DE2042444C - Verfahren zum Einschmelzen mineralischer Rohstoffe - Google Patents

Description

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein heizten Kessel aus rostfreiem Stahl angeschlossen. Vsvfahren der vorstehend genannten Art vorzu- Die einzublasenden mineralischen Rohstoffe" wur-

den in einen Füllbehalter mit einer Förderschnecke In der ¹^aXB muß gemäß der Darstellung in gebracht, die dazu diente, das Material der Düse zu- Fig. 1 der Schmelzofen abgedichtet sein und die zumessen, die unter Verwendung eines geringfügi- Gase müssen emem Kondensator zugeführt werden, gen Anteiles der angeblasenen Luft das mineralische um die entstehendes Zinkdampfe m kondensieren. Rohs:offmaterial fließfähig machte und es in den 5 Das aus dem Kondensator austretende Gas, das Schmelzofen durch den geheizten Druckkessel ein- einen Wärmeinhalt von etwa 890kcai/m^s besitzt, blies. konnte überall dort eingesetzt werden, wo Brennstoff

Vorzugsweise wird in der Praxis das mineralische benötigt wurde oder ta einem anscliüießenden Ver-Rohstoffmaterial und der Brennstoff zugleich mit brennungsvorgang zur Enreugnng von Dampf und einem geringen Anteil der Luft to den Hauptluft- io Energie verweudet werden. Die hu dem Flußdiastrom jeder Blaslanze (angeblasen. Dies wird dadurch gramm gemäß Fi g. 1 angegebenen Mengen und die erzielt, daß man beides in jede Blaslanze oder das übrigen angegebenen Werte wurden aus den durcheine oder das andere gerade oberhalb oder unter- geführten Versuchsbeispielen abgeleitet,
halb jeder Blaslanze einstrahlt Die geringe, im Konzentrat enthaltene Menge an

Der Schmelzofen war aus wassergekühlten Stahl- 15 Blei wurde ebenfalls zum metallischen Zustand replatten aufgebaut und wies an seinen Wänden eine duziert und verdamn* In der Praxis wird es zufeste Schlackeschicht mit einer Dicke von ttwa sammen mit dem Zink im Kondensator gewonnen. 2,5 cm auf. Als Brennstoff wurde Kohlestaub mit Die flüssige Zink-Bleimiscb^ig aus dem Kondeneinc:n Heizwert (BTU-Wert) von 811^ kcal/kg und sator könnte separiert werden, um "Zink erster Güte eine 1 angenäherten Zusammensetzung von 72,2 % »° zu erhalten. Die Mischung könnte auch weiter fester Kühle, 20,3·/· flüchtigem Material, 3".Ό durch Führung im Rückfluß gereinigt werden. Im Feuchtigkeit und 4,5·/· Asche verwendet. Die RfHtprodukt enthaltenes Eisen und Gestein bilden Grenzanalyse gab 64,0·/· Kohle, 4,7«/» Wasserstoff, zusammen mit dem Zuschlag eine Schlacke, die der-5,2°» Sauerstoff, 1,2·/· Stickstoff und 0,5«/»Schwe- jenigen ähnlich ist, die bereits ursprünglich vorhanfel an. Es konnte jedoch jeder andere feste Brenn- »5 den ist. Bei Bedarf wurde diese Schlacke in Abstänstoff in gleicher Weise verwendet wer. ;n. Flüssige den gestochen. Das Kupfer bildete eine Schmelze und gasförmige Brennstoffe sind weniger wirkungs- mit einem Spurengebalt an wertvollen Metallen, voll, wenn ein Metall reduziert werden soll, auf Diese Schmelze verblieb suspendiert in der auf geGrund der Tatsache, daß sie langsam verbrennende wühlten Schlacke, bis sie aus dem Schmelzofen abkurzverkettete gesättigte Kohlenwasserstoffe, wie 3» gezogen wurde. Die Schlacke floß durch einen Abz. B Methan, enthalten. Als Zuschläge wurden so- setzbehälter, in dem sich die Schmelze ansammelte, wohl kalk- als auch kieselsäurehaltige Zuschläge für Die Zusammensetzung der Schlacke ist nicht kri-

Rohmaterialien eingesetzt, die merkliche Anteile an tisch. Vorzuziehen ist eine Schlacke, die sich mit Zink enthielten. Kupferkonzentrate dagegen benötig- dem geringsten Aufwand an Zuschlägen erzeugen ten jedoch lediglich kieselsäurehaltigen Zuschlag. 3$ läßt und die bei 1200° C ausreichend flüssig ist, um

das vollständige und einigermaßen !schnelle Absetzen B e i s ρ i e 1 1 der Schmelze zt erlauben.

Erschmelzen von Zink ^m° Zink-Konzentrat dieser Art kann auf ge

wöhnliche Weise geröstet und anschließend einem

Es wurde eine Charge von 851 Zinkerz-Röstpro- 40 Laugungsprozeß sowie der Elektrolyse unterzogen dukt verwendet, das durch totales Rösten eines werden. Der Energieverbrauch beträgt unter Be-Zinksulfid-Flotations-Konzentrats erhalten worden rücksichtigung des Rückgewinns an Dampf aus der war. 101 an geeignetem gemahlenem Zuschlag wur- Abwärme etwa 15 000 kcal/kg Zink. Im Verfahren den mit dem Röstprodukt vermischt. Das Gemisch wurden lediglich 7780 kcal/kg Zink verbraucht, wowurde in den Behälter mit der Förderschnecke ge- 45 bei der Rückgewinn bei der Dampferzeugung durch bracht, an jeder zweiten Blaslanze die Kohlezufüh- Abwärme oder auf Grund des Brennstoffwertes des rung unterbunden und die vorstehend erwähnten Kondensatorgases nicht berücksichtigt ist Es muß Mineral-Einblasdüsen durch die Kugelventile dieser jedoch eine Wärmemenge von etwa 2780 kcal/kg Blaslanzen eingesetzt. Nach der erfolgten Ent- Zink für die Raffination des Zinls im Rückfluß in zinkung einer Schlackencharge im Schmelzofen 50 Anrechnung gebracht werden,
wurde diese nicht abgestochen und der anschließend
erläuterte Prozeß eingeleittt. Beispiel 2

Das heiße Gemisch aus Röstprudukt und Zuschlag Zink-Kupfer-Röstprodukt

und Kohlestaub wurde zusammen mit Luft durch

die abwechselnd, eingetauchten Blaslanzen in das 55 Eine Charge von 267 t Zink-Kupfer-Konzentrat Bad aus geschmolzener Schlacke bei einer Tempe- wurde in einem Fließbettreaktpr teilweise geröstet, ratur von etwa 1200⁰C eingeblasen. Mit einer Zu- Zu 2001 an Röstprodukt mit einem Gehalt von 6·/· fuhr von 453m«/Min. (21⁰C, 1,02 ata) gesamter sulfidischem Schwefel wurden 79 t an geeigneten Luftmenge·, 10,351 je Stunde des Röstprodukt-Zu- Zuschlägen zugegeben. Dieses Gemisch wurde in schlag-Gemisches und 5,261 je Stunde Kohle wurde 60 gleicherweise wie das Zinkerz-Röstprodukt-Gemisch das Bad auf einer, j Gehalt von etwa 4'/· Zink und des Beispieles 1 eingeschmolzen. Dieses Mal wurde auf einer Temperatur von etwa 1200° C gehalten. durch Zugabe von 453 m^s an Gesamtluftmenge, Das reduzierende Gas und die aus dem Bad auf- 18,71 je Stunde Gemisch und 5,31 je Stunde Kohle, steigenden Zinkdämpfe verbrannten in der durch die Schlackenbadgenerator und die Schlackendie Beschickungstür in den Ofen eingezogenen Luft, 65 zusammensetzung auf konstant gleichbleibenden Nach 8 Stunden wurde abgestochen und der Schmelz- Werten gehalten. Schlacke zusammen mit suspenofen seiner gewöhnlichen Verwendung wieder zu- dierter Schmelze wurde in bestimmten Intervallen

'·■ aus dem Schmelzofen abgestochen und in einem

5 ' . 6

Absetzgefäß separiert. Der Versuch wurde nach nen oder Abdampfen der Schlacke gewonnen. Dieses 8 Stunden unterbrochen, als die Hälfte der Röstpro- Konzentrat enthielt außerdem 0,2°/o Blei, während dukt-Mischung aufgebraucht war. Anschließend die Analyse der Schmelze und der Schlacke ledigwurde der Schmelzofen wieder seiner gewöhnlichen Hch Spuren zeigte. Dies zeigt, daß sich das Blei verVerwendung zugeführt. - S flüchtigt hat, vermutlich als Sulfid oder Oxyd.

In der Praxis würde bei Verwendung dieses Aus- Im Gegensatz zu den bekannten Kupfer-Erschmel-

gangsproduktes der Schmelzofen geschlossen gehal- zungsverfahren fördert die heftige Durchrührung ten und ein Kondensator an die Stelle des Au- durch die eingetauchten Blaslanzen die Reaktion wärmeboilers und des Kesselhauses treten. Das ent- zwischen Magnetit und Sulfid, so daß die abgestosprechende Flußdiagramm ist aus Fig. 2 ersichtlich. io chene Schlacke einen minimalen Magnetitgehalt aufweist und aus diesem Grunde viele der gewöhnlich auftretenden, durch Magnetit erzeugten Probleme

Beispiel 3 vermieden werden. Ein Strahlungs-Schmelzofen ohne

teilweise Röstung erschmilzt etwa 2,69 t Charge je

Zink-Kupfererz-Röstprodukt 15 qtn Ofenfläche und Tag, wohingegen beim Er-

mit Sauersloffanreicherung schmelzen mit eingetauchten Blaslanzen 25,81

Charge je qm Ofenfläche und Tag gerechnet werden

Ein Wagentank mit flüssigem Sauerstoff wurde können, wobei der Gewinn durch das Absetzgefäß über Zumeßgeräte an einen Verdampfer und an die nicht mitgezählt ist. Ein Strahlungsschmelzofen er-Blaseinrichtung angeschlossen, so daß deren Blas- ao fordert 1,26 bis 1,51 X 10« kcal je Tonne eingeleitung in den Schmelzofen einen Anteil von 26°/· schmolzenes Konzentrat, wohingegen beim ErSauerstoff enthielt. Es wurde die übrig gebliebene schmelzen mit eingetauchten Blaslanzen lediglich Hälfte des fan Versuchsbeispiel 2 verwendeten Ge- 0,83 X J 0« kcal erforderlich sind,
misches erschmolzen. Es zeigte sich, daß mit einem

Zusatz von 453m» angereicherter Luft, 28t je 35 Beispiel 5

Stunde Gemisch und 6,91 je Stunde Kohle die Badtemperatur und der Zinkgehalt auf konstanten Wer- Erschmelzen von Rohkupfer
ten gehalten werden konnten. Der Versuch wurde mit gleichzeitiger Schwefelproduktion
nach 5 Stunden 2C Minuten abgebrochen, als das

zuzuführende Material aufgebraucht war. 30 Eine 100-t-Charge von Chalcopyrit-Konzentraten

Das Flußdiagramm für diesen Versuch ist in mit den Analysenwerten Kupfer 20,3*/·, Eisen Fig. 2 durch die in Klammern angegebenen Werte 35,8·/·, Schwefel 35,8·/· Kieselsäure 2,0·/·, wurde

enthalten. mit 18 t Kieselsäuresand gemischt und auf gleiche

Weise wie im Beispiel 4 eingeschmolzen, jedoch mit B e i s ρ i e 1 4 35 einer größeren Menge an Brennstoff, so daß weniger Schwefel oxydiert wurde. Mit einer Zufuhr von Erschmelzen von Kupfer mit Säureerzeugung 453 m» Luft, 221 je Stunde Gemisch und einer er

höhten Kohlezugabe von 3,331 je Stunde wurde die

Eine lOOt-Charge an Kupfererzkonzentrat wurde Badtemperatur konstant auf 1200° C gehalten. Es mit 42,51 Kieselsäure-Sandzuschlag gemischt und in 40 wurde ein Probebehälter eingesetzt, um Proben der dem gleichen Ofen, der bereits in den früheren Bei- aus dem Bad aufsteigenden Gase zu entnehmen, bespielen verwendet wurde, eingeschmolzen. Es wurde vor diese der Verbrennung zugeleitet werden. Die angestrebt, den Schwefelanteil im Konzentrat, der Gasproben zeigten "inen Anteil von weniger als den zur Erzeugung von Schmelze notwendigen An- 0,2 Votumprozent an Schwefeldioxyd. Im Kondentcil überstieg, als Brennstoff zu verwenden und ihn 45 sator wurde etwas elementarer Schwefel beobachtet als Schwefeldioxyd zu verflüchtigen. Mit einer Zu- und am Probenejektor wuide der Geruch von fuhr von 453 m* an Luft wurden 23,8 t je Stunde Schwefelwasserstoff festgestellt. Nach 5 Stunden Gemisch eingeschmolzen, wobei lediglich 1,871 je and 22 Minuten war das zuzufahrende Materia) auf-Stunde an Kohle erforderlich waren, um die Tem- gebraucht und der Versuch wurde abgebrochen. Die peratur von 1200° C zu halten. Die Schlacke mit 50 Mengenangaben und das Flußdiagramm sind aus suspendierter Schmelze werde m bestimmten Zeit- Fig.4ersichtlich.

Intervallen abgestochen und in einem Absetzgefäß Dieses Beispiel zeigt, daß beim Erschmelzen von

separiert. Nach 6 Stunden war das einzuspeisende Kupfererzen mit eingetauchten Blaslanzen die ErMaterial aufgebraucht und der Versuch wurde ab- höhung der Kohlezufuhr den Sauerstoffanteil eingebrochen. Das Flußdiagramm zum Erschmelzen 55 schränkt, der zur Oxydation des sulfidischen Schwevon Kupferkonzentraten durch eingetauchte Blas- fels zur Verfugung steht. Gleichzeitig greift die als lanzen ist in Fig. 3 dargestellt Sauerstofftrager wirkende Schlacke die Eisensulfide

Der bei dieser Ausführungsfonn des erfindungs- an und reagiert diese zu FeO, so daß der Schwefel gemäßen Verfahrens in der Praxis zu verwendende frei wird. Dies erlaubt die Entstehung einer brauch-Sctunelzofen muß anders als bei den vorstehend ge- 60 baren Güte an Rohschmelze. Der zur Erzeugung der schilderten Beispielen nicht geschlossen sein. Das er- Rohschmelze nicht notwendige Schwefel wurde verzeugte Schwefeldioxyd könnte entweder in Säure dampft Ein Teil des Schwefels reagierte mit flüchtiumgewandeh, als Flüssigkeit oder zu Schwefel redu- gen Anteilen des Brennstoffes zu H^S, COS und anziert geon werden. Durch eine Sauerstoffanrei- deren Schwefelverbindungen, in denen der Schwefel chcrung könnte der Kohlebedarf noch wetter redu- 65 in einein g MaBe oxydiert ist ab in Schweziert oder ganz hinfällig werden. feldioxyd. Diese lassen sich leicht mit üblichen MSt-

Das fan Konzentrat enthaltene Zink löste sich in teln mit Schwefeldioxyd zur Reaktion bringen, um der Schlacke und wurde anschließend durch Abbren- elementaren Schwefel zu erhalten. Das Schwefeidt-

oxyd 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 verwendet werden. Ein Flußdiagramm für das in der

Praxis durchgeführte Verfahren des Erschme von Kupferkonzentraten mit eingetauchten
lanzen zu flüchtigem Schwefel in Form von we als Schwefeldioxyd oxydierten Verbindungen i S F i g. 4 wiedergegeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. schlagen, welches die Gewinnung des wesentlichen

   t ' Metallbestandteiles auf einfachere und billigere

   Patentansprüche: _Weise ^_{3 bisber ena}agjjcht Erfindungsgemäß wird

   dies dadurch erzielt, daß in ein Bad geschmolzener

   ' 1. Verfahren zum Einschmelzen mineralischer 5 Schlacke ein Gemisch aus fein verteiltem Zuschlag, , Rohstoffe, deren HauptmetallbestandteO Kupfer, dem mineralischen Rohstoff, einem sauerstoöhalti-Zink oder ein Gemisch daraus ist, dadurch gen Gas und gegebenenfalls Brennstoff eingestrahlt gekennzeichnet, daß in ein Bad geschmol- wird, so daß mindestens einer der Bestandteile des zener Schlacke ein Gemisch aus fein verteiltem Rohstoffes verdampft urni daß der verdampfte BeZuschlag, dem mineralischen -Rohstoff, einem io standteil abgezogen wird.

   sauerstoffhaltigen Gas und gegebenenfalls Brenn- In der Praxis läßt sich dadurch ein einfaches, mit stoff eingestrahlt wird, so daß mindestens einer niedrigen Kosten verbundenes Schmelzverfahren erder Bestandteile des Rohstoffes verdampft und zielen, bei dem kontinuierlich der fein verteilte minedaß der verdampfte Bestandteil abgezogen wird. rausche Robstoff, beispielsweise ein Erz, ein Kon-
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- is zentrat oder ein Röstprodukt, zusammen mit geeigkennzeichnet, daß mineralische Rohstoffe ver- netem Zuschlag, Brennstoff und einem sauerstoffhalwendet werden, deren Hauptbestandteil Zink, tigen Gas in den richtigen Verhältnissen in ein Bad vorzugsweise Li Form von Zinkoxyd, ist. geschmolzener Schlacke durch eingetauchte Blas-
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- lanzen, wie sie gewöhnlich in Schlackeverblaseöfen kennzeichnet, daß Kupfer und sonstige in dem ao verwendet werden, eingestrahlt oder eingeblasen mineralischen Rohstoff enthaltene Edelmetalle wird. Die Schlacke wirkt dabei zugleich als Lösungsais Kupferrohschmelze gewonnen werden. mittel für die Oxyde, als Wänneübertragungsmedium
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- und als Sauerstoffträger. Die durch den Einblasvorkennzeichnet, daß bei Verwendung eines mine- gang erzeugte heftige Durchmischung des Materials rauschen Rohstoffes, der als Hauptmetallbestand- »5 unterhalb der Schlacke bewirkt eine sehr rasche Reteil eine Mischung aus Kupfer und Zink enthält, aktion und erlaubt das einfache Austreten entstehendes Kupfer als Rohschmelze und das Zink in der Dämpfe in die erzeugten Blasen. Das Durchverdampfter Form gewonnen wird. treten der Blasen durch die Schlackeschicht bewirkt
5. 5. Verfahren nach Anspri h 1, dadurch ge- gleichzeitig einen Reinigungsvorgang, in dem Staubkennzeichnet, daß bei Verwendung eines Kupfer- 30 partikel, die anderenfalls mit dem Gas aus dem konzentrats mit einem Schwefc. gehalt als mine- Schmelzofen herausgeführt werden würden, entfernt ralischer Rohstoff das Kupfer als Rohschmelze werden. Die abgezogenen Gase und Flüssigkeiten und ein Teil des Schwefelgehaltes in Gasform, in werden aus dem Schmelzofen entfernt und mit beder Hauptsache als !«.nwefeldioxyd, gewonnen kannten, gewöhnlichen Mitteln weiterbehandelt um wird. 35 die darin enthaltenen Werte zu gewinnen.
6. 6. Verfahren nach Anspruch5, dadurch ge- Die Fig. 1 bis 4 zeigen Flußdiagramme für die kennzeichnet daß zusammen mit dem Schwefel prozeßmäßige Behandlung unterschiedlicher Rohgeringfügige Anteile eines weiteren Metalles oder stoffe und Materialien, die auch in den nachfolgenweiterer Metalle zur Erzielung einer Kupferroh- den Beispielen erläutert werden. In diesen Beispielen schmelze verdampft werden, in der das Ver- 40 wird die Anwendung des erfindungsgemäßen Verhältnis von Kupfer zu diesem Metall oder diesen fahrens auf das Einschmelzen unterschiedlicher Erze Metallen höher ist als im Kupferkonzentrat und Konzentrate beschrieben.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch In den durchgeführten Versuchsbeispielen wurde gekennzeichnet, daß der Sauerstoffanteil des ein Schlackeverblaseofen mit den Abmessungen sauerstoffhaltigen Gases so angehoben wird, daß 45 2,44 X 6,4 m verwendet. Die zu Beginn der Verkein zusätzlicher Brennstoff erforderlich ist. suche verwendete Schlacke war eine in einem sol-
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- chen Schmelzofen regulär produzierte entzinkte Bleikennzeichnet, daß bei Verwendung eines Kupfer- schlacke. Der Schmelzofen war über einen Verlust-Eisen-Sulfids als mineralischer Rohstoff dem wärmeboiler an ein Sackhaus angeschlossen und sauerstoffhaltigen Gas Schwefeldioxyd zugegeben 50 wurde gewöhnlich zum chargenweisen Entzinken wird und das Kupfer als Rohschmelze und ein von Schlacke aus Bleischachtöfen verwendet. Er Teil des Schwefels gasförmig in Form von Ver- wurde zum Einblasen fein verteilter Mineralien bindungen gewonnen wird, in denen der Schwe- durch die Blaslanzen zusätzlich zu dem gewöhnlich fcl weniger ab in Schwefeldioxyd oxydiert ist. eingeblasenen Kohlestaub geringfügig modifiziert.

   .9. Verfahren nach einem oder mehreren der 55 Normalerweise wird die Kohle durch einen geringen

   Aieprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Anteil der Luft durch ein in jeder Blaslanze kon-

   Brenristoff in Pulverform zugeführt wird. zentrisch angeordnetes Rohr eingeblasen, das ein

   ■' Kugelventil besitzt und durch das im Bedarfsfälle die

   Blaslanzen durchstoßen werden können. Für die

   • ■ " 60 durchgeführten Versuche wurde das die Zuführung

   der Kohle steuernde Ventil bei allen übrigen Blaslanzen abgedreht Durch das Kugelventil dieser Blas-

   EWe Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ein- lanzen wurde eine SchiebesitzdUse geschoben, die schmelzen mineralischer Rohstoffe, deren Haupt- bei Bedarf zum Durchstoßen entfernt werden konnte, metallbestandteil Kupfer, Zink oder ein Gemisch 65 Diese Düsen waren über einen flexiblen Metalldaraia ist schlauch und ein Ventil an einen von außen bd·