DE2042444A1 - Verfahren zum Einschmelzen mineralischer Rohstoffe - Google Patents

Verfahren zum Einschmelzen mineralischer Rohstoffe

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DE2042444A1 DE19702042444 DE2042444A DE2042444A1 DE 2042444 A1 DE2042444 A1 DE 2042444A1 DE 19702042444 DE19702042444 DE 19702042444 DE 2042444 A DE2042444 A DE 2042444A DE 2042444 A1 DE2042444 A1 DE 2042444A1
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Description

20424U
11 220 20/Pt
BECHTSL INTERNATIONAL COHPOIiATlON San Francisco, California 94-119 (UoA)
Verfahren zum Sinschinelzen mineralischer Rohskofxe
Die :;rfindun[; betrifft ein Verfahren zum Einschmelzen mineralischer Rohstoffe, deren Ilauptmcballbesbandteil Kupfer, Zink oder ein Gemisch daraus ist.
Aufgabe der vorließenden Erfindung iat es, ein Verfahren der vorstehend genannten \rt vorzuschlagen, v/elches die Gewinnung des wesentlichen Metallbesbandteiles auf einfachere und billigere /eise als. bisher ermöglicht. £rfindunr;sr;ciaiiß wird dies dadurch erzielb, daß in ein Bad geschmolzener schlacke oin Gemisch auo fein verteiltem Zuschlag, dem mi-· neralinchon Rohstoff, einem sauorstoffhalüiften Gas und ^qßebenenfalla Brennstoff eingestrahlt wird, so daß mindestens oiner der Bestandteil des Rohotoffo3 verdamoft und
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daß dor vordarrafbe Bestandbeil abgezogen wird.
In dor Pra>:i3 la !.it sich dadurch ein einfaches, mit niedrigen Koston verbundenes SchMclzverfahren erzielen, bei dein· kontinuierlich dor .fein verteilt? mineralische KohGboIff beicnielaweise ein lirz, ein Konzentrat oder ein ivöstprodulct, zusammen mit geeiünetom Zuschlag, Bronns boll' und einem sauerstoffhaltigen Gas in den richtigen Verh; ltnis.-Gen in ein Bad geschmolzener Schlacke durch eingetauchte 31aslanzen, wie sie gewöhnlich in Schlackebrennöfen verwendet werden, 'eingestrahlt oder cingeblasen wird. JJie Schlacke wirktdabsi zugleich als Lösungsmittel für die Oxyde, als /ärmeübertragungsmedium und als Sauerstofftracer. Die durch dm Einblasvorgang erzeugte heftige Durchnischuns deo Materials unterhalb der Schlacke bov/ir'.cb eine soiir rasche Reaktion und erlaubt das einfache lustraten entstehender Dämpfe in die erzeugten Blasen. Das Durchtreten der Blasen, durch die Cichlackeschicht bewirkt gleichzeitig einen iteini'sungsvor^anc;, in dew 3taubr>artikel, die anderernfalls mit dem Gas aus dem Schmelzofen heraus-· geführt werden, vriirden, entfernt werden. Die abgezogenen Gase.und flüssigkeiten werden aus dem Schmelzofen entfernt und mit bekannten, gewöhnlichen Mitteln weiterbohandelt, um die darin enthaltenen ./erte zu gewinnen.
Die beiliegenden Figuren 1 bis 4- zeigen Flußdiagramme für die prozeßraaßige Behandlung unterschiedlicher Rohstoffe und Materialien, die auch in den nachfolgenden Beispielen erläubert worden. In diesen Beispielen wird die Anwendung des erfindun^srjerniißen Verfahrens auf das !Einschmelzen unterschiedlicher iSrze und Konzentrate beschrieben.
In don durchgeführten Versuchsbeiopielen wurde ein Schlaclcebrennofen oder Gchlackeabdanmfofen mit den 'vbmcssungen 2,Vl· m χ 6,4 ,m verwendet. Die zu Beginn der Versuche verwendete Schlacke war eine in einem solchen Schmelzofen ro-
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r produzierte entzinkte Bleischlacke. Der ofen war über einen Verlustwi'rraeboiler an ein .Kesselhaus (ban'iouse) angeschlossen und wurde gewöhnlich zum chargenweisen 'tatzinken von Schlacke aus Bleiblasöfen verv/sndet. ■ir wurde sun "inblar.en fein verteilter Mineralien durch die Blaslanzen zusätzlich zu dem gewöhnlich ein;ebljisenen Kohlentaub geringfügig modifiziert. Normalerweise wird die iohle d irch einen Geringen Anboil der luft durch ein in jeder Blaslanze konzentrisch angeordnetes Rohr eingeblasen, das ein Kugelventil besitzt und durch dis in Bedarf sf alle die Blaslanzen durchstoßen worden können. Ii1Ur die durchgeführten Versuche wurde das die Zuführung der Kohle steuernde Ventil bei allen übrigen Blaslanzen abgedreht. Durch das Kugelventil dieser Blaslanzen wurde eine Schiehesifczdüse geschoben, die bei Bedarf sum Ourchstoßen entfernt v/erden konnte. Diese Düsen waren über einen flexiblen'Metallschlauch und ein Ventil an einen von außen beheizten Kessel aus rostfreiem Gbahl angeschlossen. j)ie einzublasenden mineralischen "Rohstoffe wurden in einen 7üllbeh:;lter mit einer Förderschnecke gebracht, die dazu · diente, das .Material der iJüse zuzumessen, die unUor Verwendung eines geringfügigen "nteiles der angeblasenen luft das mineralische Rohstoffmaterial fließfähig machte und es in den Schmelzofen durch den geheizten Druckkessel einblies. ■■■_'··
Vorzugsweise wird in der Praxis das mineralische i?ohstoffmaterial und der Brennstoff zugleich mit einem geringen Anteil der Luft in den Hauntluftstrom jeder Blaslanze einge— blasen. Dies wird dadurch erzielt, daß man beides in jede Blaslanze oder das !eine oder das andere gerade überhalb oder unterhalb Jeder Blaslanze einstrahlt.
Der Schmelzofen war aus wassergekühlten Stahlplatten aufgebaut und vries an seinen .Vönden eine feste Schlacke schicht mit einer Dicke von et"/a 2,5 cm.auf. Als Brennstoff wurde
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Kohlostaub mit einem Heizwert (BTU-Vert) von Silo kcal/kg und einer angenäherten Zusammensetzung; von 72,2 fester Kohle, 2o,2 % flüchtigem Material, 5 % Feuchtigkeit und 4,5 % Asche verwendet. Die Grenzanalyse gab 64,ο · ICohle, 4,7 i· Y/asserstoff, 5,2 ■'■> ßauerstoff, 1,2 .'> Stickstoff und o,5 7° Schwefel an. *)s konnte jedoch jeder andere feste Brennstoff in gleicher ./eise verwendet v/erden. Flüssige und gasförmige Brennstoffe sind weniger wirkungsvoll, wenn ein I.ietall reduziert worden soll, aufgrund der Tatsache, daß sie langsam verbrennende kurzverkettete gesättigte Kohlenwasserstoffe, wie z. B. J'.ethan, enthalten. Als Zuschläge wurden sowohl kalk- als auch kioselsLlurshaltige Zuschläge für Rohmaterialien eingesetzt, die merkliche Anteile ah Zink enthielten. Kunferkonzentrate dagegen benötigten jedoch lediglich kieselsäurehaltigen Zuschlag. .
Beispiel 1
iSn vnirde eine Charge von 8U) t Zink-RÖstprodukt verwendet, des durch totales.Rosten eines Zinksulfid-Flotations-Konzentrats erhalten worden war. Io t an geeignetem ge-» mahlenem Zuschlag .vnirden mit dem Röstprodukt vermischt. Das Gemisch wurde in den Behalter mit der Förderschnecke gebracht, an jeder zweiten Blaslanze die Kohlezuführung unterbunden und die vorstehend erwähnten luineral-Sinblasdüsen durch die Kugelventile dieser Blaslanzen eingesetzt. Nach der erfolgten.Entzinkung einer Schlackencharge im Schmelzofen wurde' diese nicht abgestochen undcfer anschliessend erläuterte Prozess eingeleitet.
Das heiße Gemisch aus Hostnrodukt und Zuschlag und Kohlestaub wurden zusammen mit Luft durch die abwechselnd eingetauchten Blaslanzen in das Bad aus geschmolzener üchlacko
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bei einer Temperatur von etwa 12oo°C eingeblasen. Kit einer Zufuhr von 16 ooo SCI.!? (210G, I,o2 ata) gesamter Luftmenge, lo,35 t jo Stunde des Piöstprodukt-Zuschlag-Genisches und 5>2fe t je otunde Kohle wurde das Bad auf einem Gehalt von et v/a 4 % Zink und auf einer Temperatur von etv/a 12oo°C gehalten. Das reduzierende Gas und die aus dem 3ad aufsteigenden Zinkdämpfe verbrannten in der durch die Beschic leinest ür in den Ofen eingezogenen Luft. Nach 3 Stunden wurde abgestochen und der Schmelzofen seiner gewöhnlichen Verwendung wieder zugeführt.
In der Praxis muß gemäß der Darstellung in ?ig. 1 der Schmelz ofen abgedichtet; sein und die Gase müssen einem Kondensator zugeführt werden, um die entstehenden Zinkd.\.mpfe zu iionden-3ieren. Dub auo dom. iCondennator austretende Gas, das oinon .Vtirme inhalt von etwa Ö^o kcal/m"' (loo BTU/6.f.) besitzt, konnte überall dort eingesetzt werden, wo Brennstoff benö'tirt v/urde oder in einem anschließenden Verbrennung^vor^anfj zur ~;rzeu[5unn; von J)amDf und "''lnergie verv/endet v/arden. üie in dor.i Flu.VIiunramn c:;omi"ß J.'iß. 1 angegebenen Mengen und die übrigen angegebenen Verte v/urden aus den durchgeführten Vorsuchsbeispielen abgeleitet.
Die geringe, im Konzentrat enbhaltene luenge an Blei v/urd.e ebenfalls zum metallischen Zustand rediziert und verdampft. In der Praxis v/ird es zusammen mit dem Zink im Kondensator gewonnen. Die flüssige Zink-Bleimischung aus dem Kondensator könnte separiert v/erden, um Zink erster Güte (Prime .7e3torn Grade) zu erhalten. Die Mischung könnte auch weiter durch Führung im Rückfluß gereinigte werden. Im iiösüorodukt enthaltenes Eisen und Gestein bilden zusammen mit dem Zuschlag eine Schlacke, die derjenigen ähnlich ist, die bereits ursorünglich vorhanden ist. Bei Bedarf wurde diese Schlacke in Abst.indon gestochen. Das Kupfer bildete eine Schmölze■mit einem Spurongehalt an werbvollsn !Metallen. Diese Schmölze vorblieb suspendiert in der aufgewühlten
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Schlacke bis sie aus dem 3chmelzofen abgezogen -.vurde. Die Schlacke floiJ durch einen Absetzbehälbcr, in dem sich die Schmelze ansammelte. «
Die Zusammensebzung der Schlacko ist nicht kribisch. Vorzuziehen ist eine schlacke, die sich mit dem geringsten Aufwand an Zuschlägen erzeugen läßt und üio bei IiOo0C . ausreichend flüssig ist, um das vollständige und einigermaßen schnelle Absetzen der Schmelze zu erlauben.
•;in Zink-Konzentrat dieser Vrt kann auf r;ov/öhniiche .'/eise Ceröst/Ot und anschließend einem Laugunrjsnrozsß sowie der Tilektrolyso unterzogen werden. Der !Snergieverbraucli bctrUcjt unter Bcrücusiclvtikung des nüclq;ev/iimeo an Danpi aus der Abwürme etwa 15 ooo kcal/kg Zink. Im Veriaarea wurden lediglich 77cio koal/kg Zinlc verbraucht, wobei der nüeleeewinn bei der Oampferzeusunr; durch Abwärme oder aufgrund des BrennstoffwerteG des Kondensatorcases nicht berücksichtigt ifjG. ".5s muß jedoch eine Wärmemenge von etv/a 278o kcal/kg Zink für die Raffination des Zinkes im Huckfluß in Anrechnung gebracht werden.
• ■
Beispiel 2
iine Charge von 267 t Zink-ICupfer-Konzenbrat wurde in einem Flüssißbettreaktor teilweise 6ero"stot. Zu 2oo t um Röstnrodukt mit einora Gehalt von 6 j sulfidischem Jen vefel v/urden 79 t aA geeiGneten Suschlägon zugegeben. i)ie-3Θ3 Gemisch ,«nirde in gleicher /eise wie das Zink-.'östorodukt-Gomicch des Beispieles 1 eingeschmolzen. Moses lV.al wurde durch Zugabe von 16 ooo SCFM an Gesantluft:nen£e, 13,7 t je Stunde Gemisch und 5,5 t je 3tunde liohlo, die Schlackenbadtemporatur und die ochlackenzusaramensebsunij
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auf konstant gleichbleibenden /ertön prohalton. Schlr.c'.re zuaoijnen mit suspendierter Schmölze -nirdo in boooinRken Intervallen au3 dom Schmelzofen ab';csfcochon und in einem AbsebzirefHß separiert. Dei* Versuch VAirde nach 3 stunden unterbrochen, als die Half to der liöetorod.ilct-I/.ischun-r aufgebraucht war.'Anschließend wurde der Schmelzofen wieder seiner Gewöhnlichen Verwendung züftsführt.
In der Praxis mirdo bei Vervircndun' dieses ^^ der Jc'timolaofen r;eschlössen gehalten und ein -.ondenaator an die Stelle des AbwUrmeboilers und des Kcasclhauoos treten. Das entsprechende i'lußdiagraraia ist aus Fi^. 2 ersichtlich.
.· Beisniol 3 ,
•iin vVa^entank mit flüssigem Sauerstoff v/urde über Zumeii-Fjer; te an einen Verdampfer und an die Blaseinriciiüun;1; a:irjeschlOGGen, so daß deren 31asleistun£ in den Jciunolzoien einen Anteil von 26 > Sauerstoff enthielt. Is v/urde die übri^ gebliebene Hiilfte des im Ver3'achsbeiGpiel 2 verwendeten Geniisches erschmolzen. IDs zeigte sich, daii nit einem Susatz von 16 ooo 3CPM angereicherter jufb, 23 t je Stunde Gemisch und 6,9 t je Ötunde Kohle die Badtemperatur und der Zinkr;ehalt auf konstanten .'/erten gehalten wor den konnocn. Der Versuch vaurde nach 5 Stunden 2o .dnubcn abgebrochen, als das zuzuführende I/.aterial auf^cbrauchö war. : ·
Das Fluiidiafiraiiim für diesen Versuch ist in Fig. '·? durch die in 'Qanmern anfjesebsnen /erte enthalte·!.
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iinc loo t-Charge an Kupferkonzenfcrat wurde mic 'J-2,p t •Ciesels'iure-'.ioxKizuechlas Kcnisoht und in dem gleichen Ofon, der bereits in den früheren Beisniolen verwendet v/urde, eingeschmolzen. ;s \vurde on^eotrebt ,den Jphv/efelanteil im Konzentrat, der den zur '^rzeufgun^ von Scinielse notv.-Giidicen '-'inteil überstieg, alß Drennstoff zu verwenden und ihn alo. Jchwei'eldiöxyd zu verflüchtigen. Lib einer Zufuhr von 16 ooo 8CPH an Luft wurden 25,3 t je 3tundo Genisch eingeschmolzen, vrabai lediglich 1,3? t je Jounde an Kohlo orforderlich waren, um die Temperatur von 1^οο°ΰ zu halten. Die öchlacke mit suspendierter ochnelzc vrarde in bestimmten Zeitintervallen abgestochen und in einen .\bsetzr?9füß senariert. Hoch S stunden war da3 einzuspeisende Material aufsebrauchb und der Versuch v/urde abnobrochen. Das ?lu!?<dia^ranm zürn Irschmelzen von 'uoforkonzentraten durch eingetauchte Blaslanzen ist in 21:;. 3 dargestellt.
Der bei dieser 'iusführungoforn des erfindungs^ernößeii Verfahrens in der Praxis zu verwendende Schmelzofen muii anO.ers als bei den vorstehend geschilderten Beispielen nicht peschlosson sein. Das erzeugte Schwefeldioxyd könnte enb.voder in oiiure umgewandelt, als Flüssigkeit oder »u schwefel reduziert gewonnen v/erden. Durch eine oauerstofiunrsicheruns könnte der Kohlebedarf noch weiter reduziert oder Ganz hinfällig werden.
Das im Konzentrat enthaltene Zink löste sich in der · Schlacke und wurde anschließend durch \bbrennen oder Abdainof»3n der Schlacke gewonnen. Dieses Konzentrat enthielt außerdem o,2 /o Blei, während die Analyse dor öchnelze
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und der Schlacke lediglich opuren *eir;te. Dies zeirjt/daß '; :■;»· sich da» Blei verfiUcJtttirifc hat, vermutlich als Sulfid oder *
·■■ ■« e
In Gegensatz zu den .bekannten Xupfer-.SrsciimolzunG vorfaiiren i'ürdert die heftige .aurchrührunr; durch dia ein;i;etauchtcn Blaslanzen die Heaiccion »wische ti Magnetit und Gulf id, so daß die abßsstochone ochlac;;e einen minimalen i..a;jnetit- '
gehalt auXv/eia-^ und auodioeesi,, Grunde viele der gewöhn- ~- .":
auftreteijöqn, durch-ilagnatlt.·eraoußten Problem© vor- ;f
iaieden v/erden« Rin GtraÄIunoS-Sclxiiölzoien ohne teilv/oiss liösbun,^ orsclunilst otrra-^'$69 t Charco je qn Olenf lache und Taßt wohingesen bein Ürsciimelzen mit oin^etauchücn. Blaslanzen 25,β t Charge je qia Ofenfl ehe und ?an errechnet -.verden können, wobei der Cev/inn durch 4^s Α1»3θύζςοΓ::3 nicht niitgesählt ist. iin otrahlunßsschmelzofen errorüer'j 1,26 bis 1,51 x lo° lccal^e t einseochnolzencG Konssnirat,
e^en boim ßrncanelzen mit ein^otauchten Blaslanzen lediglich o,'8$ χ Io keel erforderlich sind.
produktion
.vine loo t-Charge von Ghalcopyrit-.Conzonor-xten nit den Analysonv/ortsn lCupfer 2o,5 "^ ßisen p5»8 ..i, ochv/exGl 3!5,8· >, Kieselsäure 2,ο 4, wurde mij 13 t KioseloMiresand rjenincht und auf gleiche Ve.iso v/ic in Beis->icl Lv ein^oaciur.olzen » Jedoch mit einer größeren I.Ien.^e an Brennstoff, .so daß v/onißer ochv/ofel oxydiert \7urde. Mit einer Zufuhr von 16 ooo 3CFM ' Luft, 22 t je Gtuhde Gemisch und einer erhöhten \"ohlezu^abe von 5,i>5 t ,Io Stunde wurde die Badtempex^atur konstant auf 12oo°C f^ehalton. 153 v/urde ein irtobebefu lter ein^esetzu, um Proben der aus" dem Bad aufsteigenden Gase zu onenehuan,
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bevor diese der.■ Verbrennung zugeleitet werden, Die Gasproben zeigten einen Anteil von weniger als o,-* Vol.-/.) an ."chvvofoldioxyd. Im Kondensator wurde eUwao elemonUnror Schwefel beobachbet und am Probenejeictor wurde der 'Jeruca von .jchv/cfelwasserstoff festgestellt. Nach 5 Stunden 22 Vinuben war das zuzuführende Material aufGebraucht und der Versuch wurde abgebrochen. Die I.'.engehangaben und d.-u I?luiidiagramm sind aus T^ig. 4 ersichtlich.
Dieses Beispiel zeigt, daß beim Erschmelzen von Kupfererzen mit eingetauchten Blaslanzen die erhöhung der Kohlezufuhr den Sauerstoffanteil einschränkt, der zur Oxydation des sulfidischen Schwefels zur Verfügung steht. Gleichzeitig greift die als Sauerstoffträger wirkende Schlacke die Eisensulfide an und reagiert diese zu FeO, so daß der oclv.vefel frei wird. Dies erlaubt die Entstehung einer brauchbaren Güte an Rohschmelze. Der zur Erzeugung der liohscomelze nicht notwendige Schwefel wurde verdampft. Ein Teil des Schwefels reagierte mit flüchtigen \nteilen de:; Brennstoffes zu HpS1 COS und anderen Schwefelverbindunncn, in denen, der Schwefel in einem geringeren Maße oxyuiert ist als in Schwefeldioxyd. Diese laosen sich leicht mit üblichen Mitteln mit Gchwef'eldioxyd zur Reaktion bringen, um elementaren Schwofel zu erhalten. Das SchwefeIdiox.yd entsteht entweder aus der Verbrennung eines Teiles dieser Gase oder aus dem Konverter, in dem der Rohschmelze-Schwefel oxydiert wird. Die Konverter-Gase können wiederum als Teil der Blasluft verv/endet werden, iin Flußdiagramra für das in der Praxis durchgeführte Verfahren des Erschmelzens von Kunferkonzentraten mit eingetauchten Blaslanzen zu flüchtigem Schwefel in Form von weniger als Schwefeldioxyd oxydierten Verbindungen ist in Fiß. 1V wiedergegeben.
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Claims (1)

  1. -u-
    PatentansDrüche
    1. Vcrfnliron zum Mnschmelzen minoralinchor Hohsboifc,· deren ilauntmctallbcstandtoil Kupfer, Zink oder ein Gemisch daraus ist, dadurch pekennzeichnen, daß in ein Bad CeGciinolzenor Schlacke ein Gemisch aus fein verteiltem Zuschlag, dem mineralischen Rohstoff, einem souerstoffhnltirsen Gas und ^Gegebenenfalls Brennstoff einj-esbrahlt wird, so daß mindestens einer der Bestandteile des i.'ohstoffes verdampft und daß der.verdampfte Bestandteil abgezogen wird.
    2. Verfahren nach An3oruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mineralische Hohstoffe verwendet werden, deren lauotbestandteil Zink, vorzugsweise in Form von Zinkoxyd, ist.
    J). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ^eVtennzoichnet, daß Kunfer und sonstige in dem mineralischen Rohstoff enthaltene Edelmetalle als Kunferrohsclimelze gewonnen werden.
    • ·
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mineralische Rohstoff als Hauptmetairbestandteil eine r<iischun^ aus Kupfer und Zink enthalt und daß das Kupfer* als Rohschmolze und das Zink in verdampfter Form gewonnen werden,
    5. Verfahren nach Ansoruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mineralische Rohstoff ein Kupferkonzentrat mit einem Schwefel^eh-ilt ist., und daß das Kupfer als Kohschraelze und ein Teil de« Gchwefelgehaltear in Gasform, in der Hauptsache als ochwefeldioxydi gewonnen werden.
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    G. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß auo.'immen mit dorn Schwefel geringfügige Antolte oinoa weiteren Metalles oder v/eiterer Metalle zur ISr sic lung einer , Kuprerrohscamelze verdampft werden, in der das Verhältnis von Kupfer zu diesem Metall oder diesen Metallen höher ist als im Kupferkonzentrat. *
    7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffanteil des sauerstoffhaltigen Gases so anschoben wird, daß kein zusätzlicher Brennstoff erforderlich ist. ■ ·
    0. Verfahren n:ch Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mineralische Rohstoff ein Kuofor-Sison-Dulfid ict, aus dem Kunfer als Rohachmelze und ein Teil des Schwefels gasförmig in Form von Verbindungen gewonnen wird, in denen der Schwefel weniger oxydiert ist als in Schwofeldioxyd, um die Gewinnung von Schwefel daraus zu erleichtern, und daß das sauerstoff haltige Gas rjchwefeldioxyd enthalt.
    9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bia 8, dadurch gekennzeichnet, daß Brennstoff in Pulverform zugeführt wird. ' .
    0/113'/
    BAD ORIGINAL
    Le e rs e i te
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