DE252724C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVe 252724 KLASSE 40 a. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 31. August 1910 ab.

Die Erfindung betrifft das Verfahren der Sulfatisierung von sulfidischen Erzen, insbesondere Kupfererzen, durch Behandlung mit Sauerstoff in der Wärme. Bekanntlich genügt bei hinreichendem Sulfidgehalt die durch die Reaktion frei werdende Wärme, um die Reaktion im Gange zu halten, nachdem dieselbe durch anfängliche äußere Wärmezufuhr angeregt worden ist; bei ungenügendem Sulfidgehalt muß entsprechende Wärmezufuhr, sei es von außen, sei es durch Zuschlag von reicheren Erzen, zu Hilfe genommen werden. Die Erfindung bezweckt eine solche Ausführung des Verfahrens, daß die Höchsttemperatur nur in einem kleinen Teile der Gesamtmenge der Beschickung erreicht wird, so daß Temperaturänderungen sehr langsam gestaltet werden und die Gefahr beseitigt wird, daß sie schädlich werden können, ehe man sie bemerkt und berichtigend eingreifen kann; ferner daß die Wärme im Apparat zusammengehalten bleibt und schließlich in der Zeiteinheit große Erzmassen behandelt werden können.

Zur Erzielung dieser vorteilhaften Wirkungen wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Beschickung durch Zonen von stufenweise zunehmender Temperatur so lange vorwärts bewegt, bis die Höchsttemperatur erreicht und das Sulfid in Sulfat umgewandelt ist; hiernach wird die sulfatisierte Beschickung im Gegenstrom zu der vorrückenden sulfidischen Beschickung aus der Zone der Höchsttemperatur nach dem Einlaufende der Vorrichtung in der Art zurückbewegt, daß die sulfatisierte Beschickung stufenweise Teile ihres Wärmegehaltes an stufenweise in der Temperatur abnehmende Teile der vorrückenden sulfidischen Beschickung überträgt, bis sie ungefähr auf die Einlauf temperatur abgekühlt ist.

Das neue Verfahren wird beispielsweise mit vollem Erfolg mit folgenden Erzen (s. Zusammenstellung S. 2) durchgeführt, die in bedeutenden nordamerikanischen Gruben gewonnen werden.

Der Schwefelgehalt dieser Erze genügt zur Umwandlung ihres vollen Kupfergehaltes in Kupfersulfat. Selbstverständlich kann die Erfindung auch in den Fällen benutzt werden, welche den Zusatz einer Säure erfordern.

Die Benutzung des Gegenströmprinzips zur Übertragung der' Wärme vom behandelten Gut auf das Rohgut ist an sich bekannt. Man verfährt in dieser Weise z. B. bei Kalzinations- und Trockenprozessen, wobei das behandelte Gut das konzentrisch hindurchgeleitete Rohgut umkreist.

Von diesem bekannten Verfahren ist das vorliegende wesentlich verschieden dadurch, daß die Übertragung in der Behandlungsvorrichtung selbst in der Art ausgeführt wird, daß die Rohbeschickung am Eintrittsende kalt eingeführt und die behandelte Beschickung abgekühlt am Einlieferende austritt, während dort das behandelte heiße Gut aus der Behandlungsvorrichtung in eine besondere Wärmeübertragungsvorrichtung übergeführt und aus dieser dann das vorgewärmte Gut in die Behandlungsvorrichtung geleitet wird. ■ Das Ver-

	A.	B	1,97 Prozent	C.	2,31 Prozent
Cu	2,58 Prozent	Feuchtigkeit	59,07	Feuchtigkeit	58,02
SiO2	59,70	SiO2	2,58	SiO2	4,56
Al2 O3	13,05 . -	Cu	5,26	Fe	17,82
Fe2O3	10,76	Fe2O3	4.41	Al2O3	ο,54
CaO	0,29	TeO	0,4 ' -	TiO %	0,05
MgO	0,14	Te1 S8	13,05	P2O5	0,59 -
P2O5	0,31	^2O3	0,29	CaO	0,08
TiO2	0,32	CaO	0,14	MgO	3,12
S	2,12	MgO	0,31	KO + Na2O	0,22
K2O	2,8l	P2O5	0,32	Pb	0,34
Na2O	0,13	TiO2	0,13	As	0,56
Ag	Spur	Na2O	2,81	Zn	Spur
Cl	Spur	K2O	0,01	Sb	2,68 Prozent
Pb	0,00 Prozent	F .	o,i8	Cu	5,32 -
		CO2	Spur	S
		Cl	Spur
		SnO2	2,12 Prozent.
		S ·

fahren ist nicht nur komplizierter, sondern auch mit dem Übelstande erheblicher Wärmeverluste verbunden, teils infolge der Überführung aus einer Vorrichtung in die andere, teils infolge mangelhafter Wärmeübertragung, die auch nicht stufenweise im Sinne der Erfindung erfolgt.

Auf der Zeichnung ist als Beispiel eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens dargestellt, welche sich bei der Verarbeitung von Erzen wie den angeführten, deren Schwefelgehalt zur Durchführung der Sulfatisierung ohne äußere Wärmezufuhr genügt, als sehr zweckmäßig erwiesen hat.

Fig. ι zeigt die Vorrichtung in einer Seitenansicht und

Fig. 2 ihre Lagerung.

Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch das mit den Vorrichtungen zum Beschicken und Abführen versehene Stirnende und

Fig. 4 ein Längsschnitt durch den mittleren Teil der Vorrichtung.

Fig. 5 zeigt in Ansicht eine der die Vorrichtung zusammensetzenden Einheiten.

Fig. 6 veranschaulicht zwei Teile aus der Mittelpartie der Trommel; der im unteren Teil der Figur wiedergegebene Schnitt ist durch die dem Hinlauf dienenden Überläufe geführt, und der im oberen Teil wiedergegebene Schnitt durch die den Rücklauf vermittelnden Überläufe. Die beiden Schnitte sind übereinandergestellt, um die Vorstellung der gegenseitigen Lage der beiden -Überlaufsgruppen zu erleichtern.

Das geeignet zerkleinerte Erz wird in den Beschickungstrichter 10 (Fig. 1 und 3) eingeschüttet, durch dessen Auslaßöffnung 11 es in den feststehenden (z. B. vermittels der einwärts gekehrten unteren Flanschen 13 geeignet auf einem Träger befestigten) Speisekanal

12 gelangt, in welchem eine Transportschnecke 15 auf einer rohrartigen hohlen Welle 16 angeordnet ist, die durch Kettenantrieb 17 oder in sonst geeigneter Weise in Drehung versetzt werden kann und mit ihrem äußeren Ende im Lager 18 gelagert ist. Der Speisekanal 12 ist von einem Luftzuführungskanal .19 umschlossen, dessen äußeres Ende vermittels des ringförmigen Flansches 21 am unteren Flansch

13 des Speisekanals befestigt ist. Er leitet Luft, die ihm durch den Einlaß 22 zuströmt, in den der Reaktion dienenden Teil der Vorrichtung.

Der der Reaktion dienende Teil der Vorrichtung besteht aus einer drehbar auf Rollen 23 angeordneten Trommel. Die Rollen 23 sind auf Wellen 24 befestigt, die ihre Lager in Böcken 26 haben, und von denen eine (oder auch beide) vermittels Kettenrades 25 angetrieben wird. Die Trommel ist mit dem Speisekanal 12 durch einen Hohlkegelstumpf 27 verbunden, der sich über das Auslaßende des Kanals schiebt und sich um denselben in Gestalt eines Ringflansches 28 fortsetzt, zwischen dem und dem Luftzuführungskanal 19 eine durch Ring 30 eingepreßt gehaltene Packung 29 zum gasdichten Verschluß der Verbindung angeordnet ist. Wenn das Gut die Trommel erreicht, bewegt es sich in dieser durch ein System von Räumen vorwärts und kehrt dann durch ein zweites ähnliches System wieder nach dem Einlaufende zurück. Hierzu ist der Reaktionsraum quer zu seiner Längsachse in eine Anzahl von also hintereinander liegenden Reaktionskammern geteilt. Die unpaaren Kammern sind untereinander durch geneigte Überläufe so verbunden, daß das Gut bei der Drehung der Trommel durch Schwerkraftwirkung vorwärts bewegt wird; in der gleichen Weise sind auch die paaren Kam-

mern miteinander in Verbindung gesetzt, jedoch sind ihre Überläufe entgegengesetzt gerichtet, so daß das Gut hier wieder nach der Einlaufseite hin zurückbewegt wird. Die Trommel wird zweckmäßig aus Einheiten zusammengesetzt. Diese sind zweierlei Art. Die eine Art enthält die Überläufe zur Fortbewegung des Erzes — dies sind die Fördereinheiten —, die andere Art bilden die die Fördereinheiten voneinander trennenden Scheidewände.

Aus Fig. 3 ersieht man, daß der Anfang der Trommel durch eine besondere Einheit gebildet wird. Dieselbe ist vorn durch eine von einer ringförmigen Reihe von Einlauf Öffnungen 3i^a durchbrochene Stirnwand 31 abgeschlossen, von welcher ein Hohlkegelstumpf 32 vorspringt, der sich mit einem ringförmigen Flansch 33 über das innere Ende eines die hohle Schneckenwelle durchziehenden Kanales 34 aufschiebt, der die Fortsetzung eines später beschriebenen Heizkanales bildet. Das innere Ende des Kanales 34 stützt das Innenende der Schneckenwelle 16; am äußeren Ende wird er vom Lager 18 getragen. Der Raum zwischen der konischen Wand 32 und dem Hohlkegelstumpf 27 bildet eine Erzkammer, welche das von der Schnecke 15 zugeförderte Erz aufnimmt und dasselbe durch die öffnungen 3ΐ^α in eine besondere Fördereinheit ein-. treten . läßt. Diese besondere Einheit setzt sich zusammen aus einer zylindrischen Innenwand 35 und einer zylindrischen Außenwand 36, je mit Flanschen 37 und 38 versehen, sowie einer Zwischenwand 39. Das zu sulfatisierende Gut tritt durch die Öffnungen 3i^a in den Raum auf der einen Seite der Zwischenwand 39, und das fertig sulfatisierte Gut wird durch eine in der Außenwandung 36 angeordnete Reihe von Auslauföffnungen 40 aus dem Räume auf der anderen Seite der Zwischenwand in einen Sturz 41 ausgeschüttet; Die eben beschriebene besondere Einheit hat auch die Funktion einer Fördereinheit in bezug auf die Vorwärtsbewegung des Erzes und ist mit den hierzu dienenden Überläufen versehen, dagegen ermangelt sie der Überläufe zur Zurückführung des Erzes. Die eben erwähnten Öffnungen sind in der Fig. 3 unsichtbar, sie erscheinen dagegen in den Fig. 4, 5 und 6.

Aus den Fig. 4, 5 und 6 ist zu ersehen, daß die Fördereinheiten sich zusammensetzen aus einer inneren zylindrischen Wand 42 und einer äußeren zylindrischen Wand 43, je ver-' sehen mit Randflansch 44 bzw. 45, einer Scheidewand 46, radial gestellten Rippen 47 zum Umrühren, des Gutes und Verteilen der Wärme, Überläufe 48 für die Vorwärtsförderung oder den Hinlauf des Erzes und Überläufe für die Zurückförderung oder den Rücklauf. Die Scheidewände setzen sich zusammen aus einem ringförmigen Außenteil 50, einer Reihe Öffnungen 51 für den Hinlauf, einer Reihe Öffnungen 52 für den Rücklauf, ringförmigen Schultern 53 und 54 und radial gestellten Rippen 55 ^zum Umrühren und Verteilen der Wärme (Fig. 4 und 6). Die Kammern, in denen sich der Hinlauf des Erzes vollzieht, sind auf der linken Seite der Scheidewand angeordnet, die Kammern mit Rücklauf des Erzes auf der rechten Seite. Die Überläufe sind entsprechend geneigt. Die dem Hinlauf dienenden Gänge 48 erscheinen in Fig. 6 im unteren Teile, die dem Rücklauf dienenden 49 im oberen Teile. Die Überläufe .48 sind offen (Öffnungen 56) gegen eine dem Hinlauf dienende Kammer, erstrecken sich durch die dem Rücklauf dienende Kammer nach links und entlassen das Erz durch ihre Auslaßöffnung 57 und die Einlaßöffnung 51 der links anstoßenden, zum Hinlauf dienenden Kammer. Die Überläufe 49 für den Rücklauf sind durch ihre Öffnungen 58 in Verbindung mit einer Rücklaufkammer, erstrecken sich nach rechts durch die vorliegende Hinlaufkammer und entlassen das Erz durch die Öffnung 59 und die dem Rücldauf dienende Öffnung 52 der Scheidewand in die rechts anstoßende Rücklaufkammer. Das Erz bewegt sich also von rechts nach links hin, und zurück von links nach rechts.

Am Ende der Kammerreihe ist eine besondere Einheit zur Umkehrung der Bewegungsrichtung des Gutes vorgesehen. Sie erscheint am linksseitigen Ende der Fig. 6. Sie ist ähnlich wie die Fördereinheiten eingerichtet; jedoch führen ihre dem Hinlauf dienenden Überläufe 60 in den Raum auf der linken Seite der Scheidewand, anstatt sich durch denselben hindurch zu erstrecken, und von diesem Räume gehen die Rücklaufüberläufe 63 ab. Eine Stirnplatte 62 schließt diese Einheit nach außen ab.

Beim Zusammensetzen der Einheiten werden die äußeren Randflanschen 45 der Fördereinheiten und die äußeren Umfange der Scheidewände miteinander durch Bolzen oder in anderer geeigneter Weise verbunden; Innenflanschen 44 der Fördereinheiten greifen in die Rücksprünge der ringförmigen Schultern 53 der Reaktionseinheiten. Die inneren zylindrischen Wände 42 der Fördereinheiten und die inneren Kanten der Scheidewände bilden einen ununterbrochenen zentralen Kanal 64, der zur Zuführung von Wärme dient. Die Wärme kann von irgendeiner Quelle bezogen werden. Als Beispiel sind Brenner 65 gezeigt. Die Wärme strömt durch den Kanal 64 und nimmt ihren Abzug durch den in der Schneckenwelle 16 angeordneten Kanal 34.

Das zerkleinerte Erz wird in den Be-

schickungstrichter ίο geschüttet und von der Schnecke 15 in den Kegelstumpf 27 geschoben, von dem aus es nach links hin durch die in Drehung versetzte Trommel und von deren linkem Ende aus wieder zurück nach rechts hin geführt wird, wo es schließlich durch die Auslässe 40 in den Sturz 41 fällt. Durch die in bezug auf den Erzlauf versetzte Lage der Rippen 47 erfährt die Erzbewegung weniger Hemmung, und es wird das . Erz gleichzeitig von einer Seite zur anderen hin und her bewegt. Da im Bedarfsfalle Wärme durch den Kanal 64 zugeführt wird, wird das Erz beständig erwärmt. Seine Erwärmung erfolgt zudem auf Grund des Regenerativgedankens, denn indem der rücklaufende Erzstrom und der hinlaufende Erzstrom auf dem ganzen Wege sich berühren, gibt der erstere einen Teil seiner Wärme an den letzteren ab.

Die Wirkung dieser Anordnung erstreckt sich nicht bloß auf die Zurückhaltung des größten Teiles der Wärme in der Trommel, sondern es wird auch eine sehr gleichmäßige Verteilung der Wärme auf die ganze Erzmasse erzielt, so daß plötzliche Temperatursteigerungen ausgeschlossen bleiben. Die Benutzung des Regenerativgedankens ist nicht nur wichtig wegen der erheblichen Brennstoffersparnis, sondern auch deswegen, weil die Verteilung der Reaktionswärme auf das ununterbrochen einlaufende Erz die Reaktion auf die Sulfatbildung beschränkt. In einem Ofen zur Behandlung von Stoffen, welche bestimmte Temperaturen für auszuführende chemische Reaktionen erfordern, ist es zur Verminderung der Überwachung sehr wichtig, daß sich Ofen und Inhalt nur in geringem Maße von dieser Temperatur -entfernen. Wenn die zur Aufrechterhaltung der Reaktion erforderliche Wärmezufuhr im Verhältnis zum Wärmeinhalt des Ofens nur gering ist, erfolgen auch die Temperaturschwankungen nur träge. Erhitzt man eine Erzmasse auf 1000⁰ ohne Regeneration, so ist klar, daß die zugeführten Wärmeeinheiten das Fünffache des Betrages ausmachen, der nötig sein würde, wenn die Regeneration so wirksam ausgeführt würde, daß das Erz mit einer zwischen seiner Einlauftemperatur und 200° liegenden Wärme austräte; im ersten Falle würden Temperaturschwankungen — roh geschätzt — mit einer Geschwindigkeit erfolgen, die fünfmal größer ist als im letzteren Falle.

Beim Betriebe der beschriebenen Vorrichtung hat sich ergeben, daß mit einer den Wärmeverlust durch Strahlung und Mitnahme durch das entlassene Erz ausgleichenden Wärmezufuhr die Vorrichtung beständig auf der für die Sulfatbildung erforderlichen Temperatur verbleibt; die Regelung durch das mit einer seine Eintrittstemperatur nur um 200° übersteigenden Temperatur austretende sulfatisierte Gut ist so vollkommen, daß nur gelegentliche Prüfung erforderlich ist.

In der beschriebenen Vorrichtung können infolge des kontinuierlichen Ganges und der gründlichen Durcheinanderbewegung des Gutes große Erzmengen erfolgreich behandelt werden. Die chemischen Vorgänge sind je nach dem Erz verschiedene. Bei der Sulfatbildung aus Kupfererzen, welche die hierzu erforderliche Schwefelmenge enthalten, wird Luft auf dem angegebenen Wege in die Vorrichtung eingeleitet, und das oxydierte Kupfer verbindet sich mit dem oxydierten Schwefel; die Temperatur wird zwischen den Zersetzungstemperaturen von Eisensulfat und Kupfersulfat, oder auf ungefähr 500 ° C. gehalten. Die hierzu dienlichen Mittel sind bekannt. In vielen Fällen ist die durch die Reaktion entwickelte Wärme mehr als hinreichend, und Wärmezufuhr ist nur im Anfang zur Anregung der Reaktion erforderlich, und es empfiehlt sich weiterhin, schädlichen Temperatursteigerungen durch künstliche Kühlung (z. B. vermittels Luftgebläse) vorzubeugen. Genügt die Zusammensetzung des Erzes nicht zur Entwickelung der erforderlichen Wärme, so mischt man es mit Brennstoff oder Erz von höherem Schwef elgehalt.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zum Sulfatisieren von sulfidischen Erzen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gut durch Zonen von stufenweise zunehmender Temperatur vorwärts bewegt, bis die Höchsttemperatur erreicht und das Sulfid in Sulfat umgewandelt ist und sodann das umgewandelte Gut im Gegenstrom zu dem vorrückenden Gut aus der Zone der Höchsttemperatur in der Art zurückbewegt, daß das umgewandelte Gut stufenweise Teile seines Wärmegehaltes an stufenweise in der Temperatur abnehmende Teile des vorrückenden Gutes überträgt, bis es auf ungefähr die Einlauftemperatur abgekühlt ist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sauerstoffliefernde Atmosphäre mit dem Gut durch dieselben Temperaturzonen bewegt und die resultierenden sowie rückständigen Gase zusammen mit dem sulfatisierten Gut im wärmeübertragenden Gegenstrom zu dem vorrückenden Erze und der sauerstoff liefernden Atmosphäre abgeleitet werden, so daß die Wärme der Gase im vorrückenden Gut und der dieses begleitenden Sauerstoffquelle regeneriert wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme einer äußeren Wärmequelle zu Beginn des Ver-

fahrens, oder wenn die Wärmeentwickelung . auf chemischem Wege ungenügend ist, um die Höchsttemperatur zu erhalten, unmittelbar der Zone der höchsten Temperatur zugeführt wird.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet j durch eine Trommel, welche in eine Reihe i von durch wärmeübertragende Wände voneinander geschiedenen Querkammern geteilt und mit Vorkehrungen zum Fortbewegen des Gutes in einer Richtung durch abwechselnde Kammern sowie mit Vorrichtungen zum Abziehen des Gutes in der entgegengesetzten Richtung durch zwischenliegende Kammern versehen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.