DE2059580B - Verfahren zur Reinigung von Pyrit- und Pyrrhotinabbränden von Nichteisenmetallen, Arsen und Schwefel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung Von Pyrit- und Pyrrhotinabbränden von Nichteisenmetallen. Arsen und Schwefel.

Damit Pyrit- und Pyrrhotinabbrände bzw. -aschen in der Hüttenindustrie verwendet werden können, müssen sie einen hohen Gehalt an Eisen aufweisen lind nahezu frei von Nichteisenmetallen, wie z. B. Kupfer, Zink, Blei, Arsen und Schwefel, sein. Die maximal für diese Verunreinigungen zulässigen Grenten sinken sländig. Derzeit sollte ein einigermaßen gutes Handelsprodukt nicht mehr als jeweils 0.03 bis 0,05% Kupfer, Zink, Blei und nicht mehr als 0,01 bis 0,03°/₀ Arsen und Schwefel enthalten (vgl. United States Steel, »The Making, Shaping and Treating of Steel«. 1957).

Die Nichteisenmetalle werden durch Übcrfühmng in lösliche Chloride oder Sulfate und anschließende Entfernung der Salze durch Säureextraktion bzw. Auslaugen mit Säure oder durch Überführung der Metalle in Chloride mit Cl₂, HCI, CaCl₂ od. dgl. und anschließende Entfernung aus den Abbränden bzw. Aschen durch HochtempcraUirverflüchligung bzw. -verdampfung beseitigt.

Die Entfernung von Arsen erfolgt entweder während des Röstens des Pyrits oder während der verschiedenen Reinigungsstufen, beispielsweise während der Magnetisier~eduktion, der Chlorierung, der magnetischen Anreicherung, des Auslaugens oder der PelUtisierung unter Einfluß von Wärme.

s Die Entfernung von Schwefel aus den Abbränden erfolgt teilweise während der verschiedenen, obenerwähnten Reinigungsstufen. Im allgemeinen haben am Ende eines derartigen Prozesses die Abbrände noch einen zu hohen Gehalt an Schwefel, mit Ausnahme der

ίο in Granulat bzw. Pellets übergeführten Abbifhde, die bei Temperaturen oberhalb 1150°C gehärtet sind.

In der italienischen Patentschrift 772 287 ist ein

Verfahren zum Reinigen von Pyritabbränden von Nichteisenmetallen, wie Cu, Zn, Pb, Au, Ag, Ni, Co, Cd und Mn, beschrieben. Dieses Verfafiren umfaßt die folgenden Stufen:

a) Vorerhitzung bei Temperaturen zwischen 600 und 800° C und teilweise oder völlige Reduktion (20 bis 100°/₀) des Kämatits zu Magnetit. Dieser Arbeitsgang erfolgt durch Eindüsen eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffes in den Wirbelbettreaktor zusammen, mit Luft, die bezüglich der Gesamtverbrennung fehlt.

b) Chlorierung und Oxydation der bei Temperaturen bis 650 und 950^c C reduzierten Abbrände in einem Wirbelbettreaktor. Das aus Luft und 1 bis 20° _rt Chlor bestehende gasförmige Gemisch fließt im Gegenstrom zu den Abbränden. Die verwendete Chlormenge ist die für die Bildung der Nicht-

eisenchlondeerforderlichestöchiometrische Menge mit einem Überschuß von 5 bis 20°'₀.

c) Waschen bzw. Berieseln der Metallchloriddämpfe mit Wasser, wodurch man eine Lösung erhält.

aus der die Metalle duvcii herkömmliche hydrometallurgische Verfahren gewonnen werden.

Die von Nichteisenmetallen gereinigten, jedoch noch Schwefel enthaltenden Abbrände werden direkt zu der Granulier- bzw. Pelletisierstufe befördert, wenn ihr Gehalt an Eisen ausreichend hoch ist, andernfalls werden sie zuerst einer magnetischen Anreicherung nach einer vorhergehenden Magnetisierreduktion ausgesetzt. Der Schwefel wird als SO₂ während der Hochtemperaturhärtung der Pellets verdampft.

Bei einer Abänderung dieses Verfahrens gemäß einem nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag erfolgt die Reduktion bei höheren Temperaturen, beispielsweise 850 bis 950'C, und mit ausreichend langen Verweilzeiten, beispielsweise 30 bis 90 Minuten, um das Ferroarsenat völlig zu zersetzen. Die darauffolgende Chlorierung wird so durchgeführt, daß in den abströmenden Gasen eine Sauerstoffkonzentration aufrechterhalten wird, die größer als 3° ₀ ist. Dadurch liegt das nach der Chlorieriingsstiife noch vorhandene Arsen in Form eines löslichen Arsenats vor, das durch Säureauslaugiing der gereinigten Abbrände entfernbar ist. Jedoch wird auch in diesem Fall der Reslschwcfel nur während der Hochtempcraturpclletisicrung völlig entfernt.

Bei einer weiteren Abänderung des Verfahrens gcniäf3 einem Vorschlag, der ebenfalls nicht zum Stand der Technik gehört, wird in Anwesenheit von HCI und bei Temperaturen von 850 bis 950' C reduziert, um eine hochgradige- Entfernung von Schwefel und Arsen zu erreichen. Die darauffolgende Chlorierung erfolgt unter Beibehaltung der niedrigstmöglichen Sauerstoffkonzentration innerhalb der abströmenden Gase, so

2 059

daß zusammen mit der Verdampfung der Nichteisen- gehalt niedrig ist, einen-ausgezeichneten R-^ohstuf| £"^r metallchloride die Entfernung von restlichem Schwefel die Herstellung von Pellets bzw. !ableiten, m. und Arsen vervollständigt wird. Dia schließlich schwamm oder für die Herstellung von -tone., mi erhaltenen Abbrände verlangen keine zusätzliche einem hohen Grad der Umwandlung in M..um iu. Behandlung, mit Ausnahme einer Anreicherung für 5 die Eisenindustrie. .

den Fall, daß der Gehalt an Eisen noch niedrig ist. Die nach diesem Verfahren erzielten «-o*"¹*-»

Diese Abbrände finden in der Eisenindustrie Verwen- haben einen hohen Gehalt an Nichteisenmetallen una dung. einen niedrige Säuregehalt und enthalten Fe und As,

Aus der deutschen Patentschrift 970 903 ist es möglicherweise Cu in Form einer^ niedrigen vaien ■. . ferner bereits bekannt, bei der chlorierenden Röstung io Dies enveist sich als wirtschaftlicher ^vo«^ei1 ' ,.".'-^ε von Pvritabbränden bei Temperaturen zwischen etwa der geringer gewordenen Verwendung von Neuirausici 400 und 700⁰C frischen Pyrit zuzuführen. und Bindemitteln für die Gewinnung de* ^^llP^rs

Die vorstehend beschriebenen Verfahren haben Schließlich enthalten die Gase nach dem v>ascnei

jedoch den Nachteil, daß der Chlorierungsphase immer und der darauffolgenden Abtrennung der ™^* eine ieilweise Reduktion der Abbrände von Hämatit 15 chloride und der As-Verbindungen, der vom »V»""' zu Magnetit vorausgeht. Der ursprünglich in den mitgeschleppten feinen Pulver des Ll₂ una ein.» Abbränden enthaltene Schwefel wird dabei zum Anteils von SO₂ außer N₂ und O₂ bü₂ in en er nwie größten Teil mit den abströmenden Gasen entfernt. Menge und können deshalb rur die Herstellung von

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eii. Verfahren zur Schwefelsäure wirksam verwenuet werden. Reinigung von Pyrit- und Pyrrhotinafcbränden von ™ Der erfindungsgemäße Zweistufenprozeli kann toi-Nichtmetallen, Arsen und Schwefel anzugeben, bei gendermaßen durchgeführt werden, dem keine, auch keine teilweise unerwünschte Reduk- Die gereinigten Pyntabbrande, die aus; oer κy

tion zu Magnetit auftritt. röstanlage kommen, werden be, einer Temperatur

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur zwischen 500 und 800° C in einen ersten Reaktor fur Reinigung von Pyrit- und Pyrrhotinabbränden von 25 die Chlorierung eingebracht, der bei S3U d_;s «u Nichteisenmetallen, Arsen und Schwefel, das dadurch arbeitet. In den Reaktor wird auch Pyrit in einem gekennzeichnet ist, daß die Pyritabbrände, die aus Anteil von 25 bis 200 kg FeS₂ proTonne ^Abbrand dem Röstofen bei 500 bis 800^: C kommen, mit Pyrit eingebracht, wobei d.e 200 kg Pyrit dazu diener,den in Mengen von 200 bis 25 kg FeS₂ pro Tonne Ab- Abbrand von einer Temperatur von ,00 auf 9jO C zu brand - je nach Temperatur der Abbrände - ver- 30 bringen, während 25 kg Pyrit die Temperatur von mischt und dann in einem Wirbelbett bei 850 bis 800 auf 85O⁰C ansteigerJassem Fur die vollkommene 950-C mit einem Gemisch von Chlor und Sauerstoff Verbrennung des Pyrits werden von unten Lu. enthaltenden Gasen behandelt werden, in denen der etwa 3 Nm³ Luft pro 1 kg Pyrit G. h." JOO^J Chloranteil 105 bis 120\ der stöchiometrischen Abbrand, zusammen mit dem Gas engefuhr ,d^on Menge, bezogen auf die Nichteisenmetalle und das 35 dem zsve.ten Chlor.erreaktor komm t uer d>Mem Arsen in den Abbränden und in dem zugemischten chloride und das Cl₂ enthalt wc,Ich« ™f "^ Pvrit. beträgt, wobei der Sauerstoffgehalt in den reagiert hat. D,e aus dem ers en Reaktor abströmenden abströmenden Gasen 0,5 bis 5 Volumprozent beträgt. Gase enthalten 0 5 bis 5 Volump™«« Saue stofT Durch die erfindungsgemäße Zugabe von Pyrit zu In dem ersten Reaktor erfolgt die te. 1*eiseRein igung den Abbränden nach der Verbrennung wird die 40 der Abbrände und die ^ν«*™™^η***%"^" Temperatur ir dem Wirbelbett auf dem gewünschten einer Wärmeentwicklung, die die A^r«hte^ng Wert gehalten, ohne daß dabei auf äußere Wärme- der gewünschten Temperatur und d e Vadanpfung quellen zurückgegriffen werden muß. bzw. Verflüchtigung der Ch or.de g.s a et d. e sich

Die Reinigung der Abbrände erfolgt entweder in aus der Reaktion der N.chte.senmetalle m.t dem einer einzigen Stufe oder in zwei, Stufen. So können 45 Chlor bilden. _R . _tm. .-!.weis» ecreinieten

beispielsweise die Oxvdation und die Chlorierung in Die in dem ersten Reaktor te .weis. ^ gv.rui.gUM

einem einzigen Wirbelbett durchgeführt werden, in Abbrände kommen in «ncnzwe en R jakto der das gleichzeitig Pvritabbrändc, Pyrit und von unten ebenfalls zwischen 850 und 950 C arb.itet. %vorm s.t Chloi und _Lift oder irgendein andere, Saucrs.oif mit Cl₁ in maximaler ^o"«"™™· ¹⁰⁵ ^" enthaltendes Gas eingeführt werden. Man kann auch 50 der stöch.omctrischcn Menge, bezogen auf ehe NidU in ein erstes Wirbelbett Pvritabbrände, frischen Pyrit eisenmetall und auf das Arsen, die _.n den >nt ηί xon unten Luft und'dic aus der zweiten Stufe abbränden zu Beg.nn und in den Pyr, en ,nUuhen tammendcn Gase einführen. In die ,weite Stufe sind, zusammenkommen »daß« ch d c Abbrandc werden dann der Pyritabbrand der ersten Stufe. weiterhin .V^'^^ HoSä^ frischer Pvrit und von unten Luft und Chlor eingeführt. 55 Die aus dem zweiten Reaktor ^¹™«Γ[^ Selbstverständlich müssen die Gesamtmengen von dürfen nur sehr geringe Mengen an «^^ ^ Pyrit, Luft und Chlor den obengenannten gleich sein. 1 «/„enthalten. Auf diese Weisr werden ^d« Abbinde Be Ausführune der Reinigung der Pyritabbrände ebenfalls von Schwefel und Arsen befreit. Dies erreicht gemäßer pSdlmg ist «'möglich. Abbrände frei man dadurch, daß dem ^^J^XS^Ä von Nichteisenmetallen, Arsen und Schwefel auf 60 Luft und Py*t zugegeben werden. An Stelle von Lu.t GrundI lon Sa53u« und Schwofelsäure leicht sauere kann auch ein Gas m.t e.nem F™»*⁰*™ S ungen mÜ lern hohen Gehalt an Nichte!«* Sauerstoff verwendet werden

!SÄ^AiΑ ^{im hhen} °^{Chalt an} Ä £Tf^eT^et

Schwefeldioxyd zn erhalten. nung uci itiv.«.:....ν,.,ν.*. „..„

Die erfindungsgemäß gereinigten Abbrände haben 65 Pyrrhotin bzw. der Magnetkies oder

einen Gehalt von Cu, Zn, Pb, S und As, von denen Schwefel dienen außer für die erfort

jeder geringer ist als 0,03 ⁰Z₀. Diese Abbrände bilden Versorgung für den Verbrauch des I

nach einer eventuellen Anreicherung, falls ihr Eisen- unerwünschtem Sauerstoff.

Die abgegebenen, von den Nichteisenmetallen, As und S gereinigten Abbrände werden dann den darauffolgenden Arbeitsstilen zugeführt, nämlich der Magnetisierreduktion. der direkten Reduktion, der Pelletisierung inner Wärmeeinfluß oder in kaltem Zustand. Die Gase werden durch die erste Chlorieranlage (Chlorinator) und Staubseparatoren geführt und schließlich mit Wasser gewaschen. Die aus der Abscheidkolonne abströmenden Gase enthalten noch den größten Teil des SO,, das aus der Verbrennung des Pyrits herrührt, und werden der Schwefelsäureproduktion zugeführt.

Wenn mit einer Stufe gearbeitet wird, muß der Betrieb bei sel>r niedrigen Konzentrationen von O₁, weniger als I ° „, in den abströmenden Gasen erfolgen, um Abbrände zu erzielen, denen das Arsen und der Schwefel entzogen sind.

Unabhängig davon, ob man nun im Zweistufen- oder auch im Einstufenbetrieb arbeitet, ist die Menge an zugesetztem Pyrit deutlich verringert, was von der Menge an unverbrauchten Sulfiden abhängt, die noch in den zu behandelnden Abbränden vorhanden sind.

Die Gesamtverweilzeit ändert sich im allgemeinen abhängig von dem Gehalt an Verunreinigungen und von den Temperaturen, die in dem Prozeß angewandt werden. Sie liegt bei 30 bis 120 Minuten.

Fn F i g. 1 ist schematisch eine mögliche praktische Ausführungsform eines Zweistufenprozesses dargestellt.

Die Abbrände A, die mit einer mittleren Temperatur von 800 C aus einer Pyritröstanlage kommen, werden in den Wirbelbettreaktor I durch la zugeführt, während in den gleichen Reaktor durch Ib auch Pyrit B zugeführt wird, der sich auch von dem Pyrit für die Röstanlage unterscheiden kann. Die Beschickungsmenge beträgt 60 bis 70 kg FeS₂ (berechnet bei 100°/₀) pro 1000 kg Abbrände. Am Boden des Reaktors wird über Ie Luft E in solchen Mengen zugeführt, daß an dem O₂-Analysator der Gase H, die aus IV abströmen. 3 bis 5 Volumprozent angezeigt werden.

Dies wird mit Luftmengen zwischen 150 und300 Nm* pro Tonne Abbrände gegenüber 180 bis 220 Nm^s erreicht, die theoretisch für FeS₂ berechnet werden können.

Die Luftmenge kann natürlich abhängig vom Gehalt an Nichteisenmetalloxyden verringert werden, die durch Reaktion mit Cl₂ O₂ freisetzen. In entgegengesetzter Richtung, d. h.. wo die Vervendung größerer Luftmengen erforderlich wird, wirken andere Parameter, beispielsweise der Gehalt an zweiwertigem Eisen und S als Monosuirid und an Suitid in den Ausgangsabbränden. sowie die Verdünnungswirkung, die durch das von dem Reaktor II kommende Gas ausgeübt wird, das weniger als 1 ^:' ₀ Sauerstoff enthält. Am Boden des Reaktors I wird durch Ig Gas zugeführt, das aus dem Reaktor II kommt und nicht umgewandeltes CI₂. N₂. O₂ (0.2 bis 0.8 Volumprozent). SO₂. As₂O₃ und AsCl₃ sowie die Chloride der Nichteisenmetalle und des Eisens enthält.

im Reaktor ί erfolgt eine vollkommene Verbrennung des Pyrits B. wodurch die Temperatur auf etwa 900C ansteigt, sowie die teilweise Umwandlung der Nichteisenmetalloxyde, die in A enthalten sind, in Chloride, was alles zu Lasten des CI₂ und der Eisenchloride geht, die aus dem Reaktor II kommen. Die von den Gasen mitgerissenen feinen Pulver werden in dem Zyklon III, dem Staubabscheider, eingefangen und den Bettabbränden zugemischt, die durch 2a in den Reaktor II gebracht werden, der bei 900 bis 950 C arbei tet.

Di<se Abbrände enthaltet außerdem Eisen und den tauben Gestein noch Nichteisenmetalle, die nich reagiert haben, praktisch das gesamte ursprüngliche A und den gesamten anfänglichen S, der als Sulfat an dt· darin vorhandenen Erdalkalimetalle CaO und B,\< gebunden ist. S als Monosulfid und der pyritischt Schwefel sind praktisch nicht mehr vorhanden.

ίο In den Reaktor Π werden dann für jede Tonne Ausgangsabbrand A weitere 40 bis 48 kg Pyrit L (berechnet auf 100°/„ FeS₂) und vom Boden 100 bi< 200 Km³ Luft E und eine Chlormenge F zugeführt. die 105 bis 120% der stöchiometrisohen Menge.

bezogen auf die ursprünglich in den Abbränden I und B vorhandenen Nichteisenmetalle, äquivalent ist. Die Menge an Luft und Pyrit kann auch geringer sein als die obengenannten Werte, wenn die Einstellung dahingehend erfolgt, daß ein Sauerstoffanalysafor an

so der Gasleitung Ig 0,2 bis 0,3 Volumprozent anzeigt, wenn bei 900°C gearbeitet wird, oder 0.7 bis 0,8 Volumprozent, wenn bei 950"C gearbeitet wird. Die-e letztere Temperatur kann leicht infolge der beträchtlichen von den Abbränden zugeführten Wärme und

as »nfolge der Reaktionswärme erreicht werden, die durch die Reaktion zwischen dem Pyrit und der zugeführten Luft entsteht.

Außer der Verbrennung des Pyrits erfolgt in dieser Stufe auch eine Chlorierung

der Nichteisenmetalle entsprechend der Reakton

MO - Cl₄ -> MCI₂ ^ ¹Z₂ O₁ einer geringen Menge an Hämatit Fe₁O₃ - 3 Cl₂ -> 2 FeCI₃ r ³Z₁ O₁ von Pyrit

FeS₂ τ- Cl₂ τ- 2 O₂ -> FeCI₁ -f 2 SO₂ .„ von Erdalkalisulfaten

MSO₄ - Cl₁ -> MCl₁ -r SOj - O₂

von Arsenaten und ihren Zersetzungsprodukten durch Wärme

2 FeAsO₄ - 3 Cl₂ — Fc₄O, - 2 AsCI₃ 2 FeAsO₄ -* Fe₂O₃ - As₂O₃ -f O₂

■. O.

Alle diese Reaktionen werden durch den niedrigen Gehalt an O₂ der Gase begünstigt. Fast alle die-o Reaktionen setzen O₂ frei und ermöglichen eine Verringerung der über Ie zugeführten Luftmenge.

Die gereinigten Abbrände D strömen aus dem Reaktor II über la ab und stehen für darauffolgende Behandlungen zur Verfügung, d. h. eine Wärmerüd,-gewinnung, die Niagnetisierreciuktion. die Reduktion zu Eisenschwamm usw.

Die heißen Gase G. die aus I kommen, werden, nachdem sie durch den Zyklon III gegangen sind, in IV gewaschen. Die NietaHchioride und die As-Verbindungen werden quantitativ abgeschieden. Wenn erfindungsgemäß gearbeitet wird, ist das Verhältnis SO₂ Cl₃ in den Gasen G so hoch, daß die quantitative Abscheidung in iV auch von CI₂ nach der Reaktion

Cl₂ - SO₂ - 2 H₂O — 2 HCI H₂SO₄

gewährleistet ist. Nach dem Waschen enthalten die Gase H auf diese Weise nur SO.,, nämlich 13 bis

15 Volumprozent, O₂, nämlich 3 bis 5 Volumprozent, N₂ und H₂O und sind somit für die Herstellung von H₄SO₁ geeignet, indem sie beispielsweise in den Kreislauf der Röstanlage entweder stromauf oder stromab von der Stelle, wo die schwefelhaltigen Gase mit Wasser gewaschen werden, eingeführt werden, was davon abhängt, ob sie Säurenebel oder nicht tnthalten.

Infolge der erfindungsgemäßen Arbeitsweise enthält die Lösung K Fe- und As-Ionen sowie teilweise Cu-Ionen in einer reduzierten Form. Darüber hinaus Weist sie eine freie Azidität auf, die geringer ist als diejenige, die man bei einer Anlage für eine herkömmliche oder übliche Chlorier-Verdampfungs- bzw. ♦Verflüchtigungsanlage erreichen würde. Dies ergibt *ich dadurch, daß die Menge des in dem Gas G enthaltenen freien Cl₂ geringer ist, wenn man erfindungsgemäß arbeitet, unter der Annahme, daß es zur !Reaktion mit dem Pyrit in den oberen Regionen des Ofens tendiert, in den der Pyrit eingebracht wird. t)ie Lösung K zeigt demzufolge einen Gehalt an TeCI₂, der größer ist und einen Gehalt an HCI und HjSO₁. der geringer ist als diejenigen, die man erhalten Würde, wenn man bei Abwesenheit von FeS₂ arbeitet. Diese drei Fakten, nämlich geringere Azidität, Abwesenheit von Fe " und eine mäßige Anwesenheit Von Cu* . führen zu beträchtlichen Einsparungen an Reaktionsteilnehmern, nämlich Kalk für die Neutralifcierung. F.isenschrott für die Bindung bzw. Zementierung usw.. in den darauffolgenden hydrometallurgischen Arbeitsstufen für die Gewinnung der wertvollen Metalle aus der Lösung.

Die Grundvorteüe, die mit der erfindungsgemäßen Arbeitsweise erreicht werden können, können fol-(jendermaßen zusammengefaßt werden:

Die Vorerhitzungsphase und die Magnetisierreduklion der Abbrände stromauf von der Reinigungsstufe entfallen. Die für das Beibehalten der Temperatur des Chlorierreaktors auf dem gewünschten Wert erforderliche Wärme wird durch den Pyrit zugeführt. der vorzugsweise der gleiche Pyrit ist. aus dem die Abbrände der Röstanlage hergestellt werden.

Der ursprünglich in dem Pyrit vorhandene S wird Vollkommen unter Gewinnung von SO₂ sowohl im Röstprozeß als auch im Chlorier- und Oxydationsprozeß verwertet.

Nfan erhält Abbrände. die nicht n'jr frei von Nichteisenmetallen, sondern auch von Arsen und Schwefel tind. Dadurch können die Rückstände direkt für die Herstellung \on beispielsweise Eisenschwamm oder lür c.ie Pelletisierung bei niedriger Temperatur \er- * endet werden.

Bei der Reinigung von Nichteisenmetallen mit einem fregrenzten Verbrauch von Cl., erhält man hohe Ausbeuten, da keine Wasserstoff enthaltenden Brennstoffe verwendet werden, die unter Bildung von \Vas<er die Hvdrolyse der Nietallchloride und eine demzufolge verringerte Ausbeute hervorrufen würden.

Es ergeben sich große Einsparungen bei den Roh- Itoffen. die für die Gewinnung eier wertvollen Metalle tus den Lösungen, die die Chloride enthalten, erforderlich 5ind. Diese Lösungen haben schließlich einen niedrigen Säuregehalt und enthalten Kationen mit dem niedrigsten Valenzgrad.

An Hand der folgenden Beispiele wird die vorliegende Erfindung näher veranschaulicht, wobei die Prozentangaben in Gewichtsprozent, falls nicht gejonderi aufgeführt, seniacht sind.

Beispiel 1 Aus einer Wirbelbettröstanlage kommen 1000 kgT

von Abbränden eines Spanischen Pyrits mit einei mittleren Temperatur von 800°C, wobei die Abbrände folgende chemische Zusammensetzung in Gewichts prozent haben:

Gesamt Fe 60,15

Fe^⁺ 5,45

Gesamt S 1.17

As 0,32

Cu 0,91

Zn 2,47

Pb 0,98

BaO 0,32

CaO 0.16

MgO 0,09

Al₂O₃ 0,58

SiO₂ 4.25

Diese Abbrände A werden in einen Fluid- bzw Wirbelbettreaktor I eingeführt, dem gleichzeitig 73 kg Spanischen Pyrits B der folgenden Zusammensetzung zugegeben werden:

Fe 42,36

S 48,51

As 0.43

Cu 0.77

Zn 1.82

Pb 1,04

BaO 0.22

CaO o,12

MgO 0.07

AI₂O₃ o,41

SiO₂ 3.05

Durch den Boden des Reaktors werden danr Nm³, h Luft £ und das aus dem Reaktor Il kommende Gas zugeführt. Die Betriebsbedingunger

lauten- Temperatur 900^cC. Verweilzeit im Wirbelbeti min. O₂ in den Abgasen G 3.3 bis 3.5 Volum prozent.

Die feinen Pulver C werden durch Zyklone abgefan gen und zusammen mit denen des Wirbelbetts derr Reaktor II für die Chlorierung zugeführt. Diese; Beschickungsgemisch hat folgende Zusammensetzung

Gesamt Fe 64.0s.

Gesamt S ι\ ],,,)

S in Form von Monosulfiden . Sni-ren

^5C as ;;; 0.140

Cu 0.030

Zn 0.090

^Pb 0.050

In den gleichen Reaktor werden dann 78 kg r des gleichen Py; its B. der in der ersten Stufe verwende' wird, und durch den Boden 145 Xm³ h Luft unc -- .._, .. ^.., /„_^, „,,,,. .va?! CnVa Hi)₀ der st'-cniometrischen Menge entspricht, um die Gesamtmen^

-.on Cu. Zn und Pb. die in den Reaktor mit der Abbränden und den Pyriten eingebracht wurde, al· Chloride zu beseitigen. Im Dauerbetrieb haben "siel· folgende Betriebsbedingungen ergeben: Temperatui C. Verweilzeit im Wirbelbett etwa 60 min. O.

ir. den Gasen nach der Reaktion 0.5 bis 0.8 Volumprozent.

Die abgeführten Abbrände D haben folgende Zusammensetzung:

Gesamt Fe 64,92

Gesamt S 0,025

Monosulfid S Spuren

As 0,025

Cu 0,008

Zn 0,015

Pb 0,015

Das aus dem Reaktor I nach dem Entstauben strömende Gas G wird in einer wäßrigen Losung gewaschen. Bei Dauerbetriebsbedingungen werden aus dem Kreislauf 500 l/h der Lösung K abgezogen, die folgende Zusammensetzung in g/l hat:

Gesamt Fe 4,0

Fe⁺+ 4,0

Gesamt As 7,2

As⁺++ 7,2

Gesamt Cu 20,3

Cu⁺ 8,2

Zn 54,4

Pb 0,7

Der Verlust an Eisen durch Verdampfung bzw. Verflüchtigung als FeCl, beträgt bis zu 0,3 %, während der entsprechende Verbrauch an Cl₄ 2,54 kg/h ausmacht.

Das aus der Wachsphase kommende Gas H hat eine mittlere Zusammensetzung in Volumprozent von

N₁ .
O₁ .
SO₁

82,7

3,0

14,3

Beispiel 2

Die aus einer Wirbelbettröstanlage mit einer Temperatur von 800⁰C kommenden 1000 kg/h von Abiränden A aus Spanischem Pyrit werden zusammen Mit 120 kg/h von Pyriten in einen Wirbelbettreaktor

10

gebracht. Abbrände und Pyrit haben die gier Zusammensetzung wie im Beispiel 1.

Am Boden des Reaktors werden 300 Nm³/h L und 51 kg/Cl, eingeführt, was 115 ^D/„ der stöch metrischen Menge entspricht, die für die Bildung \ Cu-, Zn- und Pb-Chloriden erforderlich ist. Dauerbetrieb lauten die Betriebsbedingungen: Te peratur 95O°C, Verweilzeit im Wirbelbett 90 m O, in den Gasen G nach der Reaktion 0,5 bis 0,8 \ ίο lumpfozent. Die abgeführten Abbrände zeigen f> gende Zusammensetzung:

Gesamt Fe 64,78

Gesamt S 0,030

Monosulfid S Spuren

As 0,030

Cu 0,010

Zn 0,040

Pb 0,030

Aus dem Ausfällkreislauf werden 500 I/h Lösung mit folgender Zusammensetzung in g/l abgezoger

Gesamt Fe 11,7

Fe⁺⁺ 11,5

Gesamt As 6,7

As⁺++ 6,7

Gesamt Cu 19,8

Cu⁺ 10,1

Zn 53,0

Pb 0,8

Der Verlust an Eisen durch Verflüchtigung al

2C1_S beträgt bis zu 0,8 ⁰J₀, die entsprechende Mengi

an Cl₁ liegt bei etwa 6,5 kg/h. Das aus der Waschphas« kommende Gas H hat eine mittlere Zusammensetzung in Volumprozent von

N₁ .
O₁ .
SO₁

83,2

0,6

16,2

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung von Pyrit- und Pyrrhotinabbränden von Nichteisenmetallen, Arsen und Schwefel, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyritabbrände, die aus dem Röstofen bei 500 bis 800^cC kommen, mit Pyrit in Mengen von 200 bis 25 kg FeS₂ pro Tonne Abbrand —je nach Temperatur der Abbrände — vermischt und dann in einem Wirbelbett bei 850 bis 95O⁰C mit einem Gemisch von Chlor und Sauerstoff enthaltenden Gasen behandelt werden, in denen der Chloranteii 105 bis 120% der stöchiometrischen Menge, bezogen auf die Nichteisenmetalle und das Arsen in den ^branden und in dem zugemischten Pyrit, beträgt, wobei der Sauerstoffgehalt in den abströmenden Gasen 0,5 bis 5 Volumprozent beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in zwei Stufen gearbeitet wird, wobei in der ersten Stufe Abbrände, Pyrit, Luft und die Gase der zweiten Stufe zugeführt werden, während in der zweiten Stufe der Abbrand der ersten Stufe, Pyrit, Chlor und Sauerstoff enthaltende Gase zugeführt werden, wobei die Gesamtmengen an Pyrit, sauerstoff und Chlor enthaltenden Gasen den Mengen vom Anspruch 1 gleich sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer eir 'igen Stufe gearbeitet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Sauerstoff enthaltendes Gas Luft verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt in den abströmenden Gasen 0,5 bis 1 Volumprozent beträgt.