DE2716083C2 - Verfahren zur thermischen Behandlung von Feststoffen - Google Patents

Verfahren zur thermischen Behandlung von Feststoffen

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Description

genügt, wobei Fdie Fläche der Kühlkammer bedeutet.
7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Reaktionsstoff mit hohem Impuls in den Eintrittsstrahl gerichtet zuführt.
8. Verfahren nach Anspruch 4,5,6 oder 7, dadurch eekennzeichnet, daß man den Reaktionsstoff in die innerhalb der Kühlkammer um den Eintrittsstrahl sich ausbildende Rezirkulationsströmung eintragt
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man
den Reaktionsstoff über mehrere öffnungen, deren Aüstrittsrichtungen im Mantel eines gedachten Kegels mit einer öffnung von 30 bis 160° liegen, einträgt
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Anspräche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß man die Verweüzeit in der der Zyklonkammer vorgeschalteten Brennstrecke derart einstellt, daß die Reaktion der Suspension beim Verlassen zu mindestens 80% abgeschlossen ist
11- Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man zuvor dampfförmig verflüchtigte Metalle, wie Zn. Pb, Ag, Sb, Cd, in der Folgereaktion durch Zugabe von sauerstoffhaltigen Gasen als Reaktionsstoff in
Oxide überführt
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man zuvor durch Rösten von sulfidischen Erzen, ErzkonzentraU.il oder Hüttenprodukten gebildetes Schwefeldioxid in der Folgereaktion durch Zugabe von Reduktionsmitteln als Reaktionsstoff überwiegend zu Elementarschwefel reduziert
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß man zuvor durch thermische Behandlung eines Gemisches von Rohphosphaten oder phosphathaltigen Zwischenproduktion, silikatischen und kohlenstoffhaltigen Stoffen gebildetes Phosphorpentoxid in der Folgereaktion durch Zugabe von Alkalilauge als Reaktionsstoff zu kondensierten Phosphaten umsetzt
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß man zuvor durch partielle Verbrennung von C-haltigen Materialien gebildete Gase in der Folgereaktion durch Zugabe von flüssigem oder dampfförmigem Wasser als Reaktionsstoff in Wassergas überführt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von feinkörnigen, bei Behandlungstemperaturen schmelzflüssige und gasförmige Produkte ergebenden Feststoffen mit sauerstoffreichen Gasen und gegebenenfalls Energieträgern, bei dem die Feststoffe, sauerstoffreichen Gase und gegebenenfalls Energieträger unterhalb der Reaktionstemperatur zu einer Suspension vermischt mit einer eine Rückzündung ausschließenden Geschwindigkeit in eine vertikale Brennstrecke eingetragen und dort zur Reaktion gebracht werden und die gebildete, nunmehr überwiegend schmelzflüssige Partikeln enthaltende Suspension in eine Zyklonkammer eingetragen wird.
Wie in der Feuerungstechnik (vgl. Lueger »Lexikon der Energietechnik und Kraftmaschinen«, Band 7, L-Z. Deutsche Verlagsanstalt Stuttgart, 1965), haben auch in der Pyrometallurgie Zyklonkammern zunehmend großes Interesse gefunden (vgl. z. B. I.A. Onajew »Zyklonschmelzen von Kupfer und polymetallischen Kon/.entraten«. Neue Hütte, 10 (1965), Seite 210 ff.). Neuartige Anwendungsfälle bzw. Ausgestaltungen in der Betriebsweise für den Bereich der Pyrometallurgie sind in den deutschen Auslegeschriften 1161033, 19 07 204,
3 4
2010 872, der deutschen Offenlegungsschrift 21 09 350 Folgereaktion erforderliche physikalische Zustandsän-
sowie bei Sch. Tscholdn, »Freiburger Forschungshefte« deningen für den Reaktionsstoff selbst, gegebenenfalls
B 150, Leipzig, 196$. S. 41 ft, G. Melcher et al bzw. E auch für sein Transportmedium (latente Wärinen), ein- MüUer in »ErzmetaUV., Bd 28, (1975), Seite 313 ff, bzw. zukalkulieren. Es ist also die Summe aller vor und mit Bd. 29 (1976). Seite 322 f£ bzw. Bd 30 (1977), Seite 54 ff. 5 der Folgereaktion verbundenen Wärme verbräuehen-
beschrieben. den und Warme üefernden Teiloperationen zu bilden.
Die besondere Bedeutung der Anwendung der Zy- Bei Folgereaktionen mit exothermem Charakter kön- Uonkamrher ergibt sich einerseits aus den beträchtlich nen diese durch Zugabe von Reaktionsstoffen bereits in
hohen Durchsatzleistungen pro Reaktorvolumeneinheit der Kernströmung der Zyldonkamnser, im irischen Zy-
und andererseits aus den hohen einstellbaren Reak- io klonkammer und Kühlkammer befindlichen Verbin-
tionstemperataren, die die Verflüchtigung einzelner dungskanal oder aber erst in der Kühlkammer selbst
Komponenten des Aufgabegutes gestatten. eingeleitet werden.
Eine mit erheblichen Vorteilen verbundene Weiter- Mit Kernströmung ist hierbei ein Strömungsbereich entwicklung des Zyklonkammerbetriebs sieht vor, die gemeint, der etwa symmetrisch zur Achse der Zyklon-Reaktionspartner vor dem Eintrag in die Zyklonkam- is kammer gelagert ist, sich über die Länge der Zykionmer'.intensiv zu vermischen und in einer vertikalen kämme; und etwa auf einen Querschnitt entsprechend Brennstrecke weitgehend ausreagieren zu lassen (DE- dem Querschnitt der Austrittsöffnung der Zyklonkam-AS 22 53 074). Im Unterschied zum Betrieb der Zyklon- mer erstreckt Sie verläuft im wesentlichen schwach verkammer ohne Brennstrecke wird hierbei vermieden, drallt parallel zur Zyklonachse in Richtung der AusdaB gewisse Anteile des Aufgabegutes vor Beendigung 20 trittsöffnung.
der Verbrennung oder Ausreaktion in der Zyklonkam- Bei schwach endothermen Folgereaktionen oder solmer abgeschieden, in den in der Zyklonkammer stets chen mit weder negativer noch positiver Wärmetönung vorhandenen Schmelzfilm eingebunden und dadurch ei- ist die Einleitung der Folgereaktion in der Kernströner vollständigen Umsetzung entzogen werden. mung der Zyklonkammer oder im Verbindungskanal Obgleich mit dem vorstehend skizzierten Verfahren 25 dann noch zulässig, wenn die Zyklonkammer mit sehr Zyklonkammerprozesse in technisch einfacher Weise hohen Abgastemperaturen betrieben wird,
vorteilhaft durchführbar sind, enthält — bei einem vor- Im Regelfall dürfte die Folgereaktion endotherm und gegebenen Prozeß — neben der Schmelze die Gasphase daher erst in der Kühlkammer einzuleiten sein. Der Remitunter ein (oder mehrere) Produkt, das aus der Sicht aktionsstoff wird dann dem aus dem Verbindungskanal eines gesamten Verfahrensablaufs lediglich ein Zwi- 30 mit hoher Geschwindigkeit austretenden Gasstrahl zuschenprodukt darstellt und nach seiner Isolierung daher gemischt Hierbei sollten die Impulse des aus der Zyeiner Weiterverarbeitung unterworfen werden muß. klonkammer austretenden Gases sowie des zugeführten K Die innerhalb der Erfindung gestellte Aufgabe war, Reaktionsstoffes zur innigen Durchmischung ausge- % den vorgenannten Mangel zu beheben und ein Verfah- nutzt werden. Die Durchmischung der Komponenten y ren bereitzustellen, das nach Ablauf der ersten Reaktion 35 wird besonders günstig beeinflußt wenn die Austritts-■'; Folgereaktionen gestattet geschwindigkeit des Gasstrahls aus dem Verbindungs- f: Die Lösung der Aufgabe besteht darin, das eingangs kanal in die Kühlkammer zwischen 30 und 300 m/sec, |? genannte Verfahren derart auszugestalten, daß man das vorzugsweise zwischen 50 und 120 m/sec, liegt Bei den P' schmelzflüssige Produkt der Suspension in der Zyklon- hohen Strömungsgeschwindigkeiten und den nachgejy kammer abscheidet und über eine im unteren Bereich 40 nannten Kühlkammerabmessungen bildet sich eine ψ des Zyklonmantels angebrachte öffnung austrägt den symmetrisch zur Achse der Kühlkammer gelagerte Reif von schmelzflüssigen Produkten weitgehend befreiten Zirkulationsströmung aus. Durch Zufuhr des Reaktions-[; Gasstrom durch eine annähernd in der Achse der Zy- stoffes in die Rezirkulationsströmung lassen sich Rezir-If:' klonkammer liegende öffnung in der Abschlußwand in kulation und chemische Reaktion intensivieren.
eine in Strömungsrichtung unmittelbar nachgeschaltete 45 Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfin-' Kühlkammer abführt und daß man durch Zufuhr von dung ist gegeben, wenn der Reaktionsstoff durch meh-Reaktionsstoffen in die Gasphase bereits innerhalb der rere öffnungen, deren Austrittsrichtungen im Mantel !;?:; Kernströmung der Zyklonkammer und/oder unmittel- eines gedachten Kegels mit einer öffnung von 30 bis :,;;; bar nach Austritt der Gase aus der Zyklonkammer eine 160° liegen, zugemischt wird. Dabei ist die Kegelachse JS Folgereaktion einleitet 50 identisch mit der verlängerten Achse des Verbindungs- ■ Der Ort der Zugabe des Reaktionsstoffes für die FoI- kanals und weist die Kegelspitze in Strömungsrichtung. ' gsreaktion richtet sich im wesentlichen nach der mit der Die Kühlkammer hinter der Zyklonkammer kann :■,-., Folgereaktion verbundenen Wärmetönung. Da unver- vorzugsweise als eine gegenüber dem Verbindungska-' meidbar mit dem Abgas der Zyklonkammer kleine nal verbreiterte Kammer ausgebildet werden, die zu der :: Mengen schmelzflüssiger Tröpfchen ausgetragen wer- 55 durch die Achse der Zyklonkammer gehenden senk- <; den und verhindert werden muß, daß die Schmelze rechten Ebene annähernd symmetrisch ist.
•;; durch Abkühlung erstarrt und Anbackungen im freien Um zu verhindern, daß die mit den Gasen aus dem 'r Querschnitt des Verbindungskanals zwischen der Aus- Verbindungskanal in die Kammer ausgetragenen ι trittsöffnung der Zyklonkammer und der Kühlkammer schmelzflüssigen Partikeln vor ihrer Erstarrung in Konhervorruft, dürfen stark endotherme Folgereaktionen 60 takt mit den Wänden der Kühlkammer kommen, sollte im wesentlichen erst in der Kühlkammer eingeleitet die Fläche der Kühlkammer mindestens das 5,5fache, werden. Hierbei stört die durch die endotherme Reak- vorzugsweise das 10- bis 30fache, der Fläche der Austion bedingte Erstarrung der vormals schmelzflüssigen trittsöffnung der Zyklonkammer betragen. Der Quer-Partikeln, die im freien Flug erfolgt, nicht. schnitt der Kühlkammer kann quadratisch, rechteckig, Bei Bestimmung des Charakters der Folgereaktion 65 kreisförmig, elliptisch oder polygonal sein. Besonders kommt es nicht allein auf die mit der chemischen Umset- zweckmäßig ist es, die Kühlkammer derart auszuführen, zung der Reaktionspartner verbundenen positiven oder daß ihr Querschnitt von einem Rechteck mit unten anneeativen Wärmetönung an, sondern es sind vor der gesetztem Trapez, dessen kurze Parallelseite nach un-
ten weist, gebildet wird. Die Länge (L) der Kühlkammer sollte der Beziehung
3-/Γ < L < lOi/TÖ
genügen, wobei Fderen Fläche ist. Die Länge des Verbindungskanals zwischen Zyklonkammer und Kühlkammer wird zweckmäßigerweise gemäß 0,5 D bis 5 D, vorzugsweise 1 D bis 2 D, bemessen, wobei D deren Durchmesser ist. Ihr Durchmesser ist gleich dem Durchmesser der Austrittsöffnung der Zyklonkammer und sollte nicht unter 0,3 m betragen.
Für stark endotherme Reaktionen kann die Kühlkammer lediglich ausgemauert sein. In anderen Fällen sollten die Wände mit Wasser öder mit Dampf gekühlt werden.
Insbesondere bei exothermen Folgereaktionen ist es grundsätzlich möglich, den Strom des Reaktionsstoffes zu teilen lind einen Teil über die Zyklonspitze, den anderen dann beim Eintritt in die nachgeschaltete Kühlkammer dem Hauptstrom zuzumischen. Durch geeignete Aufteilung der beiden Ströme kann die Temperatur in der Zyklonkammer gesteuert werden.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die Verweilzeit in der Brennstrecke, in der die Primärreaktion eingeleitet wird, derart eingestellt, daß die Reaktion der Suspension beim Verlassen der Brennstrecke zu mindestens 80% abgeschlossen ist Die Verweilzeit kann durch entsprechende Abmessungen der Brennstrecke eingestellt werden. Die restliche Umsetzung innerhalb der Primärreaktion kann dann in der Zyklonkammer selbst erfolgen. Geschieht allerdings die Einleitung der Folgereaktion bereits in der Kernströmung der Zyklonkammer, ist es empfehlenswert, die Brennstrecke derart zu dimensionieren, daß die Primärreaktion bei Eintritt der Suspension in die Zyklonkammer praktisch vollständig abgeschlossen ist Auf diese Weise wird vermieden, daß in der Zyklonkammer Primär- und Folgereaktion parallel ablaufen und mangels der Möglichkeit einer Einflußnahme gegebenenfalls unerwünschte Beiprodukte gebildet werden.
Die spezifische Oberfläche der zur Suspension vermischten und in die Brennstrecke einzubringenden Feststoffpartikeln sollte 10 bis 1000 m2/kg, vorzugsweise 40 bis 300m2/kg, betragen. Dies entspricht etwa einem mittleren Teilchendurchmesser von 3 bis 300 μ bzw. 10 bis 80 u, wobei der mittlere Teilchendurchmesser derart definiert ist, daß 50 Gew.-% über und 50 Gew.-% unter dem jeweiligen Wert liegen.
Die auf das Leerrohr bezogene Gasgeschwindigkeit in der Brennsif ecke beträgt etwa 8 bis 30 sn/sec.
Sauerstoffreiche Gase im Sinne der Erfindung sind solche mit einem Sauerstoffgehalt von mindestens 30 VoL-%. Je nach beabsichtigter Folgereaktion kann der Sauerstoffgehalt nahe dieser Grenze oder bei erheblich höheren Werten liegen. Sofern die sauerstoffhaltigen Gase nicht von vornherein mit der erwünschten Konzentration zur Verfügung stehen, werden sie durch Zusammenmischen von hochprozentigem Sauerstoff mit Luft oder anderen Gasen hergestellt Dies kann geschehen, indem bei der Vermischung der feinkörnigen Feststoffe Sauerstoff, Luft und/oder andere Gase getrennt oder vorher gemischt zugeführt werden.
Sofern die Primärreaktion der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnden Feststoffe mit den sauerstoffreichen Gasen endotherm oder nicht so weitgehend exotherm ist daß der Prozeß selbständig abläuft wird der Suspension ein beliebiger Energieträger untergemischt Unter Energieträger sind solche Stoffe verstanden, die bei Verbrennung mit Sauerstoff Wärme liefern. Sie können gasförmig, flüssig oder fest sein. Jeder dieser Brennstoffe kann für sich allein oder in Mischung mit anderen eingesetzt werden. Dabei werden vor Bildung der Suspension zweckmäßigerweise gasförmige Brennstoffe mit den sauerstoffreichen Gasen und feste Brennstoffe mit den zu behandelden feinkörnigen Feststoffen vorgemischt. Anstelle von kohlenstoffhalti-
gen Brennstoffen können auch kohlenstofffreie Stoffe verwendet werden, die bei Umsetzung mit Sauerstoff Wärme erzeugen, beispielsweise Pyrit oder Schwefel. In diesem Fall ist selbstverständlich der Charakter der Primärreaktion zu berücksichtigen, der durch Bildung von
Schwefeldioxid nicht beeinträchtigt werden darf.
Der Eintrag der Suspension mit einer eine Rückzündung ausschließenden Geschwindigkeit kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Beispielsweise kann die Vermischung der Reaktionskomponenten bereits derart
durchgeführt werden, daß die Suspension eine entsprechend hohe Geschwindigkeit aufweist Besonders vorteilhaft ist es jedoch, vor der Brennstrecke eine mit düsenartiger Verengung ausgestattete Eintragsvorrichtung einzubauen, in der eine Beschleunigung auf eine
hinreichend große Geschwindigkeit erfolgt Durch diese Maßnahme werden die sonst in der Suspension leicht auftretenden Strähnen und Ballen aufgelöst Die Suspension wird vollständig homogenisiert und damit die Teilchenoberfläche für die Reaktion voll nutzbar gemacht
In der Zyklonkammer werden 85% und mehr der insgesamt in ihr und der vorgeschalteten Brennstrecke gebildeten Schmelze abgeschieden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich unter anderem folgende Reaktionen durchführen:
Verflüchtigung von verflüchtigbaren Metallen aus oxidischen Erzen, Erzkonzentraten oder Hüttenzwischenprodukten und Reoxidation in der Folgereaktion durch Zugabe von Sauerstoff.
Als Beispiel sei die Oberführung von unreinem Zinkoxid in reines Zinkoxid genannt Da die Reaktion der Metalloxidation in der Regel exotherm ist inbesondere auch eine Nachverbrennung der reduzierenden Gasphase parallel verlaufen muß, kann die Folgereaktion in der Kernströmung der Zyklonkammer eingeleitet werden.
Röstung von sulfidischen Erzen, Erzkonzentraten oder Hüttenzwischenprodukten unter Bildung einer oxidischen Schmelze und Schwefeldioxid in der Primärreaktion und Reduktion von Schwefeldioxid in der Folgereaktion überwiegend zu Elementarschwefel durch Zugabe von gasförmigen Reduktionsmitteln. Die Folgereaktion ist endotherm und sollte daher in der Kühlkammer eingeleitet werden. Abrüstung sulfidischer Erze, Erzkonzentrate oder Hüttenzwischenprodukte unter Bildung einer oxidischen Schmelze und Schwefeldioxid in der Primärreaktion und Spaltung von Abfallschwefelsäure als Folgereaktion. Wegen der stark endothermen Reaktion ist die Spaltung in der Kühlkammer durchzuführen. Eine Zwangskühlung der Kühlkammer ist hierbei entbehrlich.
Abspaltung des disponiblen Schwefels von Pyrit Überführung des Eisens in Eisenstein der Zusammensetzung von etwa FeS und Verbrennung des zuvor abgespaltenen Elementarschwefels zu Schwefeldioxid mit stöchiometrischen Sauerstoff-
mengen. In der Folgereaktion wird das dampfförmig verflüchtigte Zink zu Zinkoxid und restlicher Elementarschwefel zu Schwefeldioxid umgesetzt. Dieses Verfahren ist insbesondere deswegen interessant, weil hierbei das im Pyrit enthaltene und in der Primärreaktion verflüchtigte Zink bei Abrüstung des aus der Zyklonkammer abgeführten und granulierten Eisensulfids zu einer Zinkferritbildung nicht mehr zur Verfügung steht.
Gewinnung von Phosphorpentoxid durch thermische Behandlung von Rohphosphat oder phosphorhaltigen Zwischenprodukten mit silikatischen und kohlenstoffhaltigen Stoffen in der Primärreaktion und Herstellung kondensierter Phosphate durch Zugabe von Alkalilauge als Reaktionsstoff in der Folgereakiion. Wegen der erforderlichen Absenkung der Temperatur der aus der Zyklonkammer austretenden Gase auf die zur Bildung kondensierter Phosphate erforderliche Temperatur ist die Folgereaktion insgesamt stark endotherm und daher in der Kühlkammer durchzuführen.
Partielle Kohlenstoffverbrennung unter Bildung von Kohlenmonoxid- und kohlendioxidhaltigen Gasen in der Primärreaktion und Umsetzung des Gases zu Wassergas durch Zugabe von flüssigem oder dampfförmigem Wasser. Wegen des stark endothermen Charakters der Folgereaktion erfolgt die Wassergasbildung in der Kühlkammer.
Die Erfindung wird anhand der Figuren und der Ausführungsbeispiele beispielsweise und näher erläutert
Die F i g. 1 veranschaulicht in schematischer Darstellung das erfindungsgemäße Verfahren.
F i g. 2 zeigt einen Schnitt senkrecht zur verlängerten Zyklonkammerachse durch die Kühlkammer.
Mit 1 ist die der Zyklonkammer 2 vorgeschaltete Brennstrecke und mit 3 der sich an die Zyklonkammer 2 anschließende Verbindungskanal bezeichnet An den Verbindungskanal 3 schließt sich die Kühlkammer 5 an. Die Zugabe der Reaktionsstoffe kann je nach Charakter der Folgereaktion über Leitung 4 in die Spitze der Zyklonkammer 2, über Leitung 6 in den Verbindungskanal 3 oder über Leitung 7 in die Kühlkammer 5 erfolgen.
Die in F i g. 2 wiedergegebenen Gestaltung der Kühlkammer 5 mit einer Querschnittsfläche, die aus einem Rechteck mit unten angesetztem Trapez besteht, ist insbesondere deswegen vorteilhaft als das gebildete feste Endprodukt sich an der Schmalseite ablagert und von dort in einfacher Weise abtransportiert werden kann.
Beispiel 1
Herstellung von reinem Zinkoxid aus
verunreinigtem Zinkoxid
Zur Durchführung des Beispiels diente eine Vorrichtung deren Brennstrecke 1 einen Durchmesser von 0,400 m und eine Länge von 13 m und deren Zyklonkammer 2 einen Durchmesser von Iß m und eine Länge von 0,93 m aufwiesen. Die Kühlkammer 5 hatte die Gestalt gemäß F i g. 2 mit einem Rechteck der Seitenlängen 2,1 χ 13 m und einem Trapez der Höhe von 13 m und der Länge der Schmalseite von 0,48 m. Die Gesamtlänge der Kühlkammer betrug 12,5 m.
Der Durchmesser der Austrittsöffnimg der Zyklonkammer 2 und damit des Verbindungskanals 3 maß 0,520 m. Die Länge des Verbindungskanals 3 betrug 0,6 m.
In die Brennstrecke 1 wurde eine homogene Suspension von
5
1000 kg/h feinkristallinem Zinkoxid 98%iger Reinheit (Verunreinigungen CaO, MgO, SiO2 und Al2O3; mittlerer Teilchendurchmesser 70 μ)
ίο 2600NmVh Kokereigas mit 63 Vol.-% H2, 23 Vol.-0/o CH4,5 Vol.-o/o CO, 2 Vol.-%CO2, Rest N2 von 20°C sowie
2720 NmVh sauerstoffhaltiges Gas mit 40 Vol.-% Sauerstoff, Rest Stickstoff von 20° C
eingetragen. Es erfolgte in der Brennstrecke 1 eine unterstöchiometrische Verbrennung. Die Temperatur in der Zyklonkammer 2 erreichte 1500° C. Das Zink wurde praktisch quantitativ reduziert und in elementarer Form über den Gasstrom, der mengenmäßig 4790 NmVh ausmachte und die Zusammensetzung
5,6 Vol.-%
3,5 Vol.-%
9,4 Vol.-%
14,1 Vol.-%
333 Vol.-%
Zn
CO
CO2
H3
H2O
aufwies, ausgetragen.
Zur Reoxidation des elementaren Zinks und Oxidation der reduzierenden Gasbestandteile wurden über Leitung 6 in den Verbindungskanal 3 3100 NmVh Luft von 200C eingeblasen. Es entstanden 970 kg/h Zinkoxid von praktisch 100%iger Reinheit das staubförmig abgeschieden wurde.
Aus der Kühlkammer 5 traten 7060 NmVh Abgas mit der Zusammensetzung
32,1 Vol.-% H2O
8,7 Vol.-% CO2
13 Vol.-% O2
Rest N2
aus.
Beispiel 2 Herstellung von Wassergas
In die Brennstrecke 1 der Vorrichtung mit den Abmessungen gemäß Beispiel 1 wurden
3190 kg/h Kohle mit 80,5 Gew.-% C und 4,5Gew.-% H2 (mittlerer Teilchendurchmesser 80 μ) sowie 4470 NmVh sauerstoffhaltiges Gas mit
50 Vol.-% O2, Rest N2 von 200C und
eo 550 kg/h Wasserdampf von 25 bar, auf 280° C
erhitzt,
eingetragen. Weitere 550 kg/h Wasserdampf von 25 bar und 2800C wurden der Zyklonkammer 2 direkt über die Zyklonspitze zugeführt
In der Brennstrecke 1 und Zyklonkammer 2 erfolgte eine partielle Verbrennung des Kohlenstoffes, die zu einem Gas mit der Zusammensetzung
ίο
45,lVol.-% CO
3,9 Vol.-% CO2
2,3 Vol.-% H2
5,0 Vol.-% H2O
Rest N2
führte, das in Mengen von 9630 NnWh und mit einer Temperatur von 15000C anfiel. Über die Öffnung im Mantel der Zyklonkammer wurden 390 kg/h Schlacke abgezogen.
Beim Eintritt des Gases in die Kühlkammer 5 wurden über die Leitungen 7 2300 kg/h Wasserdampf, ebenfalls von 25 bar und 2800C, eingeblasen. Aufgrund der Wassergasreaktion, die zu einem Gas der Zusammensetzung 35O0C erhalten. Es fiel Natriumtripolyphosphat in einer Menge von 2730 kg/h an.
Beispiel 4 Abrüstung von Erz mit Überführung der Schwefelkomponente in überwiegend Elementarschwefel
ίο Zur Durchführung des Versuchs diente wiederum die in Beispiel 1 beschriebene Vorrichtung.
Der Brennstrecke 1 wurde eine homogen vermischte Suspension von
27,5 Vo!.-%
10,1 Vol.-%
253 VoL-%
19,5 Vol.-%
Rest
CO
CO2
H2
H2O
N2
15
20
führte (Menge 12 490 NmVh), und zusätzlicher Abstrahlung der Kühlkammer kühlten sich die vereinigten Gasströme auf 8000C ab. Anschließend wurde der Wassergehalt des Gases auskondensiert Es fiel ein Gas mit der Zusammensetzung
34,16 Vol.-% CO
31,4 Vol.-% H2
12£Vol.-% CO2
Rest N2
an.
Durch die Aufteilung der Dampfzugaben auf Brennstrecke 1, Zyklonkammer 2 und Kühlkammer 5 war es möglich, trotz Verwendung noch sauerstoff reicher Gase die Temperatur in der Zyklonkammer 2 bei 150O0C zu halten.
6120 kg/h Pyritkonzentrat mit 40 Gew.-% Fe, 46 Gew.-% S, 1 Gew.-% Zn, 0,6 Gew.-% Pb und einem mittleren Teilchendurchmesser von 25 μ und
7480 N m3/h sauerstoffhaltiges Gas mit 40 Vol.-% O2
Rest N2
aufgegeben. In Brennstrecke 1 und Zyklonkammer 2 erfolgte die Abrostung zu FeO und SO2. Die in Nähe der Achse der Zyklonkammer sich einnähende Temperatur betrug 1620°C
Der FeO-haltige Abbrand wurde als Schmelze üi>ei die im Zyklonkammermantel befindliche Öffnung in einer Menge von 3650 kg/h abgezogen und in Wasser granuliert
Aus der Austrittsöffnung der Zyklonkammer 2 traten 7380 Nm3/h Gas mit der Zusammensetzung
27 VoL-%
6,2 VoL-%
6,7 VoL-%
Rest
SO2
H2O
O2
N2
Beispiel 3 Herstellung von Nairiumtripolyphosphat
40 und einer Temperatur von 16200C aus. Das Gas wurde in die Kühlkammer 5 eingetragen und dort mit über Leitungen 7 zugeführtem Wassergas (4800 NmVh) der Zusammensetzung
Zur Ausführung des Beispiels diente die Vorrichtung 12 Vol.-% CO2
gemäß Beispiel 1. 45 51 VoL-% CO
Der Brennstrecke 1 wurden, zu einer homogenen 34Vol.-% H2 Suspension vermischt. Rest N2
4700 kg/h Apatit
2340 kg/h Kieselsäure
900 kg/h Koks mit 88 Gew.-% C und
5 Gew,-% H2 (mittlerer Teilchendurchmesser der Mischung 70 μ) sowie
410 kg/h Heizöl (H11 - 9600 kcal/kg)
6720 NmVh sauerstoffhaltiges Gas mit 50VoL-%O2,RestN2
aufgegeben. In der Nähe der Achse der Zyklonkammer 2 stellte sich eine Temperatur von ca. 18000C ein. Ober eine in der Wandung der Zyklonkammer 2 angebrachte öffnung wurden 5300 kg/h Schlacke abgeführt
Es entstanden 5200 NmVh gasförmige Produkte, die in die Kühlkammer 5 eingetragen wurden. Bei deren Eintritt wurden 1490 kg/h Ätznatron (als NaOH gerechnet), in 5200 kg/h Wasser gelöst, über Leitungen 7 zudosiert Unter Berücksichtigung der Reaktions- und Verdampfungswärmen wurde eine Endtemperatur von vermischt und zur Reaktion gebracht Dabei wurde das so SO2 im wesentlichen zu Elementarschwefel reduziert und das Gas auf 800° C gekühlt Die Kühlkammer 5 verließ ein Gas mit der Zusammensetzung
15,7 VoL-% S
0,8 Vol.-% SO2
4,1 VoL-% CH4+COS+H2S
2,4 VoL-% CO
l,6VoL-% H2
22,2 VoL-% CO2
15,8VoL-% H2O
Rest N2
ier Menge von 11 730 NmVh.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

  1. Patentansprüche:
    !.Verfahren zur thermischen Behandlung von feinkörnigen, ■ bei Behandlungstemperaturen schmelzflüssige und gasförmige Produkte ergebenden Feststoffen mit sauerstoff reichen Gasen und gegebenenfalls Energieträgern, bei dem die Feststoffe, sauerstoffreichen Gase und gegebenenfalls Energietrager unterhalb der Reaktionstemperatur zu einer Suspension vermischt, mit einer eine Rückzündung ausschließenden Geschwindigkeit in eine vertikale Brennstrecke eingetragen und dort zur Reaktion gebracht werden und die gebildete, nunmehr überwiegend schmelzflüssige Partikeln enthaltende Suspension in eine Zyklonkammer eingetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das schmelzflussige Produkt der Suspension in der Zy-. klonkanuner abscheidet und über eine im unteren Bereich des Zyklonmantels angebrachte öffnung austrägt, den von schmelzflüssigen Produkten weitgehend befreiten Gasstrom durch eine annähernd in der Achse der Zyklonkammer liegende öffnung in der Abschlußwand in eine in Strömungsrichtung unmittelbar nachgeschaltete Kühlkammer abführt und daß man durch Zufuhr von Reaktionsstoffen in die Gasphase bereits innerhalb der Kernströmung der Zyklonkammer und/oder unmittelbar nach Austritt der Gase aus der Zyklonkammer eine Folgereaktion einleitet
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß man bei exothermer bis schwach endothermer Folgereaktion den Reaktionsstoff in axialer Richtung in die Zyklonkammer einträgt und die Folgereaktion in der Kernströmung der Zyklonkammer einleitet und spätestens in der Kühlkammer abschließt
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei exothermer Folgereaktion den Reaktionsstoff in den zwischen Austrittsöffnung der Zyklonkammer und Kühlkammer befindlichen Verbindungskanal einträgt, die Folgereaktion im Verbindungskanal einleitet und spätestens in der Kühlkammer abschließt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei exothermer oder endothermer Folgereaktion den Reaktionsstoff in die Kühlkammer einträgt und die Folgereaktion in der Kühlkammer einleitet und abschließt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Reaktionsstoff in eine Kühlkammer, deren Querschnitt mindestens das 5,5fache, vorzugsweise das 10- bis 3Ofache, der Fläche der öffnung in der Abschlußwand beträgt einträgt
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß man den Reaktionsstoff in eine Kühlkammer einträgt, deren Länge (L) der Beziehung
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