DE2353135A1

DE2353135A1 - Verfahren und vorrichtung zum schwebeschmelzen von sulfiderzen oder -konzentrat

Info

Publication number: DE2353135A1
Application number: DE19732353135
Authority: DE
Inventors: Olavi August Aaltonen; Esko Olavi Dipl Ing Nermes; Timo Tapani Dipl Ing Talonen; Paul Henrik Dipl Ing Waernaa
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1972-10-26
Filing date: 1973-10-23
Publication date: 1974-05-02
Also published as: AU6186573A; FI49845C; ES420339A1; FI49845B; JPS49133204A; US3892560A; CA1010663A

Description

IDipli-Chem. £3r. Alfred Schon

n SS ' O 3—7

Postfach £53720, SiebsrtstraBs 4 Tote-tan '471C79/7G

Q8TQMM&O QY,
Outokumpu,
Finnland

Verfahren und Vorrichtung zum Schwebescliinelzen von Sulfiderzen oder —Konzentrat

Diese .Erfindung betrifft das Verfahren und die Vorrichtung im Zusammenhang mit dßni Schwebeschmelzen von Sulfiderzen oder -Konzentraten.

Bei dem -heute zur Anwendung gelangenden Oxydations-Reduktionsprozess wird dex" Pyrit im oberen Reaktionsschachtabschnitt des Schwebeschmelzofens suspendiert. Bei der Suspension erfolgt sowohl der thermische Zerfall des Pyrits als auch gleichzeitig die teilweise Oxydation des sublimierten Schwefels und des bei der Sublimation entstandenen Eisensteins, Die heissen, oxygenhaltigen Hauchgase verden durch die Verbrennung von Öl bei einem grossen Luftkoeffizienten gebildet.

Als Resultat der Reaktionen im Reaktionsschacht wird ein Gas erhalten, das u.a. folgende Verbindungen enthält: S^, S0_p, II S, COS, Η«, CO sowie geschmolzenes Material, das aus FES, Eisenoxyden und Schlacke besteht« Der Schwefelgehalt des Gases wird als Elementarschwefel gewonnen, das geschmolzene Material granuliert und zu Schwei'eldioxydgas und Eisenerz geröstet»

Der Scliwefelgehalt des geschmolzenen Materials (die

!Menge- der Eisenoxyde) ist vom Sauerstoffgehalt der Hauchgase,

die in deti Reakti.onsscliacht eingeleitet werden, abhängig.

Der Sauerstoffgehalt der Rauchgase lässt sich durch Regulierung des Luftkoeffizienten bei der Ölverbrennung regulieren. Durch Vergrösserung des Luftkoeffizienten (Verringerung der ülmenge) kann man einen grösseren Teil des Schwefelgehaltsaus dem Konzentrat in Freiheit setzen und in das Gas einleiten.

Auf Grund der mehr oxydierenden Verhältnisse im Reaktiohsschacht nimmt die Menge des Schwefeldioxyds zu und die Menge der zu reduzierenden Bestandteile (HS, COS, H , CO) ab „ Voraussetzung für die optimale Schwefelgewinnung ist, dass die Zusammensetzung des Gases folgender Gleichung entsprichti

SO₂ =1/2 (H₂S + COS + H₂ + CO)

Aus diesem Grund wird das überschüssige SO im Abzugs schacht des Schwebeschmelzöfens mit Leichtbenzin reduziert.

Durch eine Erhöhung des Sauerstoffgelialts in dem Gas,

das in den lieaktionsschacht eingeleitet wird, lässt sich der Schwefelgehalt des entstehenden Eisensteins herabsetzen. Durch Einspeisen von Öl in den Realctionsschacht - bei konstanter Luftmenge — kann man also das Verhältnis bei der Gewinnung* von elementarem Schwefel und Schwefeldioxydgas regulieren. Die im Brenner des Reaktioneschachtes anzuwendende Ölmenge hat keinen nennenswerten Einfluss auf die Schinelzkapazität der Vorrichtung (Abb. 2).

Der Luftkoeffizient bei der Ölverbrennung hat auch eine Wirkung auf den Brennstoffverbrauch des Prozesses. Wird der Prozess hinsichtlich der Schwefelgewinnung auf optimaler Höhe gehalten, muss der gesamte mit der Brennluft in den Reaktionsschacht einzuleitende Sauerstoff entweder an dem mit dem geschmolzenen Eisenstein abgehenden Eisen gebunden sein oder an den Kohlen— und Wasserstoff des Brennstoffes bzw. des Reduktionsmittels. Bei Vergrösserung des Luftkoeffizienten und Reduzierung des Schwefelgehalts des Eisensteins nimmt der Sauerstoffgehalt des Steins zu und die Summe des benötigten Öls und ^' des für die Reduktion erforderlichen Benzins wird kleiner. ° Bei diesem bekannten Oxydations-Reduktionsprozess kann-

<X> . die Verbrennungstemperatur des Konzentrats im Verlauf" des Pro- O₀- zesses nicht effektiv ausgenutzt werden. Die. beim Rösten, des . ·_ Eisensteins entstehende Wärme wird als Hochdruckdampf gewonnen. ^t£> Die für den Prozess benötigte Luftmenge ist gross, weil sowohl (*>. in der Schmelz- als auch in der Röstphase Luft angewendet wird.

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Eine entscheidende Verbesserung lässt sieh erzielen,

sOg.. Sckwefelumlaiifprozess übergegangen \v^rird, bei dem der ans dem SchwebesclnnelKof en exlialtene ISisenstein im Röstofen entweder ganz oder teilweise geröstet wird, Sämtliche Röstgase aus dem Röstofen wenden nn>jekiililt zum Schmelzen des frischen Konzentrats in den Schwebeschmelzofen geleitete

Das Verfahren hat ,folgende Vorteile: Der Verbrauch an Reduktionsmittel und/oder Brennstoff sinkt. Dps resultiert daraus, dass die in den Scirsvebesehmelzofen kommende Sauerstoff— menge geringer ist, da ein Teil des Sauerstoffs im Röstofen an Eisen gebunden wird«

'. ■ . -'Die Schmelzkapazität des Schwebeschmelzofens ist in der Hauptsache^ -vom Gehalt des beim Schmelzen anzuwendenden Gases an freiem·Sauerstoff abhängig sowie von der Temperatur des Gases* Eine Erhöhung der Temperatur und des Sauerstoffgehalts bedeutet eine Erhöhung der Schmelzfcapazität des. Schwebe-Schmelzofens« .

Die Röstkapazität des Röstofens kann bekanntlich durch Abkühlen der Schwebeschicht des Röstofens mit Hilfe von Kühl-, anlagen erhöht werden« Bas Abkühlen der -Schwebeschicht hat im. Röstofen eine Verringerung der ungenutzten Luftmenge zur Folge sowie beim Röstgas eine Herabsetzung des Gehalts an freiem Sauerstoff. Die Röstkapäzität des Röstofens bei konstanter Rost temperatur und konstanter Luftmejige lässt sich weiter erniedrigen und der Sauerstoffgehalt des Röstgases durclx Vor-,,ä-rinen der Host luft erhöhen.

Venn bei dem beschriebenen Verfahren das aus dem Röstofen erhaltene Gas im Schwebeschinelzofen zum Schmelzen von Pyrit-angewendet "wird, hat der niedrige Gehalt des Gases an freiem-Sauerstoff eine die Kapazität des Schwebeschmelzofens erniedrigende Virjkung. Die hohe Temperatur des. Gases erhöh.t dagegen die Schmelzkapazität im Vergleich Zur Kaltluft* Durch das Zusammenwirken dieser beiden Faktoren wird bei der Anwendung des ungeküttlten Röstofens im Schwebeschmelzofen eine Schmelzkäpazität erreicht, die etwa derjenigen bei der Anwen* dung .von Kaltluft entspricht, · · \

Aus Obigem geht iiervor, dass man bei diesem Verfahren die Kapazität des Schmelzofens und des Röstofens durch in der Schwebeschicht des Röstofens angebrachte Kühlanlagen oder durch"

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Vorwärmen der Röstluft regulieren kann. Ein Abkühlen der Schwebeschicht erhöht die Röstkapazität des Röstofens xind. erniedrigt die Schmelzkapazität des Schwebeschmelzofens. Das Vorwärmen der Röstluft hat eine entgegengesetzte Wirkung«,

Durch geeignete Abkühlung des Röstofens kann die Kapazität des Rost- und Schwebeschmelzofens ins Gleichgewicht gebracht werden und zwar in der Weise, dass die vom Schwebeschmelzofen produzierte Menge an geschmolzenem Material der Kapazität des Röstofens entspricht« In diesem Fall wird der gesamte im Konzentrat enthaltene Schwefel als Elementarschwefel gewonnen. Bei geringer Abkühlung des Röstofens bzw. beim Vorwärmen der Röstluft muss die gewünschte Menge des vom Schwebeschmelzofen produzierten Eisensteins in einem anderen Röstofen zu Schwefeldioxydgas geröstet werden (Abb. 3 und 4).

Die Kapazität des Schwebeschmelzofens lässt sich ohne

bemerkenswerte Wirkung auf die Kapazität des Röstofens erhöhen, indem man die Röstluft oder das Röstgas mit Sauerstoff .anreichert. In diesem Fall wird ein höherer Abkühlungsgrad lies Röstofens gefordert, daiiit die Kapazität des Röstofens der Eisensteinproduktion des Schwebeschmelzofens entspricht. Die Korrelation wird durch eine grössere Schmelzkapazität erreicht (Abb. 5). ·■·'■'

Wird beim Oxydations-Reduktionsprozess Kupfer- oder Nickelkonzentrat als Beschickungsmittel angewendet, iiat der Sauerstoffüberschuss im Reaktionsschacht ausreichend zu sein, weil die in der Schmelzphase erfolgende Verschlackung des Eisens im Vergleich zum Pyritprozess einen hohen Sauerstoffdruck verlangt. Bei der Anwendung von Kupferkonzentrat in dem der Erfindung geraässen Verfahren erfolgt die "Behandlung" des Kupfersteins aus dem Schwebeschmelzofen auf konventionelle Weise im Kupferkonverter, dessen Gase jetzt in die Schmelzphase des Schwebeschmelzofens geleitet werden und zwar als solche oder konzentriert im Verhältnis zu SO , möglicherweise mit Luft gemischt. Verfährt man auf diese Weise, wird der gesamte Schwefe!gehalt des Kupferkonzentrats als Elementarschwefel erhalten.

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In einer Ansflinrungsform der Erfindung beträgt die / Temperatur der Oxyda*:iäcms,zone ca. 9©O-2J3®B^OC. Die untere / Grenze der Temperatur *der Oxydaticinsjsonea 9OO⁰C, wird nae-h dean Entzfindungspunkt. des "von dem Seftmelzofeai erzeugten Metalls t eins bestimmt» Die obere Grease., 2^;ÖOO°C, wird von der Temperafcnrl)esifcandigkeit der ©xydat3. onsvorrielitung bestimmt..

Me Erfindung wird aiachstßäiejid mit Hilfe der b.e±i\olgenidein ZeicJüHajuijgeai näher erfährteirt _o ÄJbbildiiiag 1 stellt di« scliematisciae Parofilaaasich.* der gemäss der iEarfimiiMing an den Scliwebe— imoii43.eirteai Vorriciitaiiig dar, Älblbildung 2 vesramsclia-ui— iia.a.» die Bescliiciaang d«s liealctionssciaacnteiS mit Barenn—

tand Hediulctionsiniibtelii sowie Konzentrat; und 2zwair als Punktion des eingespeisten Öls, Abibildung 3 und 4 die mung der Höstl-uft als Funktion Tand Abbildung 5 <äie der ¥irbelschicht des Rösters als Funktion.

Der in Abbildung 1 dargestellte SciiT/ebescliinelzofeii besteht in der Hauptsache aus drei Teilen, d.h. dem vertikalen Reaktionsschacht 1 und. dem Abzugsschacht 3> die in ihrem unteren Teil mit den beiden Enden des horizontalen Unterofens 2 verbunden sind. Der obere Abschnitt des Reaktionsschachtes 1 wird über die Rohre 4 und 5 mit Brennstoff und Konzentiat beschickt und das Reduktionsmittel wird über Rohr 14 in den oberen und unteren Teil des Abzugsschachtes 3 injiziert. Der geschmolzene Eisenstein wird aus- dem Unterofen 2 durch Rohr 7 in die Granulierungsanlage 8 entfernt. Ein Teil des granulierten Eisensteins wird über die Beschickungslinie 9 in die SOp-"Produktion eingetragen xind ein Teil mit Hilfe der Beschickungslinie 10 in den als Röstofen fungierenden Schwebeschichtofen 12, in dem die Temperatur ca. 1000°C beträgt. Die Heaktionstemperatur des Schwebeschichtofens kann mit Hilfe der Kühlanlagen 15 abgekühlt werden oder man kann die Luft vorwärmen. In den Schwebeschichtofen wird mit Hilfe der Einfüll-Leitung 11 auch Luft eingeleitet und die heissen Röstgase werden aus dem oberen Teil des Schwebeschichtofens über Zyklon 13 und Verbindungsrohr . 6 in den oberen Abschnitt des Reaktionsschachtes 1 des Schwebeschmelzofens. geleitet.

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Die aus dem oberen Teil des AbziagsSchachtes 3 entweichenden Gase, deren Temperatur 1200°C beträgt, durchlaufen schliesslich die Abkühlung«-, Reinigungs- und Katalysierungsphase, in der der Elenientarschwefel gewonnen wird*

Der Sauerstoffgehalt des in den oberen Abschnitt des Reaktionsscliachtes 1 einzuleitenden Röstgases liegt vorteilhaft bei ca. 5-18 $> und der Sclrwef eldioxyd{;elialt bei ca. 1-10 ^.

Die untere Grenze des Sauerstoffgehalts und die obere Grenze des Schwefeloxydgehalts werden von dem Zusammenpassen des Schwebeschmelzofens und der Oxydationszone bestimmt. Ausserhalb der Grenzen ist die Metallsteinproduktion des Schwebeschmelzofens kleiner als die Oxydationskapazxtät der Oxydationszone .

Die obere Grenze des Sauerstoffgehalts des Gases und die untere Grenze des Schwefeldioxydgehalts entsprechen der niedrigsten denkbaren Kapazität des Oxydationszone, die durch Vorerhitzung des in die Oxydationszone einzuführenden Oxydationsgases erzielt wird.

Mit dem der Erfindung gemässen Verfahren und der dazugehörigen Vorrichtung können ausser Pyrit auch andere Erze und Konzentrate behandelt werden, z.B. Kupferkies usw.

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Claims

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Patentansprüche

1_O Das beim Schwebeschmelzen von Sulfiderzen oder -Konzentraten anzuwendende Verfahren, gekennze ichne t dadurch, dass der geschmolzene Metallstein nach, eventueller Granulierung· zusammen mit Luft und/oder Sauerstoff in die Oxydatipnspha.se geleitet wird., wonach die Einleitung der heissen Röstgase, zusammen mit dem Brennstoff und dem Erz bzw» Konzentrat in den oberen Abschnitt der Reaktionszone des Schwebeschmeizofens erfolgt» .

2_O Verfahren gemäss Patentanspruch 1, g e Ic e η η ζ e i c h η e t dadurch, dass der Reaktionsraum oder die —Schicht des Oxydationsofens abgekühlt wird oder dass eine Vorwärmung von Luft und/oder Sauerstoff vor deren Einleitung in die Oxydationszone erfolgt und zwar zur Regulierung der Oxydationsfcapazität des Oxydatioiisof ens und der Schmelzkapazität des Schwebeschinelzof ens sowie um die Kapazitäten miteinander in Beziehung zu bringen»

3 ο Verfahren gemäss Patentanspruch 1 oder 2, g elcennzeichnet dadurch, dass die Temperatur der Oxydationszone so reguliert wird, dass sie zwischen ^OO und 2000°C liegt ο

4. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Oxydationszone mit so viel Metalistein beschickt wird, dass der Sauerstoffgehalt der heissen Oxydationsgase ca, 5--18 ^ und der Schwefeldioxydgehalt ca. 1-10 fo beträgt;

5ο Verfahren gemäss einem der obigen Patentansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der mit den Oxydationsgasen übergehende Feststoff aus den Oxydationsgasen vor deren Einleitung in die Reaktionszone abgetrennt wird. 6_O Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens gemäss Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch den an den Schwebeschmelzofen montierten Oxydationsofen (12), das Einfüllrohr (1O) zur Einfüllung der aus dem Uhterofen (2) cies Schvebeschmelzofens entfernten (7) und eventuell granulierten (8) Steinteils in den Oxydationsofen, das Einfüllrohr (11) zum Einleiten der eventuell vorgewärmten Luft und/oder des Sauerstoffs in den Oxydationsofen (12) und das Verbindungsrohr (6) zum. Einleiten der aus- dem, Oxydationsofen (12) herausgezogenen

heissen Oxydationsgase in den oberen Abschnitt des Reaktionsschachtes (i) des Schwebeschinelzof ens ο 7· Vorrichtung gemäss Patentanspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass der Oxydationsofen (12) ein Scliwebeschichtofen ist, in dem sich Abhitzanlagen befinden (15)·-- 8„ Vori-ichtung gemäss Patentanspruch 6 oder 71 gekennzeichnet durch die mit dem Verbindungsrohr (6) verbundene Trennanlage (13) zur Trennung des mit den Oxyd'ationsgasen übergehenden Feststoffes aus den· Oxydationsgasen vor deren Einleitung in den SchwebesclmelzQfen.

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