DE250772C

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Publication number: DE250772C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 40iz. GRUPPE

JOHN PARKE CHANNING in NEW YORK. Pyritschmelzverfahren.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 31. Mai 1910 ab.

Die Benutzung der Abgase des Pyritschmelzens zur Schwefelsäurefabrikation ist bekannt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist aber ein Pyritschmelzverfahren, welches dahin verbessert ist, daß nicht nur zur Schwefelsäurefabrikation geeignete Ofengase erzielt werden, sondern daß gleichzeitig auch ein hochwertiger Rohstein oder eine zur Erzeugung von Eisen verwertbare Schlacke gewonnen wird.

ίο Einige Pyrite enthalten in ausbeutungsfähiger Menge Kupfer, Nickel, Edelmetalle oder mehrere dieser Metalle, während andere Pyrite von solchen Begleitern frei sind.

Bei der Verhüttung sulfidischer Kupfererze nach dem Pyritschmelz verfahren in üblicher Ausführung werden die Erze ungeröstet in einem Gebläseofen unter Zuschlag einer gewissen Menge kohlenstoffhaltigen Materials mit einer gewissen Menge Luft behandelt, in der Art, daß ein Teil des Gehaltes des Erzes an Eisen und Schwefel oxydiert und hierdurch nahezu die Gesamtwärme entwickelt wird, welche das Verfahren bedarf. Der unoxydiert bleibende Teil des Eisen- und Schwefelgehaltes verbindet sich der Theorie nach mit dem Kupfer unter Bildung des sogenannten Rohsteines, welcher ausgezogen und auf Kupfer verarbeitet wird. Der oxydierte Schwefel (S O₂) verläßt den Ofen in Gasform zusammen mit anderen Gasen. Obschon nach der Theorie die Oxydation von Eisen und Schwefel bei genügender Gegenwart dieser Stoffe die zum Schmelzen der Charge erforderliche Wärme liefern, schlägt man doch in der Praxis dem Erz eine gewisse Menge kohlenstoffhaltigen Materials in Form von Koks zu, die während der Schmelzoperation zu Kphlensäuredioxyd (C O₂) verbrennt.

Bei dieser Ausführungsart des Pyritschmelzverfahrens treten beträchtliche Schwefelmengen im unoxydierten Zustande aus, wodurch nicht nur ein entsprechender Verlust an Wärme verursacht, sondern häufig auch durch ungenügende Oxydation des Eisens ein minderwertiger Rohstein erzeugt wird. Ferner wird durch die Oxydation des Koksüberschusses zu Kohlendioxyd eine so große Menge der eingeblasenen Luft aufgebraucht, daß die Ofengase nicht die Sauerstoffmenge enthalten, die im Hinblick auf die Verwertung der Gase zur Schwefelsäurefabrikation zur Überführung des Schwefeldioxyds in Schwefeltrioxyd erforderlich ist. Diesem Sauerstoffmangel bei Anwendung von Koks im Überschuß kann . nicht dadurch vorgebeugt werden, daß man den Gasen mehr Luft zuführt, weil diese so viel Stickstoff enthält, daß die Gase eine die Verwertung ausschließende Verdünnung erfahren, d. h. ihr Gehalt an Schwefeldioxyd zu stark herabgesetzt wird. .

Werden nach dem bekannten Schmelzverfahren Pyrite verarbeitet, welche einen ausbeutungswürdigen Gehalt an Nickel oder Edelmetallen, oder Pyrite, deren Gehalt an diesen Metallen und Kupfer, deren Ausbeutung nicht lohnt, so greift ein ähnlicher Wärmeverlust durch Entweichen von unverbranntem Schwefel Platz, und man erhält bei den erstgenannten Pyriten einen Rohstein von minderem Wert als dem Gehalt des Erzes an Kupfer, Nickel

und Edelmetall entspricht, während die an zweiter Stelle genannten Pyrite eine Schlacke mit schädlichem Schwefelgehalt liefern. Ebenso sind die Ofengase in solchem Grade verdünnt, daß sie zur Schwefelsäurefabrikation nicht verwertet werden können.

Die Erfindung besteht darin, daß zur gleichzeitigen Erzeugung eines hochwertigen Steines oder einer zur Gewinnung von Eisen verwertbaren Schlacke der Prozeß in der Art geführt wird, daß außer der Oxydation des oxydierbaren Schwefelgehaltes unter Bildung eines Gases, welches einen erheblichen Überschuß von Sauerstoff (z. B. 4 Prozent) über die zur Oxydation seines Schwefeldioxydgehaltes' erforderliche Menge enthält, auch der. oxydierbare Gehalt an Eisen oxydiert wird.

Die Erfindung wird ausgeführt, indem man die Luftzufuhr zum Gebläseschmelzofen so regelt, daß Luft in genügender Menge vorhanden ist, um den Schwefel- und Eisengehalt eines Kupfer, Nickel und Edelmetall enthaltenden Erzes praktisch vollständig zu oxydieren, d. h. daß nur so viel Schwefel und Eisen unoxydiert bleibt, wie zur Bildung des Steines erforderlich ist, und zugleich den Gasen den zur Umwandlung des Schwefeldioxyds in Schwefeltrioxyd erforderlichen Gehalt an Sauerstoff zu erteilen, jedoch so, daß die eingeführte Luftmenge nicht so groß ist, daß die Gase eine Verdünnung erfahren, welche sie unbrauchbar für die Fabrikation von Schwefelsäure macht, wobei in an sich bekannter Weise die Pyritschmelze entweder ohne Zusatz von kohlenstoffhaltigem Material ausgeführt wird oder bei Benutzung dieses Zusatzes derselben in einem möglichst niedrigen Mengenverhältnis zum Schwefelgehalt des Erzes gehalten wird. Vermittels dieser Verfahrensweise wird die Gewinnung eines Steines von höherem Wert als seither ermöglicht. Bei der Verarbeitung von Erzen, welche Kupfer, Nickel oder Edelmetall nicht in ausbeutewertiger Menge enthalten, wird die Luftzufuhr so geregelt, daß eine praktisch vollständige Oxydation des Schwefel- und Eisengehaltes erzielt wird, die zur Oxydation des Schwefeldioxyds zu Trioxyd erforderliche Sauerstoffmenge in den Gasen überschüssig vorhanden ist, und diese nicht eine Verdünnung erfahren, welche sie unbrauchbar für die Schwefelsäurefabrikation macht, wobei entweder kein Zusatz von kohlenstoffhaltigem Material zum Erz benutzt wird, oder falls ein solcher benutzt wird, seine Menge in einem möglichst niedrigen Verhältnis zum Schwefelgehalt des Erzes steht. Auf diese Weise kann ein Eisenoxyd erzielt werden, welches frei von schädlichen Schwefelmengen ist und sich zur Erzeugung von Roheisen im gewöhnliehen Hochofen eignet. Die in beschriebener Weise zu regelnde Luftzufuhr ändert sich selbstverständlich mit dem Schwefel- und Eisengehalt des Erzes.

Die Menge an Eisen und Schwefel, welche der praktisch vollständigen Oxydation unterzogen wird, wird in folgendem als der verfügbare Gehalt an Schwefel und Eisen bezeichnet.

In Ausführung der Erfindung wird ein Gebläseofen benutzt, dessen Düsen die zum Einblasen der gehörigen Luftmenge erforderliche Größe besitzen; die Luftzufuhr wird mittels Schieber geregelt, die in den Zuleitungsrohren für die Gebläseluft angeordnet sind. Der Ofen ist so gebaut, daß Eindringen von Luft an anderen Stellen als durch die Düsen tunlichst ausgeschlossen ist. Dringt Luft durch den Ofenmund und um die Beschickungstüren in beträchtlicherer Menge ein, so ist die Gefahr gegeben, daß die Gase eine ihre Verwertbarkeit zur Schwefelsäurefabrikation ausschließendeVerdünnung erfahren. Aus diesem Grunde · muß diese »falsche« Luft ausgeschlossen bleiben. Enthält das Erz nicht so viel verfügbaren Schwefel und Eisen, als erforderlich ist, um durch ihre Oxydation die zum Schmelzen notwendige Wärme zu liefern, so wird, wie dies auch bei der Verarbeitung von Erzen mit hinreichendem verfügbaren Schwefel und Eisen geschehen kann, kohlenstoffhaltiges Material, wie Koks, zugeschlagen. In jedem Falle muß dieser Zuschlag an Koks in einem gewissen Verhältnis zum Schwefelgehalt der Charge stehen; er muß so niedrig als angängig gehalten werden, um Gase zu erzielen, in denen eine hinreichende Menge von freiem Sauerstoff in bezug auf ihren Gehalt an Schwefeldioxyd vorhanden ist. Durch praktische Versuche wurde festgestellt, daß ein Zuschlag von V₂ Prozent Kohlenstoff bei 4 Prozent verfügbaren Schwefels in der Beschickung ein sehr zweckmäßiges Verhältnis ist. Z. B. bei der Verarbeitung eines sulfidischen Kupfererzes mit 25 Prozent Schwefel werden etwa 20 Prozent Schwefel oxydiert (dies ist die verfügbare Schwefelmenge), der Rest bildet mit Kupfer und Eisen den Rohstein. In diesem Falle ist ein Kokszuschlag von nur 2 bis V₃ Prozent erforderlich, um die Schmelzoperation befriedigend zu gestalten unter Erzeugung von schwefligen Gasen, die genügend reich an freiem Sauerstoff sind.

Ferner wurde festgestellt, daß, um die besten Resultate zu erzielen, der Gehalt der Gase an freiem Sauerstoff beträchtlich größer sein muß als die zur Überführung von Schwefeldioxyd in Schwefeltrioxyd erforderliche theoretischeMenge. Z. B. enthalten die Gase 6 Prozent Schwefeldioxyd, so würde zur Überführung in Trioxyd theoretisch die Menge von 3 Prozent freiem Sauerstoff erforderlich sein. Um jedoch die besten Resultate zu erzielen, müssen in diesen Gasen 7 bis 8 Prozent freier Sauerstoff vorge-

sehen werden, d. h. ein 4 bis 5 Prozent entsprechender Überschuß über die theoretische Menge.

Außer. dem Überschuß an freiem Sauerstoff sollten die Gase einen Schwefeldioxydgehalt von mindestens 5 Prozent und nicht über 8 Prozent besitzen, indem ein höherer Dioxydgehalt die Möglichkeit der Gegenwart des erforderlichen Überschusses an freiem Sauerstoff ausschließt.

Sind die Gase, gleichgültig, ob ein Zuschlag von kohlenstoffhaltigem Material benutzt wird oder nicht, zu reich an Schwefeldioxyd, so kann man sie verdünnen vermittels erhöhter Luftzufuhr durch die Düsen, oder indem man den Luftzuschuß durch Extradüsen einbläst, die oberhalb jener und unterhalb der oberen Ofenenden angeordnet sind, wobei diese zusätzliche Luftzufuhr durch Schieber in den zu den Düsen führenden Leitungen geregelt wird. Oder man läßt die zusätzliche Luft durch das obere Ofenende einströmen, oder man führt sie den Gasen nach ihrem Austritt aus dem Ofen zu, z. B. bei ihrer Benutzung im Kammerprozeß zwischen dem Schmelzofen und den Glovertürmen oder hinter diesen, wenn die Gase eine zu niedrige Temperatur besitzen; werden die Gase im Kontaktprozeß verwertet, so erfolgt die Zuführung der zusätzlichen Luft zweckmäßig vor den Reinigungs- Und Kühlapparaten.

Bei quarzarmen Erzen gibt man einen Zuschlag von gewöhnlichem quarzhaltigen Flußmittel.

Auf der Zeichnung ist ein Beispiel eines zur Ausführung der Erfindung geeigneten Pyritschmelzofens veranschaulicht.

Fig. ι zeigt einen senkrechten Durchschnitt des Ofens und

Fig. 2 die Oberansicht des vorderen Ofenteiles.

Die Seiten und das untere Ende des Ofens sind aus Teilen 1, die mitWassermantelung versehen sind, aufgebaut. Dicht an der Sohle ist eine seitliche Öffnung 2 zum Ablassen der Schlacke oder des Steines in eine nach den Aufnahmebehältern führende Rinne 3 vorgesehen. Das obere Ofenende trägt einen ebenfalls aus Teilen, die mit Wassermantel ausgestattet sind, zusammengesetzten Aufsatz 4 mit seitlichen, durch Türen 6 möglichst gasdicht schließbaren Öffnungen 6 zum Einstürzen der Charge. Den in einigen Abständen oberhalb der Ofensohle angeordneten Düsen wird die Gebläseluft durch die mit Regulierventilen 8¹ versehenen Rohre 8 aus der Leitung 7 zugeführt. Zweckmäßig werden zwei Düsen einander gegenüberliegend angeordnet und je durch ein besonderes Rohr 8 gespeist. Mit punktierten Linien ist ein zweites am unteren Ende der oberen Teile 1 angeordnetes und in ähnlicher und regelbarer Weise mit dem Windrohr 7 verbundenes Düsenpaar gezeigt, durch welches, im Falle Gase mit zu hohem Gehalt an Schwefeldioxyd erzeugt werden, Verdünnungsluft in den oberen Teil der Charge eingeblasen wird. Die Gase strömen aus dem Aufsatz seitlich durch den Zug 10 ab, der nach einer Kammer 13 leitet, aus dem sie dem Apparat zur Fabrikation von Schwefelsäure zugeführt werden. Der Zug 10 ist außerdem durch ein aufsteigendes kurzes Rohr 9 mit einem Abzug 11 in Verbindung. Im Rohr 9 ist ein Schieber 15, und im Zug 10 ist hinter dem Rohr 9 ein Schieber 16 angeordnet, so daß nach Belieben der Zug 10 mit der Kammer 13 verbunden und vom Abzug 11 abgesperrt oder gegen die Kammer 13 abgesperrt und mit . dem Abzug 11 verbunden werden kann.

Bei der Behandlung von sulfidischen Erzen, welche Kupfer, Nickel, Edelmetalle in lohnender Menge enthalten, ist es vorteilhaft, zunächst mehr Schwefel und Eisen in dem Rohstein zu belassen, als in dem endgültigen Ste<n mit den genannten Metallen verbunden sein soll, wie in Fällen, wo die Wahrscheinlichkeit vorliegt, daß die genannten Metalle durch Oxydation in die Schlacke übergeführt werden. Der Stein wird dann in demselben oder in einem anderen Ofen bei solcher Luftzufuhr behandelt, daß sein überschüssiger Gehalt an Schwefel und Eisen durch Oxydation entfernt wird. Wird bei dieser Nachbehandlung ein Zuschlag an kohlenstoffhaltigem Material benutzt, so wird · derselbe so niedrig wie möglich bemessen, und die Luftzufuhr wird in der beschriebenen Weise bewirkt, so daß ein zur Schwefelsäurefabrikation geeignetes Gas erhalten wird. Oder man sieht von dieser Verwendung der Gase ab, so daß auch die hierauf gerichtete Bemessung des Kokszuschlages entfällt.

Die Erfindung hat die Wirkung, daß ein hochwertiger Rohstem oder im Falle von Erzen, die zu arm an Kupfer usw. sind, eine zur Herstellung von Eisen im gewöhnlichen Hochofenverfahren verwertbare Eisenschlacke gewonnen wird; ferner wird an Koks gespart, sofern solcher benutzt wird; die Gase enthalten keinen unzersetzten Schwefel oder doch eine erheblich geringere Menge als die bei der üblichen Ausführung des Pyritschmelzverfahrens gewonnenen Gase, und die Gase können mit Vorteil zur Fabrikation von Schwefelsäure verwertet werden, selbst im Falle von Erzen, deren Schwefelgehalt so niedrig ist, daß sie bei der üblichen Ausführung des Pyritschmelzverfahrens für. den Zweck untaugliche Gase liefern.

Claims

Patent-Anspruch :

Pyritschmelzverfahren mit Erzeugung von Gasen,. die einen solchen Überschuß an

Sauerstoff über die zur Oxydation des Schwefeldioxydgehaltes enthalten, daß sie zur Fabrikation von Schwefelsäure brauchbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Erzeugung eines hochwertigen Steines oder einer Eisenschlacke der Prozeß in der Art geführt wird, daß außer der Oxydation des oxydierbaren Schwefelgehaltes unter Bildung eines Gases, welches einen erheblichen Überschuß von Sauerstoff (z. B. 4 Prozent) über die zur Oxydation seines Schwefeldioxydgehaltes erforderliche Menge enthält, auch der oxydierbare Gehalt an Eisen oxydiert wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.