgical processes can also be carried out if configured accordingly will.

Der Wärinebedarf des Herdes kann gegebenenfalls durch Aufblasen von Sauerstoff über eine Lanze 11 gedeckt werden.The heat demand of the cooker can, if necessary, be increased by inflating Oxygen can be covered by a lance 11.

Der anfallende Stein wird, z.B. in einer Wasserrinne 12, nach bekannter Weise für die weitere Behandlung, z.B.The accruing stone is, for example in a gully 12, according to known Way for further treatment, e.g.

die Wirbelschichtröstung, granuliert.fluidized bed roasting, granulated.

Die aus dem Schmelzzyklon 5 austretenden schwefeldioxidhaltigen Gase durchströmen anch Umlenkung durch eine Prallwand 18 einen Fangrost 8, der einen großen Teil gege@enenfalls mitgerissener Steintropfen auffängt und gelangen zur Kühlung in den Abhitzekessel 9. In einem nachgeschalteten Staubfilter 14 können mit den schwefeldiozidhaltigen Gasen abgegangene flüchtige Substanzen, z.B. NE-metallhaltige Stäube, niedergeschlagen werden.The gases containing sulfur dioxide emerging from the melting cyclone 5 flow through anch deflection by a baffle 18 an air trap 8, the one catches a large part of any stone drops that may be carried along and reaches the Cooling in the waste heat boiler 9. In a downstream dust filter 14 can Volatile substances released with the sulfur-containing gases, e.g. non-ferrous metals Dusts to be knocked down.

Die im horizontalen Teil des Abhitzekessel 9 niedergeschlagenen Stäube können über 15 in den Aufgabebunker 1 zurückgeführt werden. Uber Leitung 16 werden die NE-metallreichen Konzentrate abgezogen.The dust precipitated in the horizontal part of the waste heat boiler 9 can be returned to feed hopper 1 via 15. Be on line 16 the non-ferrous metal-rich concentrates withdrawn.

Beispiel 1 Aus einem Aufgabebunker 1 werden über eine Dosierbandwaage zweistündlich 2 Tonnen auf eine Feuchte < 0,5 % getrockneter Pyrit mit einer Körnung von 50 % größer 90 /u in die Aufgabeleitung 4 eines Schmelzzyklons 5 gegeben.Example 1 A feed hopper 1 is converted into a weigh feeder Every two hours 2 tons of pyrite dried to a moisture content of <0.5% with a Grain size of 50% greater than 90 / u is added to the feed line 4 of a melting cyclone 5.

Der Pyrit weist folgende Zusammensetzung aufs FeS2 90 % znS 3,8 06 PbS 0,9 % As2S3 0,3 % Gangart 5 c! In dem auf vier Ströme aufgeteilten Aufgabeleitungssystem 4 wird der Pyrit mit insgesamt 300 Nm3/h in der Brennkammer 3 auf 4000 C vorgewärmter Luft zum Schmelzzyklon 5 gefördert und in diesen längs des Zylindermantels über vier Öffnungen längs einer Sekante eingeblasen.The pyrite has the following composition: FeS2 90% znS 3.8 06 PbS 0.9% As2S3 0.3% gait 5 c! In the feed line system divided into four streams 4, the pyrite is preheated to 4000 C in the combustion chamber 3 with a total of 300 Nm3 / h Air is conveyed to the melting cyclone 5 and in this along the cylinder jacket four openings blown along a secant.

450 Nm3/Yi, ebenfalls auf 4000 U vorgewärmte Luft werden in der Sekundärstromleitung 6 mit 280 Nm3/h Sauerstoff (ca. 98 % 02) aus einem Kaltvergaser über die Leitung 7 zusammengemischt und tangential über separate Öffnungen in den Schmelzzyklon eingeblasen. Der unter 100 zur Horizontalen geneigte Schmelzzyklon 5 hat einen lichten Darchmesser von ca. 500 mm und eine Länge des zylindrischen Mantels von ca. 700 mm.450 Nm3 / Yi, also air preheated to 4000 U, are in the secondary flow line 6 with 280 Nm3 / h oxygen (approx. 98% 02) from a cold gasifier via the line 7 mixed together and blown tangentially through separate openings into the melting cyclone. The one under 100 for Horizontal inclined melting cyclone 5 has a clear diameter of approx. 500 mm and a length of the cylindrical jacket of approx. 700 mm.

Der Zyklonmantel besteht aus bestifteten und mit Stampfmasse verkleideten Rohrwänden 17, die durch Wasserverdampfung bei 15 atü gekühlt werden.The cyclone shell consists of pinned and clad with rammed earth Pipe walls 17, which are cooled by evaporation of water at 15 atü.

Aus dem Schmelzzyklon treten durch den Zyklonhals 990 Nm3 ca. 40 obiges S02-Gas, beladen mit den verflüchtigten NE-Metallverbindungen und mitgerissenen Schlackentröpfchen, aus. Die Temperatur des Gaaitroms liegt bei ca. 15000 C.About 40 of the above emerge from the melting cyclone through the cyclone neck 990 Nm3 S02 gas, laden with the volatilized non-ferrous metal compounds and entrained Slag droplets, out. The temperature of the Gaaitrom is around 15000 C.

Durch das Schlackenabflußloch 13 läuft der im Schmelzzyklon entstandene Stein zusammen mit der Schlacke ebenfalls mit einer Temperatur von nahe 15000 C in einen Herd 10.ab. Nach etwa einstündigem Absetzen lassen sich etwa 120 kg/h FeO-haltige Schlacke abtrennen. Ein Zusatz von Flußmitteln ist wegen der hohen Temperatur nicht erforderlich. Es werden stündlich 1250 kg eines NE-metallarmen Steins mit einem Gehalt von 30 ß Schwefel gewonnen, der weniger als 0,2 ß Zn, 0,07 ffi Pb und 0,02 % As enthält und in dem das durchschnittliche Atomverhältnis von Fe : S - 1 s 0,73 beträgt.The slag produced in the melting cyclone runs through the slag discharge hole 13 Stone together with the slag also with a temperature of close to 15000 C in a stove 10. After settling for about one hour, about 120 kg / h of FeO-containing can be obtained Separate slag. An addition of flux is not allowed because of the high temperature necessary. Every hour 1250 kg of a non-ferrous metal-poor stone with a Content of 30 ß sulfur obtained, which is less than 0.2 ß Zn, 0.07 ffi Pb and 0.02 % As contains and in which the average atomic ratio of Fe: S - 1 s 0.73 amounts to.

Das aus dem Schmelzzyklon austretende S02-Gas vereinigt sich nach Umlenkung an einer Prallwand 18 mit den durch gelegentliche Sauerstoffzugabe im Herd entstehenden S02-Gasen und durchströmt den aus Rohren gebildeten Fangrost 8, in dem ein Großteil der mitgerissenen Steintropfen aufgefangen wird. Im Abhitzekessel 9 werden die SO2-Gase auf 3000 C abgekühlt, wobei einschließlich der im Zyklonmantel anfallenden Dampfmenge etwa 950 kg/h Sattdampf von 15 atü anfallen.The SO2 gas exiting the melting cyclone is then combined Deflection at a baffle 18 with the occasional addition of oxygen in the S02 gases arising from the hearth and flows through the catch grate formed from pipes 8, in which a large part of the stone drops carried along is caught. In the waste heat boiler 9 the SO2 gases are cooled to 3000 C, including those in the cyclone jacket The amount of steam produced is about 950 kg / h of saturated steam at 15 atmospheres.

Die im horizontalen Teil des Abhitzekessels 9 anfallende geringe Staubmenge von ca. 50 kg/h wird in den Aufgabebunker 1 zurückgeführt. In dem Heißelektrofilter 14 fallen 100 kg/h eines NE-metallreichen Staubes an, der die verflüchtigten Verbindungen in Konzentrationen von 49,5 ffi Zn, 14,9 ffi Pb und 3,5 % As enthält. Der Staub kann zur Gewinnung der NE-Metalle verhüttet werden.The small amount of dust occurring in the horizontal part of the waste heat boiler 9 of approx. 50 kg / h is returned to the feed hopper 1. In the hot electrostatic precipitator 14 fall 100 kg / h of non-ferrous metal-rich dust, which volatilized the Contains compounds in concentrations of 49.5% Zn, 14.9% Pb and 3.5% As. The dust can be smelted to extract the non-ferrous metals.

Beispiel 2 Aus einem Aufgabebunker 1 werden über eine iosierbandwaage 2 1,9 t/h eines Flotations-Pyrits von < 1 Feuchte mit einer Körnung 30 ffi größer 90 µ in die Aufgabeleitung 4 eines Schmelzzyklons 5 gegeben, der die gleichen Abmessungen wie im Beispiel 1 besitzt und mit dem gleichen Dampfdruck arbeitet. Der Pyrit hat folgende Gehalte: PeS2 95 X ZnS 2,4 s PbS 0,5 % As2S3 0,1 % Gangart 2,0 % In dem auf vier Ströme aufgeteilten Aufgabesystem wird der Pyrit mit insgesamt 350 Nm3/h auf 4000 a vorgewärmter Luft zum Schmelzzyklon 5 gefördert und tangential in diesen eingeblasen. 650 Nm3/h Luft, in der Brennkammer 3 durch Erdgasverbrennung auf 6000 C vorgewärmt, werden in der Sekundärstromleitung 6 mit 400 Nm3/h 75 zeigen aus einer Luftzerlegungsanlage stammenden und über die Leitung 7 zugeführten Sauerstoff vermischt und über vier Öffnungen tangential in den Schmelzzyklon 5 eingeblasen.Example 2 A feed hopper 1 is converted into a metering belt weigher 2 1.9 t / h of a flotation pyrite of <1 moisture with a grain size 30 ffi larger 90 μ given into the feed line 4 of a melting cyclone 5, which has the same dimensions as in Example 1 and works with the same vapor pressure. The pyrite has the following contents: PeS2 95 X ZnS 2.4 s PbS 0.5% As2S3 0.1% gait 2.0% In dem In the feed system divided into four streams, the pyrite is discharged with a total of 350 Nm3 / h promoted to 4000 a preheated air to the melting cyclone 5 and tangentially in this blown in. 650 Nm3 / h air, in combustion chamber 3 through natural gas combustion to 6000 C preheated, are in the secondary flow line 6 with 400 Nm3 / h 75 show from a Air separation plant originating and mixed oxygen supplied via line 7 and blown tangentially into the melting cyclone 5 through four openings.

Zur Deckung des bei 14000 a Zyklontemperatur erforderlichen Wärmebedarfs werden 50 Nm3/h Methan über die Zyklonspitze 19 als Zusatzheizung zugeführt. Die den Schmelzzyklon in einer Menge von 1460 Nm3/h verlassenden Gase haben eine S02-Konzentration von ca. 27 .To cover the heat demand required at 14000 a cyclone temperature 50 Nm3 / h methane are supplied via the cyclone tip 19 as additional heating. the Gases leaving the melting cyclone in an amount of 1460 Nm3 / h have an SO2 concentration from approx. 27.

Der aus dem Schmelzzyklon 5 ablaufende FeS-Stein wird in einem Herd 10 gesammelt, der ein etwa zweistündiges Verweilen ermöglicht. Die Abkühlung des Bades wird durch Aufblasen von Sauerstoff über die Lanze 11 verhindert. Es fallen 1300 kg/h eines FeS-Steins mit 32 % S an, der praktisch frei von Zink, Blei (0,05 %) und Arsen (0,008 %) ist. Das durchschnittliche Atomverhältnis von Fe t S beträgt 1 : 0,86.The FeS stone running off from the melting cyclone 5 is placed in a hearth 10 collected, who stayed for about two hours enables. The bath is prevented from cooling down by blowing oxygen through the lance 11. There are 1300 kg / h of an FeS stone with 32% S, which is practically free of zinc, Lead (0.05%) and arsenic (0.008%). The average atomic ratio of Fe t S is 1: 0.86.

Nach der Granulvation in Wasser stellt er ein vorzügliches Ausgangsmaterial für die Herstellung eines reinen Abbrandes durch Röstung dar.After granulation in water, it is an excellent starting material for the production of a pure burn through roasting.

Nach Abkühlung der SO2-Gase unter Dampfgewinnung im Abhitzekessel 9 werden im Staubfilter ca. 75 kg/h eines NE-Metallkonzentrates mit 39 % Zn, 12,5 % Pb und 1,7 % As gewonnen.After the SO2 gases have cooled down while generating steam in the waste heat boiler 9 approx. 75 kg / h of a non-ferrous metal concentrate with 39% Zn, 12.5 % Pb and 1.7% As recovered.

- Patentansprüche -- patent claims -

Claims

Claims 1) Process for the pyrometallurgical treatment of sulphidic iron ores or iron ore concentrates using oxygen-containing gases with the formation of a melt containing the iron, sulfur dioxide and optionally volatile non-ferrous metals or non-ferrous metal compounds at temperatures of at least 11000 C, characterized in that the iron ores or iron ore concentrates at several Place each in the direction of a tangent or secant in one with water evaporation Cyclone chamber (5) cooled at at least 10 at pressure with an approximately horizontal Axis introduced and with oxygen-rich gases and little or no addition of fuel are converted in such a way that a stone with an average Atomic ratio of Fe 2 S as 1 s (0.70 - 0.90) arises.

2) Method according to claim 1, characterized in that the iron ores or iron ore concentrates at temperatures above 13000 C, preferably at temperatures in the range from 1500 - 16000 0.

3) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the Iron ores or iron ore concentrates are treated with gases whose O2 content is at least 30, preferably 40-60 91.

4) Method according to claim 1, characterized in that the optionally Brennatoff to be added is introduced via the cyclone tip (19) or via the line (20) will.

5) Method according to claim 1, characterized in that the iron ores or iron ore concentrates are reacted with preheated oxygen-rich gases.

6) Method according to claim 1, characterized in that the molten Stone is collected in a stove (10) and freed from slaughter by settling.

7) Method according to claim 1 or 6, characterized in that the molten stone is granulated in a gully (12).

L e r s e i t e