DE2447786C3 - Verfahren zum agglomerierenden Rösten von teilchenförmigen! Metallsulfid - Google Patents

Description

ι ^ Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum agglomerierenden Rösten von teilchenförmigen! Metallsulfid in einem Wirbelschichireaktor. der unter einem freien Raum eine Schicht aus durch ein freien Sauerstoff enthaltendes Gas verwirbelten, gerösteten Erzteilchen

ιυ enthält, bei dem das teilchenförmige Metallsulfid in Form einer wäßrigen Aufschlämmung in den Wirbelschichtreaktor eingeführt und aus der Schicht geröstete, agglomerierte Erzieilchen und aus dem freien Raum ein Schwefeldioxid enthaltendes Gas zusammen mit mitge-

:s rissenen Rösterzagglomeraiieilchen, die ohne weiteres mit Zyklonen unter Bildung von im wesentlichen reinem Gas für die Schwefelgewinnung abgetrennt werden können, abgezogen werden.

Die Erfindung ist insbesondere auf das Wirbelschicht-

ίο rösten von eisenhaltigen Sulfiden, noch genauer auf das agglomerierende Rösten von Pyrrliotit enthaltenden Konzentraten Temperaturen, die für ein Schmelzen während des Röstens ausreichend hoch liegen, gerichtet. Es ist gut bekannt, daß die die SOi-Emissionen in die

.15 Atmosphäre betreffenden staatlichen Bestimmungen die Entwicklung verbesserter Röstverfahren notwendig machen, gemäß denen, wie im Fall der vorliegenden Erfindung, ein SO_rhaltiges Röstgas gewonnen wird, das leichter für die Rückgewinnung von Schwefel behandelt werden kann, als es mit bisherigen Verfahren möglich ist. So we;den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in vorteilhafter Weise Röstgase gebildet, die im wesentlichen frei sind von Gasen wie SOj und freiem Sauerstoff.

Obwohl die das Rösten von MetallsiiHidkonzcntraten betreffende Patcntliteratur sehr umfangreich ist, beschäftigt sich der überwiegende Anteil dieser Veröffentlichungen mit Röstverfahren, die bei Temperaturen ablaufen, die für ein Schmelzen und die sich dadurch

so ergebende Zusammenballung oder Agglonierierung der Teilchen nicht ausreichend hoch liegen. Eine sehr geringe Anzahl von Patentschriften betrifft das Wirbelschichtrösten bei für eine Zusammenballung ausreichend hohen Temperaturen und eine noch geringere Anzahl davon lehrt die Zuführung der Sulfide zu den Wirbelschichtrösten! statt in Form diskreter Teilchen oder Teilchenagglomeraicn in Form von wäßrigen Aufschlämmungcn.

Obwohl die Erfindung ein verbessertes Verfahren

iio zum agglomerierenden Rösten betrifft und daher eine genauere Beschäftigung mit dem nicht agglomerierenden Rösten nicht erforderlich ist, sei kurz die Aufmerksamkeit auf die charakteristischen Nachteile dieser Röstverfahren im allgemeinen und die sich daraus

ds ergebenden Initiativen zur Entwicklung erfolgreicher Einrichtungen für das agglomerierende Rösten gerichtet. Das Studium der US-Patentschriften 25 56 215, 27 85 050, 29 43 929. 29 93 778 und .31 60 496 ergibt ein

iusreichendes Bild für die Breite der angewandten viei^oden für das nicht agglomerierende Rösten und die Jafür ergriffenen Maßnahmen. Es ist zu erkennen, daß jurch diese Patentschriften das Wirbelschichtrösten bei Temperaturen unterhalb 1000°C und unter Zuführung von trockenem Sulfid gelehrt wird, wobei die charakteristischen Nachteile in einem unwirtschaftlichen und unvollständigen Rösten, hohen Luftl'aktoren, einen feinen Produkt, hohen Rezirkulierungsbelastungen und einem Röstgas !'.cgen, das außergewöhnlich stark mit Staub, freiem Sauerstoff und SOj belastet ist.

Diese Nachteile sollten mindestens teilweise durch ein Rösten bei höheren Temperaturen überwunden werden können, da hierdurch höhere Reaktionsgeschwindigkeiten und aufgrund des Schmel/.ens der Sulfide eine Zusammenballung der Teilchen bewirkt werdcr. Die Tatsache ist jedoch, daß die bestehenden Verfahren für das agglomerierende Wirbelschichtrösten von Sulfiden ihre eigenen Schwierigkeiten und Nachteile mit sich bringen, eine Erkenntnis, die aus den US-PS 27%-340, 28 IM I 57,28 50 370 und 30 94 409 hervorgeht. Gemäß diesen Verfahren werden die Metallsulfide in Form diskreter Teilchen oder Teilchenagglomerate in die Schicht eingeführt und bei Temperaturen, die im allgemeinen oberhalb etwa 1000 C liegen, geröstet. Das Rösten ist entweder unvollständig oder wird nur durch die Anwendung besonderer Maßnahmen wie mit Sauerstoff angereicherter Luft ι_ι:,-ό hohen l.uftfakioren erreicht, die zu Röstabgasen führen, die überschüssigen freien Sauerstoff enthalten. Schwierigkeit., ergeben sich weiterhin bezüglich der Aufrcchterhaltung der Verwirbelung, die durch ein exzessives zusammenballendes Wachstum der Teilchen der Schicht gestört wird und die durch die Anwendung verschiedener anderer unerwünschter Praktiken beseitigt werden sollen. Gemäß der L)S-PS 28 50 370 wird beispielsweise die Temperatur der Schicht cyclisch über und unter die Temperatur des beginnenden Sinterns der Teilchen gebracht, was oliensichllich dazu dienen soll, das agglomerierende Wachsen der Teilchen der Schicht unter Kontrolle zu halten. Die Anwendung dieser Maßnahme läßt es nicht mehl' möglich erscheinen, die Ztisammcnballung am oberen Ende des Temperaturbereichs zu kontrollieren, so daß es erforderlich ist, die Temperatur periodisch zu erniedrigen, um das Teilchenwachstum zu vermindern oder zu unterbrechen. Durch das Erniedrigen der Temperatur wird jedoch nicht nur die Zusammcnballung verlangsamt sondern auch die Geschwindigkeit und daher der Grad oder das Ausmaß des Röstens, und es werden ferner feine Teilchen gebildet, die mit dem Röslabgas mitgerissen werden. Diese unerwünschten Nebeneffekte stellen einen erhebliehen Nachteil der Temperaturzyklustechnik dar.

Vor der Entwicklung des vorliegenden Verfahrens waren die Versuche der Anmclderin, ein agglomerierendes Wirbelschichtrösten bei für ein Schmelzen ausreichend hoch liegenden Temperaturen durchzuführen, in ähnlicher Weise ohne Erfolg, wie die oben angegebenen Methoden. So zeigte sich, daß, wenn man fein verteilte Pyrrhotitteilchen in trockenem Zustund auf eine Wirbelschicht aus gerösteten Erzteilchen aufträgt, bei Sehichtlemperaturen unterhalb etwa 1000' C' eine unvollständige Schwefelentfeniung erreicht wird, während bei einer dnriibcrlienenden Temperatur ein ungcsteuertes, katastrophenartiges Wachstum der Rösterztcilcho" erfolgte, das schließlich ein '.'.eueres Verwirbeln unmöglich machte. Ähnliche Effekte stellten sirh pin. wenn man ein trockenes C'haleopyritkonzentrat

in einen Wirbelschiehtröster einführt, der bei etwas niedrigeren Temperaturen von etwa 950"C betrieben wird.

Für die vorliegende Diskussion sind drei Patente relevant, die das Einführen der Sulfide in Form von wäßrigen Aufschlämmungen in die Wirbelschiehtröster betreffen. Eines, d3s US-Patent 26 77 608, lehrt, daß bei der Durchführung von exothermen Prozessen in Wirbelschichten, wie sie beim Rösten von Sulfiden ablaufen, die zugeführten Feststoffe in Form einer wäßrigen Aufschlämmung durch die Seitenwände des Wirbelschichtreaktors in die Wirbelschicht eingeführt werden sollten, nicht nur um das Einführen der Feststoffe als solche zu erleichtern, sondern um auch Wasser als Kühlmedium in die Schicht einzuführen und insbesondere zu verhindern, daß die Temperatur der Schicht während des Ablaufens des exothermen Prozesses bis zu dem Punkt ansteigt, bei dem ein Schmelzen erfolgt, da bei dieser Temperatur als befürchtetes und im allgemeinen unvermeidbares Ergebnis ein weiteres Aufrechterhalten der Wirbelschicht nicht mehr möglich ist.

In den anderen Patentschriften, den US-PS 28 13 015 und 28 13 01b, ist die Einführung der Sulfide in die Wirbclschichivorrichlung in Form einer wäßrigen Aufschlämmung durch den freien Raum zusammen mit komprimierter Luft beschrieben, mit der die Aufschlämmung zu einem Strahl versprühter Aufschlämmungströpfchen zerstäubt wird, aus dem das Wasser während des Abstiegs durch den freien Raum verdampft, wobei sich zunächst feuchte Agglomerate und schließlich trockene Agglomerate bilden, die in die Schicht eindringen und dort geröstet werden. Das Verdampfen des Wassers der Aufschlämmung in dem freien Raum und nicht in der Schicht wird wiederholt als wesentliches Merkmal dieses Verfahrens betont. Die Sulfidagglomerate werden mittels eines Bindemittels zusammengehalten, wozu man mit Vorteil Natriumsulfat für die bevorzugte Auslührungsform der Erfindung verwendet, gemäß der Nickel selektiv gegenüber Eisen in Sulfidkonzentrationen sulfatiert wird. Diese Sulfatierung erfolgt bei Temperaturen bei oder unterhalb etwa 70()^DC und führt zu einem Röstgas.das nicht nur SOj und freien Sauerstoff, sondern auch eine erhebliche Menge fein verteilten Staubes enthält.

Abgesehen von den oben angegebenen Nachteilen der herkömmlichen Verfahren besteht bei sämtlichen ein Hauptmangel darin, daß ein Röstgas gebildet wird, das unerwünschte Bestandteile für die anschließende Schwefelgewinnung enthält, die insbesondere durch die Reduktion des in dem Gas enthaltenen Schwefeldioxids zu elementarem Schwefel erfolgt. So enthalten die Gase im allgemeinen entweder freien Sauerstoff, der bei dem Reduktionsprozeß einen Brennstoffverbrauch zur Folge hat oder Staub, der abgesehen von Zyklonen selbst in elektrostatischen Niederschlagseinrichtungcn nur schwierig zu entfernen ist, oder beides. Weiterhin enthalten die bei niedrigere Temperaturen anwendende Methoden gebildeten Gase zusätzlich SOj.

In den kanadischen Patentschriften 5 30 842, 5 93 622 und 6 07 302 finden sich wiederholt die Feststellungen, daß durch das Rösten von nickelhaltigen Pyrrhotitkonzentratcn gebildete Röster/.e entweder auf das Reduktions-Ammoniakauslaug-Verfahren nicht ansprechen, wenn das Rösten bei Temperaturen oberhalb etwa K70"C erfolgt, oder daß das Sulfat-Wasserauslaug-Verfahrcn nicht angewandt werden kann, wenn die Rösttemperatur oberhalb etwa 760"C liegt. Es wird

betont, daß das Rösterz nicht zusammengeballt und porös sein sollte, und daß Temperaturen, die ein Sintern, Schmelzen, Verdichten und dgl. zur Folge haben, d. h. Temperaturen, die beispielsweise oberhalb 1000'C liegen, vermieden werden sollen, d. h. Temperaturen, bei 5 denen das agglomerierende Rösten von Pyrrhotit abläuft. Somit bestehen die nach dem Verfahren der genannten Patentschriften bereiteten Rösterze aus feinverteiltcn Teilchen mit Teilchengröße!!, die charakteristischerweise unterhalb etwa 0,074 mm liegen, m was erhebliche Staubbildung zur Folge hat. Da das Rösten mit einer Luftmenge erfolgt, die größer ist als für die stöehionietrisehe Umwandlung des Pyrrhoiits in Hämatit und SO2 erforderlich ist, enthalten die Röstabgasc erhebliche Konzentrationen an freiem is Sauerstoff sowie unangenehme Mengen feiner Rösterzstaubteilchcn. Diese und andere Nachteile werden mit dem erfindungsgemaßen Verfahren überwunden, und. wie im folgenden genauer erläutert und beschrieben werden wird, erhält man nach dem erfindungsgemaßen :_< > Verfahren beim Rösten von nickclhaltigen Pyrrhotitkoiizeniraten Rösteize, die ohne weiteres auf beide der oben beschriebenen Nickelexiraktionsverfahren ansprechen.

Insgesamt gesehen sind der Anmelderin keine ;> bestehenden Verfahren bekannt, mit denen Metallsulfide agglomerierend oder zusammenballend in einer Wirbelschicht geröstet werden können, und bei denen vorteilhafterweise nicht nur aiii der einen Seite ein im wesentlichen totgeröstetes, schw elellreics Rösterz. ;< > sondern auch auf der anderen Seite ein Röstgas gebildet wird, aus dem die mitgerissenen Feststoffteilchen leicht und im vi'csenllichen vollständig entfernt werden können und das nicht nur von SOj. sondern auch von freicin Sauerstoff im wesentlichen frei ist. so daß das ;s (ias ohne weiteres zur Gewinnung von Schwefel behandelt werden kann, insbesondere durch Reduktion des in dem Gas enthal'icnen SO_> zu elementarem Schwefel.

Sonnt ist die Aufgabe der Frliiidung darin /w seilen, .γ. ein Verfahren zum Wirbelschichtrösten von Metallsulfid unter Bildung eines Gases bereitzustellen, das für die anschließende Behandlung zur Gewinnung von Sehwe-IeI besonders gut geeignet ist und bei dem ein Metalloxidrösterz erhalten wird, das im wesentlichen .)-, frei is¹, vor¹ Schwefel, und das. 1111 Gegensalz /w den Fikenntnissen des Standes der Technik, ohne weiteres und gut auf das Auslaugen gemäß dem Sulfat- und Ammoniak-System anspricht.

Diese Aufgabe wird durch das erfindui!!'syemal.ie m> Verfahren der eingangs beschriebenen Gaming gelost, das dadurch gekennzeichnet ist. daß man

1) die Oberfläche der Wirbelschicht zur Zuführung von Wasser und Sulfid mit einer wäßrigen Aufschlämmung von Meiallsulfidteilchcn beschickt. ^

2) das Wasser der Aufschlämmung unter Bildung von sich beim Verdampfen in der Schicht dispergierrn- ΰΰΐ) Sulfidtcilchcnagglomeraten in der Schicht verdampft und

3) das Sulfid röstet und die Zuführungsgeschw indig- <«. keilen von Sulfid. Wasser und Ireien Sauerstoff enthaltendem (ias in die Schicht /in" Regulierung der Temperaturen in der Schicht und dem freien Raum des Reaktors derart steuert, daß während des Röstens ein Schmelzen erfolgt, durch das Rösterz.agglomera'teilchen mit gesteuerter Größe und runder Form gebildet werden.

Die wesentlichen Flemenic des verbesserten erlin dungsgemäßen Verfahrens zum Rösten von teilchenför inigem Mctallsulfid in einem Wirbelsehichtreaktor, de eine Schicht aus gerösteten Rösterzagglomcrattcilchei enthält, die mit einem Ireien Sauerstoff enthaltende! Gas verwirbelt werden, und über der sich ein freie Raum erstreckt, bestehen darin, daß man die Metallsul fidteilchen in Form einer wäßrigen Aufschlämmung au die Oberfläche der Wirbelschicht aufträgt, wodurch mat dem Bett sowohl Wasser als auch Sulfid zuführt, dal man das Wasser der Aufschlämmung in der Schich verdampft, wodurch Agglomerate aus den Sulfidteil dien der Aufschlämmung gebildet werden, die siel während des Verdampfen* in der Schicht dispergieren daß man das Sulfid röstet und die Zulührungsgeschwin digkeiten von Sulfid. Wasser und freien Sauerstofi enthaltendem Gas zu der Schicht derart reguliert, dal: die Temperaturen in der Schicht und dem freien Raun des Reaktors derart gesteuert werden, daß während de¹ Röstens ein Schmelzen erfolgt, wodurch Röster/agglo nierate gesteuerter Größe und regelmäßiger runder Form gebildet werden, da 1.1 man die Rösterzagglomcra te aus der Schicht gewinnt und ein Schwefeldioxid enthaltendes (ias aus dem Ireien Raum abzieht, das mitgerissene Staubteilchen einhält, die jedoch vor dei Gewinnung des Schwefels aus dem Gas ohne weiteres abgetrennt werden können. Somit besieht ein grundlegender Nutzen lies crlindungsgeinäßen Verfahrens in der Bildung eines Rösiabgases. das fur the sich anschließende Behandlung /ur Rückgewinnung von Schwefel in besonders geeignetem Zustand vorliegt, ein 1 jgebnis, das mit dem herkömmlichen Verlahren weder angestrebt und noch weniger erreicht worden ist. Die I lauptvorteilc der Lrfindung. die sich in ihrer bevorzugten Ausluhrungsform auf das vollständige oder Totrö sich des Sulfids erstreckt, bestehen zunächst darin, daß ein im wesentlichen vollständiges Rosten nicht nur in der Praxis erreicht wird, wodurch einerseits ein im wesentlichen schweielfreics Röster/ gebildet wird, sondern daß zweitens dieses Toirösicn andererseits mit solchen Mengen an freiem Sauerstoff erfolgt, die so nahe der siöchioniciriseh /ur Umwandlung der Sulfide in das Metalloxid und SO? erforderlichen liegen, daß das sich ergebende Röstgas im wesentlichen Ire ι von freiem Sauerstoff ist.

I.in besonderer· Vorteil des erlmdiingsgeinäßcn Verfahrens, das insbesondere auf niekelhaltige Pyrrhotit-Koii/eiurate angewandt wird, besteht in der Bildung fires Rfistguics. das. im Gegensal/ zu den Frkenntnissen des Standes der Technik, ohne weiteres /u Gewinnung von Nickel einer von zwei bestehenden Verlahren unierworlen werden kann, wovon eines darin besieht, das Nickel in dem Röster/ durch Gaseinwirkung /u reduzieren und mit animoniakalischen Lösungen auszulaugen, während das andere eine Sulfatierung des NickeK in dem Rosier/ gefolgt von einem Auslaugen in Wasser umfaßt.

Weitere Ausluhniiigsformen und Vorteile der FrMndiing ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, ilen Beispielen und den Zeichnungen.

In der F i g. I ist cmc schematische Schnittansicht durch einen Wirbelschichtröstolcn wiedergegeben, die leite Merkmali.· der Lrfiiidiiiig verdeutlicht, die graphisch dargestellt werden können.

In der I ι g. 2 ist cmc Reihe von Mikrophotographien verschiedener (iioßenfraktionen von Roslerzaggloine ratieilchen in einer 7'ifachep. Vergrößerung gezeigt, die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfall !vns anlallen. Die in den Fig. 2a bis 2<l wiedergcgelic

nen Röstcrzagglomeratteilchen besitzen folgende f'eilchcngröBcn:

2a: 0,21 Obis 0,84 mm

2b: 0,210 bis 0,84 mm

2c: 0,105 bis 0,149 mm und

2d: 0,044 bis 0,105 mm

Bezugnehmend auf die I'ig. 1 sei em Wirbelschichtröstofen erläutert, der für die Anwendung des beanspruchten Verfahrens geeignet ist. Can/ allgemein besteht der Röstofen aus einem mil einem hitzebeständigen Material ausgekleideten Stahlmantel 10, der einen unteren Wirbelschichtabschnitt II, der seinerseits auf einem Herd 12 ruht, und einen darüber verfügenden ausgedehnten freien Raum 13 umfal.it, der durch die Decke 14 begrenzt wird. In dem Herd ist eine Vielzahl von Düsen 15 angeordnet, durch die ein freien Sauerstoff enthaltendes (.as. geeigneterweise und vorteilhafterweise Luft, zur Verwirbelung der Schicht und zum Rösten der Suifidbcschickung in den Röstofen eingeführt wird. In der Mitte der Decke ist vertikal ein Beschickungsrohr 16 angeordnet, durch das ehe Mctallsuiliehcilchen in Ι-Όπη einer wäßrigen Aufschlämmung in den Röster eingebracht werden. In dem Deckel ist lerner em weiteres Rohr 17 vorgesehen, durch das zusätzlich /ti der Hesehickungsaiilschlämmiing weiteres Wasser in den Rösiolen eingebracht werden kann. Der Deekel ist ferner mit einer mit einem hil/cbcständigcn Material ausgekleideten Leitung 18 versehen, aus dem das Rostgas abgezogen und Zyklonen oder anderen in der Zeichnung "nicht dargestellten Vorrichtungen zur Behandlung und 1 landhabiing des (iases /ugelührt w ird. In der Nähe des oberen Kndes ties Wirbelschichlahschnittes des Rostofen·, befindet sich eine weitere, mn einem hit/ebesländigen Material ausgekleidete Leitung 19. durch die das gerostete Röster/ aus der Wirbel schicht abfliel.il. In der Hülle sind voi teiihaltcrweise weitere Öffnungen /ur Linlührung von I hermoelemen ten. Probenentnahn.einrichtungen. Beirachiiingslcnster und dgl. \ οι gesehen.

Das erfindiingsgcmäßc Rosten erfolg! mil Vo₁UmI unter im wesentlichen < ileichgcwichisbedmgungen. d.h., es weiden keine programmierten Verandei ungen vorgenommen, wie das zweckgeriehicle und gesteuerte Zyklisieren eier Schichliempera'.ur. das bei einem der obenerwähnten Verlahren des Standes der lechiuk angewandt wird. Die Betriebsbedingungen, wie die .Strömungsgeschwnieligkeitcii des (iases und eier Be schickungsaufschlämmiing können naliirhch variiert weiden, werden jedoch nominal konstant gehauen und in Abhängigkeit von Veränderungen der anderen Bedingungen, wie de. Dichte der Aufschlämmung, der Schichttemperalur und der ( Iröße des Roster/agglome rats emgeslelli und gesteuert, um die gewünschten Lrgebnisse des Kösibeiriebes /u crreie-hen. wie den Schwefelgehall des Rösterzes und den (Ichalt lies (.ases an freiem Sauersiolf.

Obwohl (!as erHndimgsgrmaße Verlahren ganz allgemein auf das Rosten von Metallsulliden angewandt werden kann, ist es besonders geeignet für '-¹^'"'"^{1 ltlc} enthaltende Konzentrate, wie beispielsweise die Nickel Kupfer-Sulfidkon/entiale und die aus den Sulfider/en des Sueibury Basins gewonnenen mckelhalligcn 1 yiilio-

titkon/entratc. . .. .

Die be, dem Vermählen de. L,ve gebildete.. Konzentrate besitzen üblicherweise einen erheblichen Anteil von Teilchen mn einer I eile hcngmße von weniger als 0.1)74 mm. wahrend die oben .lugcspiochc nen nickclhaltigen Pyrrhotilkonzentrate zusätzlich einen großen Anteil von Teilchen mit einer Teilchengröße von < 0,044 mm enthalten, obwohl dieses Merkmal keine notwendige Einschränkung der Erfindung darstellt. Es ist lediglich erforderlich, daß die Sultidteilchen so klein sind, daß sie in l-'orm einer wäßrigen Aufschlämmung in den Röstofen eingeführt werden können und bei irgendeiner Stufe während ihrer Behandlung in dem Röstofen mindestens an ihren Oberflächen schmelzen.

Die Aufschlämmungsdichte oiler der prozentuale !'eststol'fgehalt der in den Röstofen eingeführter Sulfidkonzentrat-Aufschlämmung ist nach oben dadurch begrenzt, daß die Aufschlämmung gepumpt odet in anderer Weise gehandhabt werden muß und nach unten dadurch begrenzt, daß die sich in der Wirbelschicht ergebende Temperatur für ein Schmelzer ausreichend hoch liegen muß. Die maximale Dichte dci Aufschlämmung ist eine l'unktion der Ligenschalten de;

ι Konzentrats als solchem, insbesondere eine l'unktiot des spezifischen Gewichts dieses Materials und dei Teilchengrößenverteilung, während die untere Grenze von jenen I aktoren abhängt, die das Wärmegleichge wicht in dem Röstofen beeinflussen, insbesondere di:i

, exothermen Wärme des Sulfidröstens und der endother men Wärme des Verdampfens des Wassers. Ziisät/lichi Wärme kann erforderlichenfalls dadurch /iigefiihr werden, daß man die Lull oder das andere freiei Sauerstoff enthaltende (las. das zum Verwirbeln um zum Rösten verwendet wird, vorerhitzt, während elit überschüssige Wärme dadurch abgeführt werden kann daß man den in ilen Rösiolen eintretenden Wassers ι ro n vergrößert, was geeigneterweise durch eine getrennte Zugabe von Kühlwasser unabhängig von dem Wasser ii eier IScschickungsaulschlämmung erfolgl. Im letzterei 1 all kann ehe Dichte eier Aufschlämmung mindesten nominell konstant gehalten werden, während eier Si ro η des Kühlwassers in der Weise gesteuert und regulier wird, die zur Anpassung der Temperaturen in den Rösiolen. insbesondere eier Schichilemperaiur notwen dig isi. l-'ür elas obenerwähnte niekelhaltigc l'yrrhoiit kon/enirai beträgt elie maximale Aulschlännnungsdich ie etwa 75% I eststolfe, während elie übliche Betriebs ilichte eier Aufschlämmung in einem Bereich von etw; 71 bis 7 3"Zu l'estsloffe liegt. Die Sulfielaiilschlämmiinj wird in ilen Ireien Raum lies Röstofens eingeführt un< lallt durch diesen auf die Schicht. Obwohl elii Aufschlämmung über mehrere Heschickungsrolire, eli< in dem Deckel des Röstofens vorgesehen situ eingefiihri werden könnten, besteht ein erhebliche Vorteil eier Erfindung darin, daß selbst für groß· Röstöfen mit mehreren Meiern Durchmesser leeliglicl ein Beschickungsrohr notwendig ist. eias vorzugsweise ledoch nie'h¹ notwendigerweise im Zentrum eles Deckel angeordnet ist. Durch elas Einführen in tier Mit! werden ehe· SuINeIe am bequemsten von den Wandungci eles Rostolens lerngehalten, woeliirch die Ansainmltinj von Abscheidungen auf ilen Wandungen verbinder wird, ehe bei herkömmlichen Verfahren aultrete-i können, insbesondere, wenn eüe Sulfide über dl· Seitenwandung eles Röstofens unter die Oberfläche de Schicht eingeführt werden.

Die Aufschlämmung kann gegebenenfalls, wie es ii der US-PS 29 30 bH7 beschrieben und bei den Verfahren eier US-PS 2Hl j 015 angewandt wire zusammen mit komprimierter Luft eingeführt werdet die in elas Aufschlämmungsbeschickungsrohr eingefühi wire), um die Aulschlämmung in eiern Ireien Raum /

709K41/3ß:

einem Sprühstrahl von Aulsehlämmungströpfchen zu dispergieren. Der Unterschied liegt im vorliegenden KaII darin, daü die Schicht und nicht der freie Raum der wesentliche Bereich zum Verdampfen des Wassers der Aufschlämmung ist, so daß die Menge der gegebenenfalls eingeführten I.Lift dazu verwendet wird, die Temperatur des freien Raumes zu regulieren, indem eine etwas stärkere /erteilung des Aufschlämmung· Stroms und damit verbundene Verdampfung des Wassers in dem freien Raum eintritt, was sonst lediglich unter dem liinlluß der Turbulenz der aufsteigenden Röstgase folgen würde.

Die Aufschlämmung fällt in die Schicht, die überwiegend aus Rösterzagglomenüteilehen besteht, von denen ein überwiegender Anteil in charaktensii scher Weise eine (jröl.ie von mehr als etwa 0,210 mm aufweist und die durch ein freien Sauerstoff enthalten ties (ias, this geeigneterweise, jedoch nicht notwendigerweise I.iilι ist. verwirbelt wird. Das (Jas kann mil Sauerstoff angereicherte Luft oder ein anderes freien Sauerstolf enthaltendes (las sein und kann in Abhängigkeil von den thermischen IJIordeniisseii einer gegebenen SilUiilioii sich aiii Rauinleinperaliir belinden oder vorerhiizi scm. Nichiaiilgehei/le l.uli ist am bequem slcn und daher bevorzug! und ist tür l'yrrholiikonzen-Irale und andere l'yrrholit enthaltende Sullidkoii/enlia Ie geeignet.

Der (iassiroiii hängt von den l\ilorilermsseii der Verwirbelung der Schicht ab, und die Zuführung der Sulfide und Wasser über die Bescliickungsaufschläiiiinimg wird in bezug aiii den (iasstrom derail gesleiierl. daß die I eniperaliir in dem l-'luidbcil oder der Wirbelschicht so hoch ist. daß während des Rösiens ein Schmelzen erfolgt, das durch die relaliv einheitliche, runde l'oiin der in der I i g..' dargestellten Röster/teil eben verdeutlicht wird, die sich erheblich von dem charakteristischen winkeligen Aussehen der ursprünglichen Siillidkon/eniralteilcheti unterscheidet. Innerhalb dieser (iren/en wird die Temperatur dann zur Steuerung der l'cilchengrößc der Agglomerate reguliert, wobei höhere I emperaliiren zu einer größeren ilurchschnilllk hen Agglomcralgrößc führen. Die liirdie l'yrrholit einbauenden Konzentrate notwendigen Schichltemperaliireii liegen im allgemeinen im Hereich von 1000 bis Il00 C, während für die nickelhaliigen l'yrrhotilkonzenlralc I emperaliiren von vorzugsweise elwa 10 SO bis IOKO ('angewandt werden.

Die Temperatur der Schichl liängl überwiegend von dem Nelloelfekl tier endothermen Verdanipluiig lies Wassers und dem exothermen Rosten der Siillide ab und wird (lemziilolge von Veränderuiigen der relativen Zuführung von Wasser und Sullideii zu der Schichl und der (icschwiiidigkcil und dem Ausmaß des Verdanip lens und des Kostens beeinlliil.il. Da es aus beiriebsiech Mischen (!runden mehl nur bequem, sondern auch aus (iründeii des lirlolges bevorzugt ist, mindestens die I laiiptbclricbsparaniclcr so konstant wie moglicli /ii halten, wird das erliiiilungsgeiiiäßc Verfahren Vorzugs weise bei nominal koiiManl gehaltenem (iassiroiii, Ucschickiiiigsaiilschlämmiingsdichie und Aul si-hl am iniiiigsslrom in den Röstofen geführt. Die in dem Köslolcu sich ergebenden Ί einperaliireii sind ileuiziilol ge nominal ebenliills konstant, obwohl Abweichungen, die sich durch gel iiiglügige Veränderuiigen dieser Bedingungen ergeben, linier ändert in Bediiig.uiigcM, die tlic (ii'schwiiuligki'il oiler tlas Ausmaß des Rosten¹, odei tier dabei gebildeten Wärme beeinflussen köinilcii, wie beispielsweise die chemische Zusammensetzung des Sullidkonzentrats oder dessen TeilehengröUenverleihing, dadurch kompensiert werden können, dall man unabhängig zusätzlich zu dem Wasser in der Beschik kungsaufschlämmung Wasser in den Röstofen einführt und den Strom tlieses zusätzlichen Kühlwassers in Abhängigkeit von den Temperaturen in dem Röstofen reguliert.

Das durch den freien Raum des Röstofens eingeführte Kühlwasser wirtl natürlich in gewissem Ausmaß in dem Ireien Raum verdampft, wobei der Anteil ties in dieser Weise verdampften Kühlwassers von tier (irößc der Wiissertröpfchen in dem freien Kaum abhängt. Wenn tlas Kühlwasser in l'orm eines zusammenhängenden Strahls in ilen Ireien Raum eingeführt wird, wird ein geringerer Anteil verdampft, als wenn das Wasser in leinz.ersiäubier l'orm eingespnihl würde. Somit kann der Auleil tier Verdampfung in dem Ireien Raum in Abhängigkeit von der l.iiilührungsart ties Kühlwassers gesteuert werden und crliniliuigsgemäß wird das Kühlwasser in tier Weise eingeführt, da 1.1 die I laiiptmen ge tlieses Wassers, wie das Wasser tier Aufschlämmung, in tier Schichl vcrdampli wird. Die (iriinde hierfür liegen erstens darin, dall das Kühlwasser überwiegend zur Sleueriiiig der Scliichltenipcralur verwendet wird und daß zweitens tier freie Raum so heiß sein sollte, dal.! ein Schmelzen tier suspendierten siilfidhaliigen Teilchen, die in tier Schicht nicht geschmolzen sind oder nie in i\ijv Schicht gewesen sind, erfolgt. Somit liegen erliiitliiiigsgemäß die Temperaturen in dem Ireien Kaum im allgemeinen weniger als 100 (' unter tier St Int hltem peraliir und üblicherweise lediglich etwa ')() ( niedriger, obwohl diese Zahlen lediglich zur Ki läuterung dienen und keine l'.mschräiikiiiig darstellen. Wichtig ist, daß, obwohl das Verdampfen und tlas Rosten überwiegend in tier Schichl eri'olgen, sichergestellt wird, daß die in kleinen Aiilschlämmiingströpfchcn. die sich von dem Aulschlämmiingsslrom losen können, wenn dieser durch den Ireien Raum lälll, und tue Schichl nie erreichen, in dem Ireien Raum unter Bildung von Kösterzlcilchcn geröstet werden, die ein ähnliches Aussehen und Verhallen wie die u, der Schichl gebildeten zeigen.

Olierhalb tier Schichl. vorzugsweise an tier Oberseite ties Ireien Raums wird (ias aus dem Rosloleii abgezogen, das die kleineren Koslerzagglomcralc ,ils mitgerissene Slaiibteilchen enthält, die, wie sich gezeigt hat, praktisch vollständig lediglich durch die Anwendung von Zyklonen von dem (ias abgetrennt werden können, ohne daß es notwendig ist, andere Slaubsammeleinrichliiiigen, wie elektrostatische Abscheider einzusetzen. Ιλ hai sich leiner gezeigl, daß selbsl die wenigen, kleinen I eilchen, die in dem aus dem Zyklon ausii elenden (ias enthalten sind, die Oberllächen tlei Wäi me.iiislaiisi hereiiiheileii, über die tlas (ias vor tlei anschließenden Behandlung zur (iewimiung voi St hwelcl gelüliri wird, nicht beeinträchtigen.

Is hat sieh gezeigt, daß es nach der obei beschriebenen crlmiluiigsgemälteii Weise möglich ist Melallsiillitle bei Si hiiiclzleiiipcraliircn agglomerieren! zu rosten, wobei in bislang mien cichter Weise en Ausmaß von Belnebsslabililal und von Steuerung del 11 ilchengrößc der Kosler/agglomcratleilchen erreich wird. Das Rösten kann über beliebige Zeiträume hinwer linier nominal koiislaiilcn Bell iebsbediiigiiiigeii konli innerlich iluri hgeliihrt werden, wobei das Agglomerieren nach Wunsch gesleiierl werden kann, wodurch mal ein Roslerz mn einer gegebenen charaklcnsliscliei

I eilchcngröBc erhallen kann,
(ii'niäß einer besoidcrcn Air.luhnmgsloi in (let

Erfindung isl es nicht nur möglich, einen stabilen Betrieb aufrechtzuerhalten und ein ohne weiteres zu reinigendes Röstgas zu bilden, sondern auch ein im wesentlichen vollständiges Rösten oder Totrösten zu erzielen, wobei sich gleichzeitig ein Röstgas mit vernachlässigbarem Gehalt an freiem Sauerstoff bildet. Wie bereits erwähnt stellt dies einen besonderen Vorteil für die anschließende Behandlung des Gases zur Rückgewinnung des Schwefels durch Reduktion des enthaltenen SOj zu elementarem Schwefel dar.

Um das Totrösten zu bewirken, werden die Ströme des verwirbelnden Gases und des Sulfids in den Röstofen derart gesteuert, daß der zugeführte freie Sauerstoff im wesentlichen stöehiomelriseh nur da/u ausreicht, die Sulfide vollständig zu Sf)₂ und Metalloxid abzurosten, während der Betrieb ansonsten nach der obigen Weise durchgeführt wird. Das Rösten von P>rrholii enthaltenden Konzeniraten führt unter diesen Bedingungen zu einem Eisenoxid enthaltenden Rösterz, das charakteristischcrweise weniger als 0,2 Gew.-% Schwefel enthält, wobei der zugeführte freie Sauerstoff nur in so geringer Menge über die stöchionieinsch erforderliche Menge vorhanden ist und das sich bildende Röstgas im allgemeinen weniger als 1 VoL-% freien Sauerstoff, auf trockener Basis, enthält. Diese !■Ergebnisse geben ein Ausmaß für den Wirkungsgrad der Verwendung des freien Sauerstoffs wieder, der mil herkömmlichen Methoden nicht /u erreichen ist.

Diese Eisenoxid-Röslerze bestehen im allgemeinen liberwiegend aus I lämatit, können jedoch auui Magnetit enthalten, wobei die Magnetitkon/entration. wie der Schwefelgehalt des Röster/es, umgekehrt proportional ist dem Gehall an freiem Sauerstoff in dem Röstgas.

Wenn somit die Erfindung mit einem für das vollständige Rösten stöehiometrischen Unterschuß an freiem Sauerstoff durchgeführt wird, kann (.las Rosier/ überwiegend aus Magnetit bestehen, ohne daß dadurch tue anderen >vesenlliehen Merkmale der Erfindung beeinträchtigt wcrtien, insbesondere die Stabilität und Steuerbarkeit ties Betriebes und die leichte Abtrennharkeil der mitgerissenen Röster/Ieilchen aus dem Röstgas.

Nach der Beschreibung der Erfindung und seinen bevorzugten Auslührungsformen ist es von Interesse, über die (!runde des Eriolgs dieses Verfahrens angesichts der Lehren des Standes der 'Technik nachzudenken. Somit scheint, im Gegensatz zu der Lehre der US-PS 2b 77 b()8, nach der das Wasser in der Meiallsulfidbeschiekungsaulsehlämmung in der Schicht insbesondere deshalb verdampft werden soll, um die sich sonst einstellenden .Schmelzbedingungen in der Schicht zu verhindern, erfindungsgemüß gerade die Anwesenheit dieses Wassers der Aufschlämmung in der Schicht /u sein, die es ermöglicht, den Beirieb unier Schmel/bedingungen durchzuführen und eine verbesserte Betricbskonlinuilät. Steuerung i.\cr Agglomeration, Abirennbarkcil der mitgerissenen leslsiolfe aus dem Röstgas und Wirkungsgrad der Sauersloffausniii-ZUiIg beim Kosten, verglichen mil herkömmlichen Verfahren, die bei ähnlichen Sehmclzbedingungen. jedoch ohne Einführung der Aufschlämmung durelveli'ihrt werden, zu erreichen.

Es wird angenommen, daß der Hauptgrund für den bemerkenswerten ErIoIg des erliiulungsgemäßen Verfahrens darauf zurückzuführen isl, daß sich /u Beginn des Röstens der Sulfide nach deren Eindringen in die Schicht eine Verzögerung ergibt, die eine l-'nlge der Verdampfung des iml den Sulfiden kuinbinicrien Wassers der Aufschlämmung ist, wodi..vh die SuIIkIl-Gelegenheit bekommen, sich in der Schicht zu dispergieren, bevor der Röstvorgang beginnt. Das Abbrennen der Sulfide wird hierdurch verzögert, bis eine ausreichende Dispersion in der Schicht erreicht ist, was das Wachstum übermäßig großer Agglomerate verhindert. Somit wird das agglomerierende Rösten unter Sehmclzbedingungen, jedoch mit einer derartigen Steuerung der Teilchengröße des sich ergebenden Rösterzes bewirkt, daß der Betrieb beliebig lang fortgesetzt werden kann, ohne daß sich Probleme hinsichtlich der Verwirbelung einstellen, die sich bei unkontrolliertem oder unkontrollierbarem Wachstum und einer Ansammlung unlolerierbar großer Teilchen ergeben würden.

Die Begründetheit dieser Annahme verdeutlicht sich, wenn man den entsprechenden Effekt der Sehmclzbedingungen in einer Schicht ohne Zuführung einer Aufschlämmung betrachtet, wie er sich bei den obenerwähnten Verfahren des Standes der Technik ergibt, die bei hohen Temperaturen durchgeführt werden. Unter solchen Bedingungen werden die Sulfide wahrscheinlich beim Eintreten in die Schicht schneller auf die Röstiemperaiur erhitzt als es bei der Zuführung der Aufschlämmung der Tall ist, und sie beginnen daher in eng benachbarter Anordnung zu rösten und zu schmelzen, wodurch sich eine größere Wahrscheinlichkeil für ein katastrophales Wachstum der Teilchengröße der Rosier/agglomerate und eine dadurch bedingte Unmöglichkeit, den Verwirbelungs/.i'sland aufiechi/uerhalten ergibt, eine Gefahr, die in den Vorveröflcnilichungen deutlich angesprochen ist.

Es isl nun nicht genau bekannt, nach welchem Mechanismus das erfintlungsgemäße agglomerierende Rösten abläuft; jedoch isl die folgende Interpretation nicht nur vernünftig, sondern sieht auch im Einklang mil den bekannten Talsachen bezüglich der Betriebsbedingungen und dir Ergebnisse. Es wird daher angenommen, dal.i, wenn die Aufschlämmung in die Schicht eindringt, sie durch die Wirbelwirkung der Schicht zu Aufschlämmiingski'igelchen oder -tröpfchen zerteilt wird, die sich von der Eintrittsstelle in die Schicht wegbewegen und sitii tiarin verteilen, wenn das in den Kügelchen enthaltene Wasser tier Aufschlämmung verdampft. Einige dieser Kügelchen können weiter zu einzelnen Sullidleilchen fragmentiert werden und tatsächlich kann zu Beginn eine derart leine Dispersion in gewissem Ausmaß erfolgen, wobei jedoch angenommen wird, tlaß ein Großteil, wenn nicht die I lauptmengc tier Sulfide mit alitieren Sulfidleilchen und dem Wasser in Aufschlämmiingsiröpfchen vorliegt, und daß die in derartigen Tröpfchen vorhandenen Sullidleilchen nach dem Verdampfen des Wassers der Aufschlämmung in l'orm von Siill'idagglomeraien beieinander bleiben. Nach dem Verdampfen des Wassers aus den Tröpfchen werden die sich ergebenden Sulfidagglomerate schnell auf die Rösllemperalur erhitzt und beginnen abgerostet zu werden und schließlich, mindestens auf ihren Oberflächen, /u schmelzen. Zu diesem Zeitpunkt sind sie jedoch in tier Schicht voneinander gelrenni und werden daher als unabhängige Einheiten geröstet, ohne daß ein inlolcricrbarcs Verkleben untereinander oder mit alitieren Teilchen in der Schicht auftritt. Die Oberflächen befinden sich nur kurzzeitig in dem geschmolzenen /.!island, da in dem Maß'.·, in dem tlas Rösten abläuft, der effektive Schmelzpunkt tier Oxid-Sullid-Mischung schließlich über die Temperatur tier Schicht ansteigt, so dal.) sich die Oberflächen der Agglomerate verfestigen. Danach kann das Abrösten ties im Inneren enthaltenen

Materials selbst unter Schmel/bedingungen fortgesetzt werden, ohne daß die Agglomerat weiterwachsen, es sei denn, sie kommen mit einem anderen Material in Berührung, das sich /u diesem Zeitpunkt in geschmolzenem Zustand befindet. Dieses Wachstum erfolgt möglicherweise in gewissem Ausmaß und erfolgt, gleichgültig, welcher Agglomerierungs- und Wachstums-Mechanismus anwendbar ist, nicht in exzessivem oder uritolerierbarem Umlang. Die sich ergebenden Rösterzagglomeratteilchen, die die in der r i g. 2 wiedergegebenen regelmäßigen, abgerundeten Oberflächen aufweisen, die ein Schmelzen während irgendeiner Stufe ihrer Behandlung anzeigt, können nicht nur leicht verwirbeli werden, sondern es ist auch möglich, ihre nominale oder charakteristische Größe oder Größenverteilung durch Anpassung der Betriebsbedingungen, insbesondere der Temperatur der Schicht, mittels der obenerwähnten Maßnahmen, ohne weiteres zu steuern. Im allgemeinen ist zu sagen, daß die durchschnittliche Rösterzteilchengröße um so größer ist, je heißer die Schicht ist. was voraussichtlich darauf beruht, daß die Oberfläche eines jeden Agglomerats während des Röstens während längerer Zeil in geschmolzenem Zustand vorliegt, wodurch ein stärkeres Wachstum erfolgt.

Neben der Steuerung der Teilchengröße des Rösterzes hat die Verzögerung des Röstens während des Verdampfer^ des Wassers der Aufschlämmung in tier Schicht mindestens teilweise einen F.influU. wenn es nicht ebenfalls dafür verantwortlich ist. auf die bemerkenswert wirksame Ausnutzung des freien Sauerstoffs in dem Röstgas, eine Tatsache, die ein weiteres bemerkenswertes Merkmal Lind einen erheblichen Vorteil der vorliegenden Krfindung darstellt. So hat es sich gezeigt, daß, wenn mau die Aufschlämmung auf das Zentrum der Schichtobcrfläche aufträgt, el a s Verwirbeln mit Luft bewirkt und ein Röstgas bildet, das etwa I Vol.-"/(i freien Sauerstoff, auf trockener Basis, enthält, tier entsprechende Sauerstoffgehalt des Gases in der Nähe der .Seitenwandung unmittelbar oberhalb der Schicht elwa 2 Vol.-¹Vu beträgt, was darauf hinweist, daß etwa 5% des gesamten Sauerstoffs in dem freien Raum, jedoch 90% des Sauerstoffs, in der Schicht in der Nähe der .Seilenwände, d. h. so weil wie möglich von der Stelle entfernt verbraucht werden, an der die AuI-schlämmung in die Schicht eingeführt wird.

Hetrachiet man den freien Raum näher, so ist festzustellen, daß. obwohl charakteristischerweise etw.i 95% oder dgl. ties Röstens in der Schicht erfolgt, der Sauerstoffgratlient in dem freien Raum auf ein gewisses Rösten hinweist. Die in dem freien Raum gerösteten Sulfide können aus zwei Quellen herstammen, tier Schicht und der ISeschickungsaufschlämiming. Ks isi daher zu erwarten, daß eine gewisse Menge der in der Schicht gebildeten Sullidagglonierate teilweise in dem freien Raum geröstet werden, wenn sie durch aufwärts gerichtete Kräfte in tier Schicht aus der Schicht in den freien Raum gefördert werden. Die größeren Teilchen dieser Art verweilen wahrscheinlich eine kürzere Zeit in dem freien Raum und werden überwiegend in tier Schicht geröstet und verbleiben dort als Röster/ während man sich vo'-stcllcn kann, daß die kleinen Teilchen, wenn sie aus der Schicht ausgetreten sind, in dem freien Raum verbleiben können und als mitgerissener Staub in dem Röstol'enabgas wieder erscheinen. Ks ist ferner /ti erwägen, daß eine gewisse Bildung von Aiifschlämmungsiröpfchen in dem freien Raum unter der zerkleinernden Wirkung der Turbulenz der

aufsteigenden Röstgase an der Oberfläche des Aufschlämmungsstromes erfolgt, wenn dieser durch den freien Raum fällt. Die größeren Tröpfchen dieser Art können auf die Schicht fallen und dort als Schichtrösterz verbleiben, während die kleineren Tröpfchen die Schien¹ möglicherweise nie erreichen und in dem freien Kaum verbleiben und schließlich in dem Abgas wieder erscheinen. Im letzteren Fall erfolgt das gesamte Verdampfen des Wassers, aus dem Aufschlämmungströpfchen und das Rösten der sich dabei ergebenden Sulfidagglomerate in dem freien Raum und dieses Rösten kann einen großen, wenn nicht den Hauptteil des Röstens ausmachen,das in dem freien Raum abläuft.

In allen Fällen besteht der wesentliche Punkt dann, daß die Temperaturen in dem freien Raum derart hoch sind, daß ein Schmelzen der darin gerösteten Teilchen erfolgt und daß die dabei anfallenden Rösterzteilchen eine ähnliche Form und ähnliche Eigenschaften wie jene Teilchen besitzen, die überwiegend, wenn nicht ausschließlich in der Schicht geröstet werden. Somit werden die in dem Röstabgas enthaltenen Staubteilchen, gleichgültig, ob sie jemals in der Schicht vorlagen oder nicht, ohne weiteres in den Zyklonen aus dem Röstabgas entfernt, wodurch sich nach dem Durchlaufen ties Zyklons ein im wesentlichen fesisiofffreies (ias ergibt, d.h. ein Gas, das eharakteristischerweise etwa 106 Teilchen pro Normalkiibikmeter (Nm') oder weniger enthält. Wie bereits erwähnt, liegen die erfindungs gemäß charakteristischen Temperaturen ties freien Raumes fast so hoch wie die Schichltemperatur und üblicherweise innerhalb eines Bereiches von 50 ( . da tlic llauptmenge des in den Röstofen eingeführten Wassers in der Schicht und nicht in dem freien Raum verdampft wird.

Somit ist zu erkennen, daß sämtliche Vorteile der Erfindung — im allgemeinen ein anhallender, gesteuerter agglomerierender Röstbetrieb unter überwiegend (ileichgewifliisbedingungen unler Bildung von Röstoleuabgasen. aus denen die mitgerissenen Keststolle bei der Herstellung ties Gases für die anschließende Behandlung zur Rückgewinnung des Schwefels ohne weiteres entfernt werden können, und gemäß einer bevorzugten Alisführungsform die Bildung sowohl eines totgerösteten Rösterzes einerseits und eines Röstabgases mit vernaehlässigbareni Gehalt an freiem Sauerstoff andererseits — d. h.. daß all diese Vorteile sich durch die zwei wesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben, durch die sich dieses von den bekannten Verfahren unterscheidet, nämlich das Zuführen der Sulfide in Form einer wäßrigen Aufschlämmung auf die Schicht und das Aufrechterhalten von Temperaturen in dem Röstofen, bei denen während des Röstens ein Schmelzen erfolgt. Das Verdampfen des Wassers in der Schicht, tlas sich dadurch ergibt, daß man die Aufschlämmung auf die Schicht aufträgt, gestattet die Dispersion der Sulfide vor dem Rösten in der Schicht. was wiederum in einer wirksameren Ausnutzung des für tlas Rösten verwendeten Sauerstoffs resultiert und die Anwendung von Schmelztemperaturen ermöglicht, ohne daß sieh ein katastrophales Wachstum der Roster/agglomerate ergibt. Weilerhin führen diese beiden Maßnahmen zu einem dauerhaften, kontrollierten Betrieb und einem im wesentlichen vollständigen und wirksamen Rösten. Gleichzeitig liegen die Temperaturen des freien Raumes hoch genug, um ein Schmelzen der in dem freien Raum gebildeten Agglomerate, die die Schicht nie erreichen, sicherzustellen, was wiederum zur Folge hat, daß die Staubteilchen,

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gleichgültig, üb sie in der Schicht oder in dein freien Raum geröstet wurden, mit Hilfe von Zyklonen ohne weiteres aus. dem Abgas entfernt werden können.

In der F-" ι g. 2 spiegelt sich die Ähnlichkeil des Aussehens der Rösterzagglomeruueiichen wieder, das s von ihrer Größe unabhängig ist. Der Ausdruck Agglomerat wird hierin lediglich Ja/u verwendet, anzugeben, daß ein Röster/teüchen aus einer Vielzahl der ursprünglichen, wenn auch veränderten Teilchen der Beschickung besieht. Die Hauptinasse der Röster/- i_(; leuchen besitzt eine Größe von mehr als 0,210 mm. obwohl die meisten derjenigen Teilchen, die mit dem Röstabgas mitgerissen werden, eine Teilchengröße von weniger als O.iO5 mm aufweisen. Die abgerundete Form und das relativ dichte Aussehen ist jedoch den ^ Agglomerateii sämtlicher Größen gemeinsam und weist darauf hin, dall während irgendeiner Stute in dem Röslpro/eß mindestens an den Oberflächen der Agglomerate ein Schmelzen erfolgt ist. Ls wird angenommen, daß einige der Teilchen hohler sind als sie :o aussehen, da die in den Schliffen wiedergegebenen Oberflachen innerhalb relativ fester Schalen der Agglomerate enthalten sind, wobei sie sich jedoch in jedem [^;;tll ähnlich verhalten. \wis sich durch das im wesentlichen vollständige Abtrennenlassen der mitge- jn rissenen Staubteilchen aus dem Röstabgas ergibt, wenn dieses durch Zyklone geführt wird.

Die Erfindung und ihre Vorteile wurden nicht nur mit Hinsicht auf das eigentliche Rösten, sondern auch im Hinblick auf die nachfolgende Behandlung ties Röstab- v> gases, um aus diesem den Schwclel zurückzugewinnen, beschrieben und diskutiert. Genauso wichtig sind die erheblichen und bislang nicht erreichten Vorteile der Erfindung bezüglich der späteren Behandlung des Rösterzes zur Gewinnung der darin enthaltenen ^ Metallwerte. Wie zuvor erwähnt führt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf das Rosten von nickelhalligen Pyrrhotitkonzentiateu zur Bildung eines Rösterzes, das. im Gegensat/, zu den Lehren des Standes der Technik, ohne weiteres für die anschließende .|m Behandlung zur Gewinnung des Nickels mittels mindestens zweier bekannter Auslaugmethoden geeignet ist. In den obengenannten Patentschriften werden Zahlen angegeben, die zeigen, daß ein Rösten oberhalb der empfohlenen Temperaturbereiche zu einem Röster/ ts führt, aus dem sich anschließend tlas Nickel weniger gut gewinnen läßt als aus jenen Röster/en. die bei Temperaturen erhalten wurden, üie unterhall) der zitierten oberen Grenzen liegen. Selbst die höchsten in diesen vorveröffentlichten Patentschriften angegebe- v> ncn Rösttemperaturen liegen jedoch erheblich unterhalb der für die vorliegende Lrlindung charakteristischen Temperaturen und liegen tatsächlich unterhalb jenen Temperaturen, bei denen während des Röstens ein Schmelzen erfolgt. Somit können die hohen -^ Nickelgewinnungsraten aus dem bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anfallenden Rösterz nicht nur durch den Stand der Technik nicht nahegelegt werden. sondern sind wahrscheinlich auch eine Folge der Talsache, daß die Rösterze bei Temperaturen gebildet <«> wurden, die so hoch liegen, daß während irgendeiner Stufe des Röstens ein Schmelzen erfolgt. Der Grund für die überraschend gute Nickelextraktion aus diesen Röster/.eii ist nicht sicher beka'int, obwohl anzunehmen ist, daß die in den bei Schmelztemperaturen gebildeten '■< Rösterzen vorhandenen Phasen sieh von jenen unterscheiden, die in Rösterzen vorhanden sind, die in festem Zustund gebildet wurden. Somit könnte es z. B. der lall

sein, daß die ungünstige Nickelextraktion im [-all von Rösterzen, die im festen Zustand nach den Verfahren des Standes der Technik bereitet wurden, auf die Anwesenheit von Nickelferriten zurückzuführen ist, die nicht gut auf die Extraktionsbehandlung ansprechen, während sie bei den erfindungsgemäß angewandten höheren Temperaturen zunächst entweder zerstört oder nicht gebildet werden und durch Phasen ersetzt werden, die für die Schmelzbedingungen charakteristischer sind und auf den Extraktionsprozeß besser ansprcr.hen. Unabhängig von den Gründen bleibt die Tatsache, daß die Nickelextraktion aus dem nach dem erfindungsgemäßen Röstverfahren bereiteten Röster/, unerwartet hoch ist und einen der vielen Vorteile des Ijlindungsgcgenstandes darstellt, der durch die folgenden Beispiele weiter verdeutlicht werden sol',.

Beispiel I

Dieses Beispiel demonstriert eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in halbtcchnischem Maßstab auf das Totrösten eines nickelhaltigen Pynhotukonzentrats in Luft. Der halbtechnische Röster besitzt vom Herd bis zur Decke eine Höhe -on 10,06 m, einen Wirbelsehichtabschnitt mit einem Durchmesser von 2.1 3 m und einen vergrößer'en Lreiraumabschnitt mit einem Durchmesser von etwa 2,90 m. In der Mitte der Röstofendecke ist ein einziges Aufschlämmungsbeschickungsmhr vertikal angeordnet. Zur Temperatur leinsteuerung ist in der Decke ein getrennter Einiaß zur Zuführung von Kühlwasser in den Röstofen vorgesehen. Di^y Herd ist mit einheitlich angeordneten Düsen versehen, über die die Luft zur Verwirbelung der Schicht und zur Zuführung des freien Sauerstoffs für das Rosten eingeleitet wird. An der Seitenwand de·. Wirbelschichtabschnittes ist eine Uberlauflcitung zum Abziehen des Rösterzes aus der Schicht vorgesehen, während am oberen Rand des freien Raumes eine Leitung zum Abziehen des Röstgases vorgesehen ist, über die theses zusammen mit mitgerissenen Staubteilchen den Zyklonen zugeführt wird.

Das nickelhaltige Pyrrholitkonzentrat besitzt die lolgende chemische Zusammensetzung in Gew.-%:

Fe

)h.O

Cu

0.0«

37.0

SiO;

1.5

I Inlösliches Material

4.4

Die Teilchengröße des Konzentrats liegt /u - 80''Zu unter 0.044 mm. Ks wird eine wäßrige Aufschlämmung theses Konzentrats, die etwa 71 Gew.-"/» Feststoffe enthält, in einer Menge von 20,8 kg/Minute zusammen mit einem geringen Strom komprimierter Luft, die in einer Menge von etwa 0,7 m³ bei Normalbedingungcn pro Minute (NniVniin) verwendet wird, in den Röstofen eingeführt, um eine gewisse Dispersion des Aufsehlämmungsstromes in dem freien Raum /u bewirken. Durch die Düsen wird Luft in einer Menge von 47,ONm¹ZnUn, was einem nominalen l.uftfaktor von etwa 1,03 äquivalent ist, d. h. in einer Menge eingeführt, die geringfügig über der Menge liegt, die stöcliiometrisch zur Umwandlung des Pyrrholits in Hämatit und SO2 erforderlich ist. Die Schicht, die überwiegend aus gerosteten Lrzteilchen besteht, wird bei der Betriebstemperatur mit einer freien Raumgeschwindigkeit von etwa 100,6 cm/sec verwirbelt und besitzt eine Wirbelschichtdicke von etwa L^ bis 1,83 111.

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Die Schchtiempera.ur betragt etwa 1055 C und wird Jadurch auf diesem Wert gehalten, daß man die Zulührungsraie des Kühlwassers in Abhängigkeit von Jen Temperauirsehwankiingen /wischen etwa 0 1 unü :)8 g/min steuert. Die Temperatur in dem freien Kaum beträgt etwa 1000 C, wahrend die Temperatur in dei Abgasleitung eiwa925°C beträgt.

Die Hauptmenge des Rösierzes wird mittels der Überströmleitung aus der Schicht entnommen, wobei man ein Material mit folgenden chemischen Analysenwerten in Gewichtsprozent erhält:

l'e

66.0

Cu

SiC):

Material 0.08 0.08 1.2 I-"'

62.0

0.1

0.2

SiO:

5.0

[ ^:nl(>shches Maleria!

,I₁, Ci-is enthält SO. m einer Konzentration von etwa I 'j Voi -"/i. und SO₁ in vernachlassigbarcr Menge

Sonn, werden gemäß der bev.„v,igtei, A.islühmngs- _{|nr11 t}|er Windung die in der IWhickungsau schlam _mLin, enthaltenen fein verleihen IVrhou.ie.lchen zu ,.,.hnv -loben leicht hand, !!habenden Agglomerier, ,us' Oxidröster/ umgewandelt, das im wesentlichen Ire von Schwefel ist. wobei man gleichzeitig em Röstgas c-lvill das im wesentlichen frei ist von SO₁ und Ireiem Sauerstoff und das ohne weiteres mn Mille von Zyklonen von den mitgerissenen lcststollen belreil werden kann wobei ein reines, qualitativ hochweiiiges SO,-haltiges Gas für die anschließende Behandlung zur Gewinnung von Schwefel anfällt.

Die Tuilchengröüe dieser Rösierzagglomeratteilchen liegt zu etwa 80% oberhalb 0,210 mm. Der Rest des Rösterzes, der etwa 16% der Gesamtmenge ausmacht, wird mit dem Röstabga.s mitgerissen. Die Analyse dieses aus dem dem Röstofen nachgeschalteten Zyklon gewonnenen Statibes in Gew.-¹Vo ergibt sich wie folgt:

Dieser Zyklonstaub besitzt eine Teilchengröße, die zu etwa 75% unterhalb 0,074 mm liegt, macht jedoch im wesentlichen die Gesamtmenge der mit dem Röstabga.s mitgerissenen Feststoffe au:,. Die ReststaubbelasturiK des aus dem Zyklon austretenden Gases beträgt lediglich 70.6 bis 106 Teilchen pro Normalkubikmeter. Die Konzentration des Gases an freiem Sauerstoff beträgt auf trockener Basis weniger als 0,5 Vol.-'Vn, und

ρ ι e 1 .'

Die während vieler Monate des Betriebes des halbtechnischen Röstofens unter Anwendung cmc,-nickelhaltigen Pyrrholitbeschickung, die ähnlich der in Beispiel 1 verwendeten ist. gewonnene l-.rlahnmg zeigt, d-iU das Rostofenverhalten von der Schwelelkonzeniranon der Beschickung abhängig ist die in einem Bereich von etwa 32 bis 37»/» variierte. Be, niedrigeren Konzentrationen muß eine höhere Schi-huemperaiut „igewand: werden, um den Agglomerierungsgrad und die anderen in de·: folgenden Tabelle I angegebenen Parameter aufrechtzuerhalten.

Aus der Tabelle ist zu erkennen, daß das Röstolenver Ivilten sich durch eine im wesentlichen vollständige [■'titsch wefelung der Beschickung auf weniger als 0,1 % S in dem Rösterz der Schicht, eine Agglomerating zi Teilchen, die zu etwa 80% eine Größe von mehr ab 0 210 mm aufweisen, einen Zyklonstaub, der etwa 20»/, des gesamten Rösterzes ausmacht und eine Restslaub konzentration in dem den Zyklon vorlassenden Rösiga· von weniger als etwa 10b Teilchen pro Normalkubikine ter auszeichne!.

Tabelle

Wirkung des Schwcfelgehaltes der Beschickung auf den Rostolenbetr.eb und die erzielten Ergebnisse

Mittel	S in	der ISe-	Nominaler	Temperatur	Rost	eiv in	der Schicht	0.04 0.08-0.04	Zyklonslaub "/0 des ge	Staub im jie- reinigten (ias
+ Bereich	schic Clew	klllll! .-"/0	l.uflfakior	d'··- Schicht C	> 0,2 K) mm S (lew.-"/0 (icw.-"/<>	0.10	samten Kösl- eiv.es	Kornchen/Nm1
Mittel Bereich	37.0 36,7	-.37.2	1.05 10.0 3-1.08	1055 1050-1 ObO	80 77-		18 16-22	88
Mittel	55.0		1.05	1060	75	0,08 0.06-0.08	17 Ib- 17	78
Hereich	34.7	-36.4	1.01 - 1.12	105 3-1067	62-	22 16 - 26
Mittel Bereich	32,7 51.7	-3 3.7	1.(W 1.Ob-1,13	1065 105 5-1077	80 65-	102 88- I 17
-8'
-84
-84

Die Krgebnisse werden ständig bei nominalen l.uftfaktoren von weniger als 1.1 erreicht, indem man die Schichttemperatur invers, in Abhängigkeit von der Schwclelkonzentralion der Beschickung, die zwischen etwa 32 und 37% schwankt, zwischen etwa 1050 und 1080 C hält. Die gemessenen Konzentrationen an ireiem Saueistoff in dem l'c.stgas liegen üblicherweise bei etwa 0,4 bis 0,5"/« und im allgemeinen unterhalb I VoI₁-¹Vo. auf trockener Basis gerechnet.

Beispiel 5

Fs hat sich bei dem Betrieb des halbteehnischi Röstofens mit der nickelhalligen l'yrrholiibesehiekur gezeigt, daß die Schichttemperatur nut Veränderung«: des l.uf'lfaktors variiert werden muß. um ein gleichmäl: {!(■κ Röstofenverhalten aufrechtzuerhalten. Dieses Ph nonien ist besonders deutlich bei einer Veränderung d nominalen I.iififaktors i.m 1 herum, wobei unter dies«

Bedingungen die Veränderungen der Magnelitkon/eniration des Röster/es von Bedeutung sind. So hat sieh in einem Fall erwiesen, daß beispielsweise bei einem I Liftfaktor, bei dem der freie Sauerstoffgehalt des Röstgases lediglieh 0,1% betragt, das Röster/ zu 40 bis 60% aas FejO.i besieht und bei einer Schichtlemperatur etwa 1065' C die Größe der Teilchen des Röster/es ₁- schicht zu etwa 90% > 0,210 mm ist, wahrend mit ähnlichen Beschickung bei einem höheren 1 ufifakior, der 0,4⁽/o freiem Sauerstoff in dem Röstgas ■{quivaleni ist, das Röster/ lediglich 3% l^:c\O₄ enthält und zur Aufrechterhalmng von Röster/teilchen in der Schicht, deren Teilchengröße zu 70% > 0,210 mm ist. eine Schichttemperatur von etwa 1100 C aufrechterhalloii werden muß.

Beispiel 4

Die halbtechnischen Untersuchungen ergaben lerner, diß das Röstverfahren innerhalb eines weite!, Raumgeschwindigkeitsbcreiches durchgeführt werden kann, obwohl, was nicht überraschend ist. der Anteil der Friktion mit größeren Teilchen in dem Röster/ der Schicht mit der Raumgcschwiiidigkeit zunimmt, was sich aus dem I olgenden ergibt.

von
..jner

freie Rimnigescliwindig■	RdStLT/	in der Schicht
keit.m/see	> 0,210	πιm (JL'W.-'fii
0.823	55
1.005	65
1.097	85

Beispiele 5 — 7

Neben der Anwendung auf die in den vorhergehenden Beispielen angegebenen nickelhalügen Pyrrhotitkon/entratc. wird die bevorzugte Ausführungsform der Krfindung auch in dem halblcchnischen Röstofen auf das Rösten von Niekel-Kupfer-Sulfid-Kon/.entraten angewandt, die unterschiedliche Mengen Pentlandit, Chalcopyrit, Pyrrhoüt und Pyrit enthalten. Die wesentlichen Betriebsbedingungen und Ergebnisse, die während eines Betriebes während 10 Tagen bei der Behandlung dieser Konzentrate relevant waren, sind in der folgenden Tabelle Il zusammengefaßt.

Tabelle 11

Rösiolenbemebsbedingungcn und Ergebnisse bei der Behandlung von Nickel-Kupfci^Konw:iuraien

Beispiel 5 Beispiel b Beispiel 7

Analyse der Beschickung, Ge\v.-% Ni'
Cu
Fe

Unlösliches Material

Teilchengröße der Beschickung. % <- 0.044 mm Beschickungwate, trocken, kg/min Dichte der Beschickungsaufschliimmimg. % l-eststolle Luftdurchsatz, Nm'/min

Sehichitemperaiur, ¹C

Freie Raumgesehwindigkeii, m/sec Temperatur des freien Raums. C Gasauslaßtempera tür, "C

Analyse des Röster/es der Schicht. Gew.-%

Cn

Unlösliches Material

Teilchengröße des Röster/es der Schicht, % > 0,2¹O mm Zyklon-Röster/.-Analyse. Gew.-¹Vn Ni

Cu

Unlösliches Material
Zyklon-Röster/, % des Gesamt-Rösicr/es

Gehall des Röslgases, VoI-"/.) an freiem Oj. trocken Staubkonzentration nach Durchlaulen des /\klons. Körnchen/Nni'

Verglichen mit dein in ilen vorhergehenden Beispic- ds zeichnet ist durch eine größere Aiifschläinnumgsdich

Ich beschriebenen Rösten von Pyrrhotit ist aus der eine niedrigere Röstofentempcratur, einen höher

Tabelle Il zu entnehmen, daß das Rösten der Ni-Cu- .Schwefeigehait in dem Rosier/, und einem höher

Knn/entrate mit relativ geringem Fisengehall gekenn- Sauersloff- und Statib-iJehall in dem aus dem Zykl

6,5	8.5	9.7
2.8	6.5	8.0
47.5	39.5	38.5
37,0	35.0	35.7
2,6	5.2	4.5
86.5	84.0	—
16.8	21.1	21.2
72	73	7 3.5
360	446	453
1015	990	990
0.76	0.91	0,91
9 30	935	930
815	8 35	840
8,5	10.5	10.5
3,7	7,8	9,0
0.2	0,45	0.45
2,5	5.7	6,0
90	96	45
6,5	9.5	9,8
2.8	6.5	8.5
0.4	0.6 3	0.65
6,5	7.9	6,8
18	19	17
0,4	1.2	1.2
2 50	11>4	201

austretenden Rostgas. Alle diese Unterschiede gegenüber der Behandlung von Pyrrholit ergeben sich wahrscheinlich direkt aus der niedrigeren l-üsenkon/entration des Ni-Cu- Konzentrats und dem entsprechend niedriger liegenden Kalorienweit des Materials, l-.s ist anzunehmen und auch der lall, daß die Temperaturen trotz der geringfügig höheren Aiifschläinmungsdichten niedriger liegen, wenn weniger Wärme bei dem Kosten freigesetzt wird, wobei die niedrigeren Temperaturen im Einklang stehen sowohl mit dem niedrigeren Röstgrad, der sich in einem höheren Schwefeigehalt des Röstcrz'js und dem höheren Sauerstoffgehalt des Gases manifestiert, als auch mit einem entsprechend niedrige rcn Ausmaß der Agglomerierung mindestens der feineren Teilchen, was der höhere Staubgehalt ('es aus dem Zyklon austretenden Gases verdeutlicht. Trot/ dieser Unterschiede sind die Betriebsweise und die Krgebnisse jenen überlegen, die mit bestehenden Verfahren bei ähnlichen Beschickungsmalerialen /ti erwarten sind.

Beispiel K

Das erfindungsgemaße Kosten von nickelhahigem Pyrrholit wird in größerem Maßstab als ι:ί den vorhergehenden Beispielen beschrieben durchgeführt Der größere Kostofen besitzt von dem Herd bs /um oberen lunte des Ireien Raums eine Höhe von 12.2 m. weist einen Wirbelschichiabschnitt mit einem Durch messe! von H.53 m und einen erweiterten i reiraumabschnitt mit einem Durchmesser vor, l!,3m ail. Die Wirbelschicht bcs't/t v. ledei um cmc Dicke von ! 52 bis 1.8 ί m. und die Betriebsbedingungen sind ähnlich den in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen. natur hch abgesehen von den angew andtcn absoluten VK¹Hl⁷L'' und Durchsätzen

Die ivpischen Ben iehsbedinguiigcn und I rgebiir-'-c dieser l.inheit sind in der lolgenden "labi.ilelll zusammengestellt.

I aliciie

und

In-i-an.ii :■

vom uickeihaitigem l'\rrhotii Hi einem fioP-er, Kos'o!·.-¹

\n:'!vse iler Besehe κ .mg. ( ic.·. .-"■■
Ni

Ie 57 "ϊ

i eücheiigrol'e der ue^hitkc-ng. "■■ *<ι<
·:. ίι.044 mm

lieschickungsrate. ;rocken t S;:^:. !''M-Dichte de,' lieschickup.gsauischla^ii^.ung. "2
"■ι !-"c-tstoffe

Luftdurchsat/. Nni^; i,iin(15.!? C. rVjr
1 033 kg. cn-]

Schichticmpcra'ui C > ■ ■■·.- ^:,

Ireie Raumgesihw inciigkeii. m see (»i

Temperatur des freien Raum··. ( lOjo

Ciasauslaßtemner: "\ir. C ^fO

He

Analyse des Koslei/es Δνν Schicht. 0,15

Cevv'.-"^! S

I hilosliehes Material 5,0

1 eilchengrößc des Röster/es der Schicht. 65,0
¹Ji -0.21(1 mm

Zyklon Roster/ Analvse. Gew.-"/n S 0.25

I Inlösliches Material 4.0

/.v klon-Rosiei/. % des (iesami -Roster/es 25

(ichalt lies Rostgases. Vol-% an Ireiem 0.4
():. tlocken

Siaubkoii/cnli i'lion nach Diirchlaulcn HH
iles /\klons. korncheii'Nm'

Zusätzlich /u den oben angegebenen Werten ist die vv esen; liehe I atsache fest zuhalten, daß obwohl kmiipi imierti.· l.ufi in das Aulschlämmimgsbeschickungsiohi emgeliihrt werden konnte, die Aufschlämmung üblicherweise ul nc komprimierte l.iitt in den Kostofen eingebracht wurde. Unter diesen Bedingungen ist die I'rpeiMon des Stromes der Beschickui.i'saulschl.mimung wahrend des Diirchfallens des Ireien Raumes deutlich au! das Zerstäuben beschrankt, das sich bei dem lall des M;;u-nals über cmc Wegstrecke von etwa Ki.4 in gegen die turbulenten, ansteigenden Rosig.ssc ergilM. Das icM'iehe und voraussichtliche hauijf-äehii-ι,Ιη· D^pergiiTcu erlolgt in der Wirbelschicht, wobei ir. • i!^!L"i I .ille:¹. gleichgültig. 11;-» die I dispersion autli im. da ^. 'ibc rv. κ gende \'erdampie;i ι >tlensi_'hthch in der Ά ■: ί'ι■! ■chkhl erl.-ilgi. ein Merkm.·,!. da- uir ilen } : t. ■!l/ de^ erlindungsgemäl'en \erlah,'ens !un^.imentai /¹I >-e:n schein'

Beispie! ^i;

derartigen R

',K hunt' der \nw endb.trkeit i-k"· Suit.r ' die Lvraktion von Nickel aus einen uih Rösten von t,i. keü.altigem i'vrrliot!¹ ■.ic" bevor/ug'eu 'Xusluhnir.gstorm de:

g /.js. ₍|..·. '.'. 5 f i..-w.-'!■:, Ni enihai;

zunächst deran \ e'n:ahleii. daß seine Ί eüchengroße /■ ct'-va 4()"_;ι . !I.D44 mm liegt. Das vermahlene Roster.· w.rd da,-η in;i 4 Gew.-"■'., Natniimsülfat verrnisi'hi !-eteuihtet ,ind r\ Kügelchen oder i'rills \eri<ir..it. Dk PülN werden, getrocknet ikhI in Portionen von icwc¹!¹ '^1!r' 'ⁿ eu": f''!iihschiffchen eingebracht und \r. eine;: hop/: -malen Rohrenofen nit einem Rohrendurchnic· ■er von 2.54 cn. h_Ci £,#() C mn SO. in Luft wyhrenc 3 ^'urideti sull.tiien. wöbe: man eine Siromungsge ■ct-.-Aindtgken von etwa 5(iO ,r.i pro Minute einhält. Dk sulfatierten Prills oder Kügelchen werden danr während einer Stunde bei Raumtemperatur in 250 m Wasser verrührt. Die ausgelaugten Feststoffe werde; abliltriert. rewaschen. getrocknet. gew;)gcn und atialy siert und enthalten 0.14 Gew.-"/n Ni, was eine \ickclc\t: aktion von mehr als 88% entspricht.

Beispiel H)

ί-.ιη ähnliches nickelhaltiges Röster/, wie das it Be.spiel 9 beschriebene, mit einer Teilchengröße, die zi etwa b!)°'V, >O.2i0mm liegt, wird zur Bestimmung de Au«·maße.s der Nickelcxtraktion einer Rcduktions-Am moniak-Auslaugbehandlung unterworfen. Eine iOj wiegende Beschickung des Rö'.terzes wird in cm Giühschiffchcn eingebrach; und während i Std. bc ^n') C m einem hori/ontaien Röhrenoten mit einen

Durchmesser von 5,08 cm mit einem H2/CO2-Verhältnis von 0,5 reduziert. Die reduzierten Feststoffe werden dann unter derselben Atmosphäre abgekühlt und bei 70"C unter einem Sauerstoffüberdruck in 150 ml einer Lösung gerührt, die etwa 80 g Ammoniak pro Liter und etwa 110 g Ammoniumcarbonat pro Liter enthält. Das Auslaugen erfolgt während 2 Stunden, obwohl eine Bestimmung des Sauerstoffverbrauchs zeigt, dall im wesentlichen das gesamte Auslaugen in der ersten Stunde erfolgte. Der ausgelaugte Rückstand enthält 0,13Gew.-% Ni, was auf eine Ni-Extrakiion von etwa 90% hinweist.

Es ist aus den obigen beiden Beispielen ersichtlich, daß das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildete niekelhaltige Pyrrhoiit-Rösterz sehr gut für die Gewinnung von Nickel durch Auslaugen geeignet ist, was im Gegensalz zu den Lehren und Erwartungen des Standes der Technik steht.

Beispiel 11

Das agglomerierende Totrösten nach dein erfindungsgemäßen Verfahren kann mit Vorteil auch auf Kupfersulfid-Konzentraie angcwandi werden, lliei/.u wird ein Chalcopyritkonzentrat mit folgenden Arialysenwerlen in Gcw.-%:

ofen eingebracht. Die Ergebnisse ties Röstens bei 900 und 970 C sind in der folgenden Tabelle IV zusammengefaßt:

labeile IV

Agglomerierendes Rösten von
Chalcopyri 1 kouzent riiien

Sehichtiemperiitur, C	900	970
Röster/, im Zyklonstaub,	59,4	5,8
Gcw.-"/n
Teilchengröße des Rösterzes	1 2.5°/(i	73,1%
der Schicht (mm)	>0,42	> 0,42

30.1

Cu

27,2

S
30,9

und einer Teilchengröße, die zu 78% unterhalb 0,044 mm liegt, mit Wasser zu einer Aufschlämmung vermischt, die eine Dichte von etwa 80% aufweist. Diese Aufschlämmung wird dann in einen Wirbelsehichtrösl-Es ist festzustellen, daß sich durch das Rösten bei d'T höheren Schichttemperatur eine bemerkenswerte und äußerst vorteilhafte Steigerung sowohl der Teilchengröße des Rösierzes der Schicht als auch der Rückgewinnung ergibt, was beides auf die vorherrschenden agglomerierenden Röstbedingungen liinweist.

Die Schichttemperatur liegt niedriger als die für das Rösten von Nickel-Kupler-Sulfid-Konzentraten (vgl. die Beispiele 5 — 7) und Pyrrhotitkonzentrateri (vgl. die Beispiele 1 —4 und 8) bevorzugten, was eine Folge des höheren Kupfer/hisen-Verhältnisses in dem Chaleopyritkonzcntrat ist, wodurch die Schmelztemperatur erniedrigt wird. Die Reaktionswärme für das Röster von Chalcopyrit liegt ebenfalls niedriger als die lüi Pyrrhotit angewandte, obwohl zusätzlich Wärme au* irgendeiner Quelle, /.. B, in Form eines vorerhitzter verwirbelnden Gases, erforderlich sein kann, um die fi'n das agglomerierende Rösten der Chalcopyritkonzentra te notwendigen Temperaturen aufrechtzuerhalten obwohl diese niedriger liegen können als die fin Pyrrhotit und andere Konzentrate erforderlichen.

Hierzu 2 Blatt /.eiclinuimen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum agglomerierenden Rösten von teilchenförmigen! Metallsulfid in einem Wirbelschichtreaktor, der unter einem freien Raum eine Schicht aus durch ein freien Sauerstoff enthaltendes Gas verwirbelten, gerösteten Erzteilchen enthalt, bei dem das teilchenförmige Metallsulfid in Form einer wäßrigen Aufschlämmung in den Wirbelschichtreaktor eingeführt und aus der Schicht geröstete, agglomerierte Erzieilchen und aus dem freien Raum ein Schwefeldioxid enthaltendes Gas zusammen mit mitgerissenen Röslcrzagglomeratteilchen, die ohne weiteres mit Zyklonen unter Bildung von im wesentlichen reinem Gas für die Schwefelgewinnung -abgetrennt werden können, abgezogen werden, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß man

1) die Oberfläche der Wirbelschicht zur Zuführung von Wasser und Sulfid mit einer wäßrigen Aufschlämmung von Metallsulfidteilchen beschickt,

2) das Wasser der Aufschlämmung unter Bildung von sich beim Verdampfen in der Schicht dispergiercnden Sulfidteilchenagglomeraten in der Schicht verdampft und

3) das Sulfid röstet und die Zuführungsgeschwindigkeiten von Sulfid, Wasser und freien Sauerstoff enthaltendem Gas in die Schicht zur Regulierung der Temperaturen in der Schicht und dem freien Raum des Reaktors derart steuert, daß während des Röstens ein Schmelzen erfolgt, durch das Rostcrzagglomeraiieilchen mit gesteuerter Größe und runder Form gebildet werden.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man als Melallsul'.'id ein Mineralkonzentrat aus Pyrrliotit, Pentlandit. Chalcopyrit und/ oder Mischungen davon oder ein überwiegend aus diesen Bestandteilen bestehendes Nickel-Kupfer-Sulfid-Konzern rat verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Metallsulfid ein Eisensulfidkonzcnirat verwendet, das überwiegend aus niekelhaltigem Pyrrhotit besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als freien Sauerstoff enthaltendes Gas Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder Sauerstoff verwendet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrige Aufschlämmung vertikal durch den freien Raum und auf die Mitte der Oberfläche der Schicht aufträgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrige Aufschlämmung mit einer vorbestimmten Aufschlämmungsdichtc zuführt, zusätzliches Kühlwasser auf die Oberfläche der Schicht aufträgt und die Zuführungsgeschwindigkeit des Kühlwassers reguliert, um die Veränderung der über die Aufschlämmung zugeführlen Wassermenge, die sich durch Änderungen der Aufschlämmungsdichte von dem vorbestimmten Wert ergibt, zu kompensieren und dadurch im wesentlichen gleichmäßige Schichttempera türen auf rech i/.uer ha !ten.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zuführungsgeschwindigkeiten von Sulfid und freien Sauerstoff enthaltendem Gas in Abhängigkeit voneinander derart steuert, daß der freie Sauerstoff im wesentlichen in der stöchiometrischen Menge zugeführt wird, die zum Rösten des gesamten Metallsulfids zu Schwefeldioxid und Metalloxid erforderlich ist. wodurch im wesentlichen schwefelfreie Rösterzagglomeratteüchen und ein im wesentlichen sauerstofffreies. Schwefeldioxid enthaltendes Gas gebildet werden.