DE2052223B2 - Verfahren zur Auswertung von noch oxydierbare Bestandteile ent haltenden pyritischen Erzabbranden - Google Patents

Description

Bei den iberischen Pyriten bleiben unvollständig

geröstete Abbrände nach, wenn die Pyrite nach den Verfahren geröstet werden, wie sie für feinkörnige Erze, wie z. B. Flotationspyrite, entwickelt wurden,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswer- 65 die keine verwertbaren metallischen NE-Elemente

rung von noch oxydierbare Bestandteile enthaltenden enthalten, und mit denen in einer einzigen Stufe eine

pyritischen Erzabbränden. Abbrandzusammensetzung erhalten werden kann, die

Die Wirbelschichtröstung von Pyriten und ahn- im wesentlichen aus Magnetit mit einem vernachläs-

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sigbaren Arsengehalt besteht, bei einem zufrieden- sen, wie z.B. schwefelhaltigen Gasen, vermischter stellenden Entschwefelungsgrad (Restschwefelgehalt Luft als Oxydationsmittel werden alle diese Schwieauf jeden Fall kleiner als 3«/o) Die Arbeitsweise rigkeiten vermieden; denn einerseits wird dieWärmesolcher Röstofen ist kritisch bezüglich der Regelung abfuhr begünstigt, da mit einer größeren Gasmenge des Oxydationsvermogens der Gasatmosphärc; wer- S gearbeitet werden kann, und andererseits wird <fcr den daher in ihnen Pynte gewöhnlicher Korngrößen Prozeß durch die Gegenwart von zusätzlichem behandelt, so wird enrweder die kritische Oxyda- Schwefeldioxyd gefördert, dessen spezifische Wärme tionsleistung überschritten, so daß die gewünschte größer als die der Luft ist. Des weiteren wird nicht Entfernung des Arsens nicht erreicht wird, oder aber nur die Bildung von Kupfer- und Zinkferriten verdie kritische Oxydationsleistung wird nicht über- io mieden, sondern diese Elemente bleiben bei geeigschntten, wobei dann aUerdmgs auch die gewünschte neter SO,-Konzentration in den Gasen und geeigne-Entfemung des Schwefels nicht erreicht wird. Diese ten Temperaturen am Schluß in Form von Sulfaten Zusammenhange sind in der eingangs erwähnten zurück; somit können die verwertbaren NE-Metalle Veröffentlichung m Industrial Engineering Chemi- (Cu, Zn, etc.) leicht ausgelaugt werden, ohne daß stry, 1963, b. 214 if behandelt. Praktisch ist es da- 15 eine spätere chlorierende Nachröstung erforderlich her am ratsamsten, diese öfen unterhalb der kriti- wird. Das erimdungsgemäße Verfahren ermöglicht sehen Oxydationsleistung zu halten, um eine voll- somit in einfacher Weise eine Kontrolle und Regekommene Entfernung des Arsens und Bleis aus den lung der Temperatur der Wirbelschicht und des Abbranden zu gewährleisten und zu vermeiden, daß Oxydations- und Sulfatisierungspotentials der angediese unwiderruflich mit den genannten Stör-Elemen- 20 wandten Gasmenge.

ten in oxydierter Form kontaminiert werden. Dies Aus den vorstehenden Darlegungen ergibt sich,

hat, wie bereits dargelegt, den unvermeidlichen Nach- daß die SO₂-Konzentration für die Oxydation der teil einer schlechten Entschwefelung zur Folge. unvollständig gerösteten Abbrände oder ähnlichen

Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe die magcetithaltigen Materialien verwendeten Gase inAuswertung der erwähnten unvollständig gerösteten 25 nerhalb weiter Grenzen variieren kann, in Abhängig-Abbrände und ähnlicher Stoffe mit Magnetit als vor- keit von der Zusammensetzung des auszuwertenden herrschender Phase zugrunde, diese Abbrände ent- Materials und von den thermischen Bedingungen abhalten daneben außerdem Kupfer und Zink und hängt, unter denen das Verfahren durchgeführt wird, andere wertvolle NE-Elemente in durch gewöhnliche das in jedem Fall nach dem folgenden Gleichgewicht Laugungsmittel unangreifbarer Form. 30 verläuft:

Durch die Erfindung wird diese Auswertung derartiger Abbrände in industriellem Maßstab ermög- SO, + 0,5 O₂ =*= SO₃
licht, indem die Fertig-Oxydation der unvollständig
gerösteten Abbrände in einer schwefelhaltigen Oxydationsatmosphäre (insbesondere einer Mischung 35 Mit anderen Worten: Wenn der unvollständig gevon Luft und Röstgasen in den weiter unten er- röstete Abbrand verhältnismäßig reich an Schwefel wähnten Verhältnissen) zu Ende geführt wird, und ist, können die in das Bett eingespeisten Gase sogar zwar sofort anschließend oder später, d. h. mit un- frei von SO₂ sein, da dann das in seiner Röstung ervollständig gerösteten Abbränden aus der kurz vorher zeugte Schwefeldioxyd für die Sulfatisierung ausstattgefundenen teilweisen Röstung oder mit unvoll- 40 reicht, wenn die Temperatur genügend niedrig geständig gerösteten kalten Abbränden. Diese Fertig- halten wird. Der O₂-Gehalt wird zwischen 5 und röstung kann grundsätzlich nach einem beliebigen 21 Volumprozent gehalten, vorzugsweise zwischen 8 Festgut-Gas Kontaktverfahren durchgeführt werden, und 11 Volumprozent, wobei der Rest hauptsächlich vorzugsweise jedoch im Wirbelschichtverfahren we- aus Stickstoff und SO, besteht. Dieser Variationsbegen seiner zahlreichen und bekannten Vorteile. « reich der Gas-Zusammensetzungen läßt sich in ein-

Bisher bestand die einzige Möglichkeit der Rege- fächer Weise mit Hilfe von im Kreislauf zurückgelung dieser letzten Oxydation in einer Kontrolle der führten Röstgasen konventioneller Zusammensetzung Luftzufuhr; dies ist ein alltäglicher Vorgang, d"x je- verwirklichen, denen in dosierter Form und fortlaudoch, wie bereits gesagt, zu Schwierigkeiten durch fend die nach der stöchiometrischen und Wärme-Sinterbildung führt, und zwar wegen der Exothermik 50 bilanz erforderliche Luftmenge zugeführt wird,
der Reaktion: Die Temperatur der Wirbelschicht wird auf einen

Wert im Bereich zwischen 300 und 750° C, vorzugs-

4Fe₃O₄ + O₂-> 6Fe₂O₃ (γ) + 115kcal/Mol O, weise zwischen 400 und 700° C, geregelt, um dem

gewünschten Sulfatisierungsgrad angemessene Be-55 dingungen zu gewährleisten, der wiederum seinerund des niedrigen stöchiometrischen Verhältnisses seits vom Abkühlungsgrad der Abbrände abhängt. Gas/Festgut von V12 Mol Sauerstoff je Grammatom Die Temperaturkontrolle kann auf verschiedene Wei-Eisen gegenüber dem entsprechenden viel höheren sen erfolgen, die zusammen oder getrennt angewen-Verhältnis von Vs Mol O₂ je Grammatom Eisen det werden können: durch entsprechende Wahl des im Falle der Pyrit- oder Pyrrhotinröstung, wenn zu 60 Verhältnisses Festgut/Gas; durch Variierung des O₂-Magnetit geröstet wird. Unter diesen Bedingungen Gehalts in den Gasen; durch Einbau von Kühlwird die Abfuhr der Reaktionswärme schwierig, und wänden in der Wirbelschicht; durch direkte Einfuhr die oxydierte Festgutphase neigt zu Sinterungser- von Wasser oder »Waschsäuren« in die Wirbelscheinungen und zu Reaktionen zwischen den Fest- schicht.

gutbestandteilen untereinander, die zur Bildung von 65 Im folgenden wird ein praktisches Anwendungsgegenüber einer gewöhnlichen Auslaugung bestän- beispiel der Erfindung beschrieben:
digen Kupfer- und Zinkferriten führen. In einer bei 850° C betriebenen einstufigen Pyrit-

Durch Anwendung von mit nichtoxydierenden Ga- röstanlage werden unvollständig geröstete Abbrände

mit der folgenden Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) erzeugt:

S= 5,95V«,
Fe = 60,10%,
Cu = 1,19%,
Zn= 3,18%,
Pb= 0,26%,
As = 0,02%.

Diese Abbrände werden sofort in eine Wirbelschicht-Reaktionskammfcr eingeführt, wo sie mit einem aufsteigenden Strom von sulfatierenden Gasen in Gestalt eines Gemischs von Luft und Röstgasen zusammentreffen, dessen globale Zusammensetzung (in Volumprozent) beim Eintritt in die Wirbelschicht wie folgt ist:

SO, = 8,10%,
Oj = 9,55%,

wobei der Rest im wesentlichen aus Stickstoff besteht. Die Betriebsbedingungen der Oxydationskammer werden so eingestellt, daß die Temperatur der Wirbelschicht etwa 5CO°C beträgt. Die Gaszufuhr beträgt 1480 N/t m^s unvollständig gerösteter Abbrände. Die aus dieser erfindungsgemäßen Behandlung erhaltenen Abbrände haben die folgende Zusammensetzung:

Q	2,2%,
Fe =	57,0%,
Cu =	1,12%,
Zn =	3,0%,
Pb =	0,25%,
As =	0,019%,

wobei das ganze Eisen im wesentlichen in Hämatitform und die Kupfer- und Zinkmetalle in Form von »o leicht auslaugbaren Sulfaten vorliegen.

Claims (11)

lichen Erzen ist heute eine anerkannte Technik, die in rascher Foige zur Anpassung an die verschiedenen Patentansprüche: Ersatztypen und zur möglichst wirtschaftlichen Ge staltung der nachträglichen Verarbeitung der Ab-

1. Verfahren zur Auswertung von noch oxy- 5 brande mannigfach verbessert wurde.

dierbare Bestandteile enthaltenden pyritischen Für die iberischen Kieserze ist eine Entarsenie-

Erzabbränden, dadurch gekennzeich- rungs- und Entbleiungs-Röstung erforderlich, um

net, daß die Abbrände einer Fertig-Oxydation leicht auslaugbare Abbrände zu erhalten, aus denen

in einer schwefelhaltigen Oxydatiousatmosphäre dann das Kupfer, Zink und andere wertvolle Beunterworfen werden, ίο standteile ausgezogen werden, um einen hämatiti-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- sehen, für die Eisenerzeugung geeigneten Kiesabbrand kennzeichnet, daß als schwefelhaltige Oxydations- zu erhalten. Zu diesem Zweck wurden spezifische atmosphäre ein Gemisch aus Luft und Röstgasen Verfahren wie das Doppel- und Mehrstufenverfahren verwendet wird. und das sogenannte »Tunnelofen«-Verfahren ent-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 15 wickelt; sie beruhen auf der Erkenntnis, daß tfe gekennzeichnet, daß die SO,-Konzentration der Röstung unter solchen Bedingungen erfolgen muß, Oxydationsgase in Abhängigkeit vom jeweiligen daß in dem Röstbett die Eisenoxyde nicht gleich-Schwefelgehalt des zu behandelnden Materials zeitig zusammen mit den Sulfiden oder Arsenoxyden und von dem gewünschten Sulfatierungsgrad vorliegen, da ansonsten das Arsen in den Abbränden einen Wert im Bereich zwischen 0 und höchstens 20 in Form von Eisenarsenat gebunden wird; ähnliches 14% besitzt. gilt für Blei und Antimon. Im einzelnen sind diese

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Zusammenhänge in dem Aufsatz »Fluidized Roasting Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß of Arsenopyrites« (Wirbelschichtröstung von Arsender Sauerstoffgehalt der oxydierenden Gase zwi- kieserzen) in Industrial & Engineering Chemistry, sehen 5 und 21 Volumprozent, vorzugsweise zwi- 25 Process Design and Development, Heft 2, Juli 1963, sehen 8 und 11 Volumprozent, beträgt. S. 214 bis 223, erläutert.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der In einstufigen Röstanlagen, in denen das oxydier-Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bare Material des Minerals nicht erschöpft wird, und die Oxydationsbehandlung bei einer Temperatur in den Anlagen zur Behandlung von Abbränden verzwischen 300 und 750° C, vorzugsweise zwischen 30 schiedener Herkunft wurden an sich bekannte Ver-400 und 700° C, erfolgt. fahren angewandt, wie z. B. die »Tot-Oxydation«

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge- mit Luft, um die Röstung der unvollständig geröstekennzeichnet, daß die Temperaturregelung durch ten Abbrände zu Ende zu führen und zu vergleich-Dosierung des Verhältnisses Festgut/Gas erfolgt. baren Resultaten wie die obenerwähnten mehrstufigen

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch 35 Verfahren zu gelangen. Diese Behandlung stellt jegekennzeichnet, daß die Temperaturregelung doch keine brauchbare Lösung dar, da hierbei die durch Variierung des Sauerstoffgehalts in den Gefahr von Sinterungen auftritt, wenn die Luftzufuhr oxydierenden Gasen, gegebenenfalls durch Zu- nicht reguliert und die Temperatur des Oxydationsfuhr von nichtoxydierenden Gasen in die Oxy- bettes nicht kontrolliert wird, zumal für die Wirbeldationsluft, erfolgt. 40 schicht die Verfahrensbedingungen innerhalb der

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Grenzen gehalten werden müssen, die eine geeignete Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Geschwindigkeit der Wirbelung gewährleisten.

die Temperaturregelung mittels Kühlwänden in Es sind des weiteren Verfahren zur Verarbeitung

dem Wirbelbett erfolgt. von stark mit taubem Gestein — z. B. Takoniten —

9. Verfahren nach einem oder mehreren der 45 verunreinigten Eisenoxyden bekannt. Hierbei wird Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reduktion zu Magnetit vorgenommen, um das die Temperaturregelung durch direkte Einsprit- Erz mit einer hohen Magnetit-Konzentration anzuzung von Wasser oder Wasserdampf in das Bett reichern, die anschließend in einer »hoch exothererfolgt. men« Reaktion zu Hämarit oxydiert wird, wie im

10. Verfahren nach einem oder mehreren der 50 einzelnen in einem Aufsatz von F. M. Stephens Jr. Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß und Mitarbeiter aus dem Jahre 1953 in »Meeting of die Temperaturregelung durch direkte Einsprit- the Blast-Furnace, Coke-Oven, and Raw Materials zung von aus den Endröstgasen stammenden Conference« des Amerikanischen Instituts für Berg-Waschsäuren in das Bett erfolgt. bau- und Metallurgie-Ingenieure dargelegt. In dieser

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 55 Arbeit wird gezeigt, daß in dem Verfahren mit voll-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation ständiger Reduktion-Oxydation Wärme in einem im Wirbelschichtverfahren erfolgt. theoretischen Überschuß von 23% über der erforderlichen Wärme vorhanden ist, der zum Ausgleich der durch Strahlung und anderweitig bedingten Wärme-

60 Verluste dienen kann.