DE2638132A1

DE2638132A1 - Ofenanlage zur pyrometallurgischen behandlung von feinkoernigen erzkonzentraten

Info

Publication number: DE2638132A1
Application number: DE19762638132
Authority: DE
Inventors: Vladimir Dipl Ing Suprunov
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1976-08-25
Filing date: 1976-08-25
Publication date: 1978-03-09
Also published as: CA1086498A; DE2638132C2; US4247087A

Description

Ofenanlage zur pyrometallurgischen Behandlung von feinkörnigen Erzkonzentraten

Die Erfindung betrifft eine Ofenanlage zur pyrometallurgischen Behandlung von feinkörnigen Erzkonzentraten mit einem Schwebeschmelzreaktor, in den das Einsatzgut zusammen mit einem sauerstoffreichen Gas eingeführt und während des Schwebens geröstet und geschmolzen wird, mit einem Abgasschacht zum Abzug von Gas und Staub und mit einem zum Sammeln der Schmelze dienenden Sammelraum, der unter einer senkrecht von oben in das Schmelzbad eintauchenden Trennwand hindurch mit einem Absetzherd zur Weiterbehandlung der Schmelze und Entfernung der Schlacke kommunizierend verbunden ist, wobei der Schmelzesammeiraum und der Absetzherd in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

Bei einer solchen bekannten pyrometallurgischen Ofenanlage (J)T-AS 2,038,227) wird feinkörniges sulfidisches Erzkonzentrat mit einem Sauerstoffstrom in einen Schwebeschmelzreaktor eingeblasen und dort, während es sich im Schwebezustand befindet, kontinuierlich geröstet und geschmolzen. Bei genügend hohem Sulfidschwefelgehalt wird durch die Verbrennung des Sulfidschwefels so viel Wärme erzeugt, daß der Rost- und Schmelzvorgang autogen abläuft. Unterhalb der Schmelzeinrichtung werden

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J.

das gebildete Gas sowie Staub von der Schmelze abgetrennt und über einen Abgasschacht abgezogen, während die Schmelze in einem Sammelraum gesammelt wird, wo sich eine Primärschlacke bildet. Dieser Raum ist durch eine von oben in das Schmelzbad eintauchende Trennwand von einem weiteren Raum abgetrennt, der unter der Trennwand hindurch kommunizierend mit dem ersten Raum verbunden ist, so daß die Schmelzbadoberfläche in beiden Räumen gleich hoch steht· Dieser zweite Raum, ein elektrowiderstandsbeheizter Absetzherd, dient zur Reduktion der Schmelze, zum Beispiel mittels eingebrachtem KoksgruSjUnd zur gravimetrisehen Trennung von Metall und der sich bildenden Sekundärschlacke, die vom Absetzherd abgezogen wird. Schmelzeinrichtung und Absetzherd sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und voneinander nur durch die in die Schmelze beziehungsweise Schlacke eintauchende Trennwand beziehungsweise Scheidewand, die eine Vermischung von Gasen der Oxydations— und der Reduktionszone verhindert, getrennt.

Die mit der Schmelze, beziehungsweise Schlacke in Berührung kommenden Ofenwandteile müssen unbedingt gekühlt sein, insbesondere die Trennwand zwischen beiden kommunizierenden Räumen, weil diese Trennwand an beiden Seiten dem heißen Metall·; beziehungsweise Schlackenbad sowie aggresiven Gasen ausgesetzt ist· Daher besteht die Trennwand aus einer hohlen Metallplatte mit Kanälen, die von Kühlwasser durchflossen sind· Diese gekühlte Trennwand, deren Herstellung kostspielig ist, führt

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aber aus beiden Räumen der Ofenanlage mit dem Kühlwasser eine beträchtliche Wärmemenge ab, die durch eine erhöhte Energiezufuhr zur Ofenanlage gedeckt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine pyrometallurgische Ofenanlage mit Schwebeschmelzreaktor und Absetzherd, die in einem gemeinsamen Gehäuse mit Zwischentrennwand untergebracht sind, so zu verbessern, daß die Wärmeverluste und damit die spezifischen Energieverbräuche und damit die Betriebskosten sowie auch die Investitionskosten verringert werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Ofenanlage der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Decken— wand des gemeinsamen Ofengehäuses im Bereich der Trennwand zwischen den beiden kommunizierend miteinander verbundenen Räumen nach unten in Richtung zum Gehäuseboden vorspringt und daß sich vom Vorsprung der Gehäusedeckenwand die Trennwand nach unten erstreckt.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion kann die Höhe der von oben in das Schmelz- beziehungsweise Schlackenbad eintauchenden gekühlten Trennwand zwischen Schmelzaggregat und Absetzherd und damit die wirksame Kühlfläche möglichst gering gehalten werden. Das hat den Vorteil zur Folge, daß sowönl aus dem Schmelzaggregat und Schmelzsammelraum als auch aus dem

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Absetzbecken möglichst wenig Verlustwärme über die Trennwand nach außen abfließt, so daß die spezifischen Energieverbräuche, beim Schmelzaggregat der zum Einsatzgut beziehungsweise zum Schmelzreaktor selbst gegebenenfalls zugegebene Zusatzbrennstoff und beim Absetzherd der zum elektrothermischen Reduktionsofen zugeführte Heizstrom, klein gehalten werden können· Die Autogenitätsgrenze des endothermen Schmelzvorganges wird gesenkt, das heißt, daß der Rost- und Schmelzvorgang im Schwebeschmelzreaktor anstatt ab zum Beispiel 20 % Sulfidschwefelgehalt des Einsatzkonzentrats schon zum Beispiel ab etwa 17 % Sulfidschwefelgehalt autogen abläuft, was zur Folge hat, daß durch die erfindungsgemäße Konstruktion ein an Sulfidschwefel beziehungsweise anderem oxydierbarem Bestandteil ärmeres Erzkonzentrat autogen geschmolzen werden kann und daß bei geringeren Gehalten an solchen oxydierbaren Bestandteilen der erforderliche Bedarf an Zusatzbrennstoff (Kohlenstaub beziehungsweise Heizkoks, Öl, Gas) entsprechend geringer gehalten werden kann, wodurch sich auch der erforderliche Bedarf an Sauerstoff für die Verbrennung des Zusatzbrennstoffes verringert. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion werden auch die Investitionskosten gesenkt, hauptsächlich deswegen, weil die kostspielige, mit Kühlwasser versehene und zum Beispiel aus Kupfer bestehende hohle Zwischentrennwand des Ofens vergleichsweise klein ist und weil der elektrothermische Absetzherd infolge seines geringeren spezifischen Energie- beziehungsweise Strombedarfes mit weniger Elektroden auskommt.

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— Ϋ —

Die Erfindung und deren weiteren Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert·
Es zeigen:

Fiq, 1 einen Vertikalschnitt durch die erfindungsgemäße Ofenanlage längs der Linie I - I der Fig. 2

Fiq, 2 einen Horizontalschnitt durch die Ofenanlage der Fig. 1, Fiq, 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 2,

Fiq, 4 die Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ofenanlage·

Nach den Figuren 1 bis 3 hat die erfindungsgemäße pyrometallurgische Ofenanlage, die zum Beispiel zur Erschmelzung von feinkörnigem sulfidischem Bleierzkonzentrat dienen soll, ein gemeinsames Gehäuse 10, in welchem ein Schwebeschmelzreaktor 11, ein Abgasschacht 12 und ein elektrowiderstandsbeheizter Absetzherd 13 angeordnet sind. Der Schwebeschmelzreaktor 11 ist ein vertikaler Schmelzschacht, in den durch die Öffnung 14 von oben das sulfidische Erzkonzentrat mit einem Strom technisch reinen Sauerstoffs eingeblasen wird. Anstelle des vertikalen Schmelzschachtes könnte auch ein Schmelzzyklon vorgesehen sein. Das Konzentrat wird bei momentaner Erhitzung auf hohe Temperatur in Bruchteilen von Sekunden, noch während es sich im Schwebezustand befindet, geröstet und geschmolzen.

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Die Verbrennung des Sulfidschwefels und gegebenenfalls anderer oxydierbarer Bestandteile in der Sauerstoffatmosphäre liefert meist bereits genügend Wärme, um den Rost- und Schmelzvorgang autogen ablaufen zu lassen. Aus dem Schmelzschacht 11 strömen Schmelztröpfchen und Gas zu einem darunter angeordneten Schmelzesammelraum 15, oberhalb dem sich die Schmelze vom Abgas trennt. Das Abgas wird zusammen mit gebildetem Staub nach oben durch den Abgasschacht 12 abgezogen. Im Sammelraum bildet sich auf der gesammelten Schmelze eine Primärschlacke· Die Schmelze fließt unter der Unterkante einer vertikalen, von oben in das Schmelzbad beziehungsweise Schlackenbad eintauchenden, wassergekühlten Trennwand 16 in den Absetzherd 13 ein. Im Absetzherd 13 wird die Schmelze mittels eingebrachtem Koksgrus reduziert und sie erhält Gelegenheit, sich in Blei und sich bildende Sekundärschlacke zu trennen, welche aus dem Absetzherd getrennt abgestochen werden.

Da die Räume zu beiden Seiten der Trennwand 16 kommunizierend, beziehungsweise syphonartig miteinander verbunden sind, steht die Schmelzbadoberfläche beziehungsweise Schlackenbadoberfläche in beiden Räumen gleich hoch. So ist der Bleibadspiegel durch die Linie 17 angezeigt, während der maximale Schlackenbad— spiegel durch die Linie 18 und der minimale ScAlackenbade spiegel durch die Linie 19 angezeigt sind. Die gekühlte Trennwand 16 verhindert die Vermischung von Gasen der Oxydationsund Reduktionszone und sie ermöglicht, daß in diesen beiden

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Zonen eine voneinander unabhängige Atmosphäre aufrechterhalten werden kann. In das Schmelz- beziehungsweise Schlackenbad des elektrothermischen Absetzherdes 13 sind von oben drei Elektroden 20a, 20b und 20c eingetaucht. Diejenigen Wandungsteile der Ofenanlage, welche mit dem Schlackenbad in Berührung kommen, sind mit wassergekühlten, mit Kühlkanälen versehenen Kühlbalken 21, zum Beispiel Kupferplatten versehen. Die gemauerten Wände des Schmelzschachtes 11 sind durch Kühlkanäle 22 gekühlt.

Erfindungsgemäß springt die Deckenwand 23 des gemeinsamen Ofengehäuses 10 im Bereich der Trennwand 16 zwischen den beiden kommunizierend miteinander verbundenen Räumen nach unten in Richtung zum Gehäuseboden 24 vor. Von diesem Vorsprung 25 die* ser Gehäusedeckenwand 23 erstreckt sich die Trennwand 16 soweit nach unten, daß sie mit ihrer Unterkante in das Schmelzbeziehungsweise Schlackenbad eintaucht. Die gekühlte Trennwand 16 ist daher nur sehr kurz und dementsprechend ist die Kühlfläche möglichst gering, wodurch sich niedrigere Wärmeverluste und damit geringere spezifische Energieverbräuche sowohl beim Schmelzaggregat 11 als auch beim Absetzherd 13 ergeben, verglichen mit einer pyrometallurgisehen Ofenanlage mit gleichen Daten wie Durchsatz, Schmelzschachtdurchmesser, Schmelzbadfläche, Schmelzbadhöhe und dergleichen, welche die erfindungsgemäßen konstruktiven Merkmale nicht aufweist. Bei der erfindungsgemäßen Ofenanlage ist die Fläche an metallischen

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-JK-

Kühlplatten möglichst gering gehalten; der spezifische Wärme-

durchfluß (zum Beispiel in kcal/m Stunde) durch Kühlplatten ist nämlich 70 % größer als durch gemauerte gekühlte Wände.

Im gemeinsamen Ofengehäuse 10 sind an einer Seite der Trennwand 16 der Schmelzschacht 11 und daneben quer zur Längserstreckung des Absetzherdes 13 der Abgasschacht 12 angeordnet· Der Schmelzschacht und der Abgasschacht sind also durch zwei mit Abstand voneinander entfernten Wänden voneinander getrennt. Der vertikale Schmelzschacht 11 hat vorzugsweise einen idealen runden Querschnitt.

Fig. 4 zeigt in Draufsicht eine Zwillings-Ofenanlage, bei der erfindungsgemäß an beiden Seiten eines zentralen, gemeinsamen Abgasschkchtes 26 je ein Schmelzschacht 27 und 28 angeschlossen ist und unterhalb der beiden Schmelzschächte ein gemeinsamer Schmelzesammeiraum angeordnet ist, der unter der in das Schmelzbad eintauchenden Trennwand 16 hindurch mit einem gemeinsamen Absetzherd 29 kommunizierend verbunden ist, welcher mit sechs Elektroden 30 a bis 30 f ausgerüstet ist.

In der in der Anlage beigefügten Tabelle werden die spezifischen Energieverbräuche, nämlich zugeführte Elektroenergie zum Absetzherd und zugeführter Verbrennungskoks und Sauerstoff zum Schmelzschacht der erfindungsgemäßen Ofenanlage mit

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den entsprechenden Werten der aus der DT-AS 2 038 227 bekannten Ofenanlage miteinander verglichen bei gleichen Ofendaten wie Schmelzbadfläche wie Schmelzbadhöhe, Schmelzschachtdurchmesser und so weiter und zwar als Variante I für eine zweili«*nige Anlage mit zwei mal 80.000 Jahrestonnen Rohbleierzeugung und als Variante II für eine einlinige, der Fig. 4 entsprechende Ofenanlage mit einmal 160.000 Jahrestonnen Rohbleierzeugung. Nach dieser Tabelle ergeben sich folgende erhebliche Einsparungen der erfindungsgemäßen pyrometallurgischen Ofenanlage gegenüber der bekannten Ofenanlage.

Variante I

2 χ 80.000 Jahrestonnen Rohblei

Variante II

1 χ 160.000 Jahrestonnen Rohblei

Einsparungen!	10,5 %	20,6	%
Elektroenergie	100 %	100	%
Heizkoks	6 %	6	%
Sauerstoff	13 %	keine	Angaben
Investitionskosten

Tabelle, Patentansprüche

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Variante I

Verbrauch

Elektroenergie

spez.
jährlich

KWh/t* ₍ KWh/a χ 1<X DM/a χ 10

TABELLE

Variante Il

Jahrestonnen-Rohblei

2 χ 80.000 / 2 Linien χ 160,000 / 1 Linie

Konstruktion

DT-AS 2038227

5Q2

128 7,7

Erfindung

449 114,5 6,9

Differenz

53 13,5 0,8 DT-AS
2038227

437
111,1
6,7

Erfindung

347
88,5
5,3

Differenz

90
22,6

1,4

Bemerkungen

t* =t bezogen auf Bleiträger im Einsatzkonzentrat DM 0,06/KWh

Verbren nu ng sk ok s

spez. kg/t* ,

jährlich kg/a χ 10*

" DM/a χ 10*

6,5 1,7 0,5

keine

ti

6,5 1,7 0,5 6,5
1,7
0,5

keine

Il

6,5 1,7 0,5

DM 270,—/t

Sauerstoff

spez.
jährlich

kg/t ₆

kg/a χ 10c DM/a χ 10°

274,9

69,9

1,7

258,4

65,9

1,6

16,5 4,0 0,1 274,9

69,9

1,7

258,4

65,9

1,6

16,1 4,0 0,1

DM 0,25/kg Sauerstoff

Betriebsersparnis
Summe

DM/a χ 10*

1,4 2,0

Investitionskosten

DM/a χ 10

18,5

16,1

keine Angaben

H 76/43

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Ofenanlage zur pyrometallurgischen Behandlung von feinkörnigen Erzkonzentraten mit einem Schwebeschmelzreaktor, in den das Einsatzgut zusammen mit einem sauerstoffreichen Gas eingeführt und während des Schwebens geröstet und geschmolzen wird, mit einem Abgasschacht zum Abzug von Gas und Staub und mit einem zum Sammeln der Schmelze dienenden Sammelraum, der unter einer senkrecht von oben in das Schmelzbad eintauchenden Trennwand hindurch mit einem Absetzherd zur Weiterbehandlung der Schmelze und Entfernung der Schlacke kommunizierend verbunden ist, wobei der Schmelzesammeiraum und der Absetzherd in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckenwand (23) des gemeinsamen Ofengehäuses (1O) im Bereich der Trennwand (16) zwischen den beiden kommunizierend miteinander verbundenen Räumen nach unten in Richtung zum Gehäuseboden (24) vorspringt und daß sich vom Vorsprung (25) der Gehäusedeckenwand (23) die Trennwand (16) nach unten erstreckt.

2. Ofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im geraeinsamen Gehäuse (10) an einer Seite der Trennwand (16) der Schwebegasreaktor (11) und daneben quer zur Längserstreckung des Absetzherdes (13) der Abgasschacht (12) angeordnet sind, wobei der Schwebeschmelzreaktor, zum Beispiel vertikale Schmelzschacht, und der Abgasschacht durch mindestens

eine Wand voneinander getrennt sind·

- 12 -

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ORiGiNAL INSPECTED

3· Ofenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Schmelzschacht (11) einen runden Querschnitt aufweist.

4, Ofenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Zwillingsofenanlage an beiden Seiten eines zentralen, gemeinsamen AbgasSchachtes (26) je ein Schmelzschacht (27, 28) angeschlossen ist und daß unterhalb der beiden Schmelzschächte ein gemeinsamer Schmelzesammelraum angeordnet ist, der unter der in das Schmelzbad eintauchenden Trennwand (16) hindurch mit einem gemeinsamen Absetzherd (29) kommunizierend verbunden ist.

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