DE3039854C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Um­ wandeln eines pulverisierte Sulfidmetalle enthaltenden Zuführ­ materials in ein zusammenhängendes Agglomerat aus den entspre­ chenden Metalloxiden. Das entstehende Agglomerat eignet sich zum Beschicken eines Gebläseofens zum Reduzieren der Metalloxi­ de und zum Gewinnen des elementaren Metalls. Insbesondere schafft die Erfindung eine Sinteranordnung für Sulfidmetalle, die bei hohem Wirkungsgrad keine Emission schwefelhaltiger Ga­ se zeigt, etwa von Schwefeldioxid, und die einen wesentlichen Teil der beim Verbrennen der Sulfide des Zuführmaterials erzeug­ ten Wärme wiedergewinnt.

Zur Gewinnung des Reinmetalls aus Erzen, welche das Metall in Sulfidform enthalten, etwa als Metallsulfate und Metallsulfide, wird seit Jahrzehnten so vorgegangen, daß das Erz zu Pulver zerkleinert wird, das Erz dann zur Entfernung von Verunreini­ gungen konzentriert wird, und dann das Konzentrat unter Bildung eines Agglomerates der entsprechenden Metalloxide gesintert wird, worauf die Metalloxide in einem Gebläseofen zu Reinmetall umge­ wandelt werden. Die Sinterstufe wird üblicherweise in einer Vorrichtung vorgenommen, die im allgemeinen als Dwight- und Lloyd-Maschine bezeichnet wird.

Die Dwight- und Lloyd-Maschine ist mit einem sich bewegenden, endlosen Förderrost versehen, ähnlich einem Förderband, auf welchem sich eine pulverisierte Schicht aus Erzkonzentrat mit Sulfidmetall befindet. An einem Ende der Maschine befindet sich eine Zündkammer, in welcher der Sulfidanteil des Konzentrats angezündet wird. Luft und Öl werden nach unten durch das Konzentrat geblasen, um so eine Verbrennung der unteren Oberfläche einer aus Konzentrat bestehenden Zündschicht in Gang zu bringen. Die Hauptkonzentratschicht wird dann auf die bereits entzündete Zündschicht aufgebracht, und diese Kombination wird dann auf dem Rost einer Sinterzone zugeführt, durch welche Luft in Richtung nach oben hindurchgeleitet wird, um so die Verbrennung der schwefelhaltigen Verbindungen zu unterstützen. Das oberhalb der Sinterzone abziehende Gas besitzt einen hohen Anteil an Schwefeldioxid und kann als Zuführmaterial für die Schwefelsäureherstellung dienen.

Das Konzentrat brennt in der Sinterzone, bis die Flammen schließlich durch die obere Oberfläche hindurchbrechen, womit dann eine maximale Temperatur erreicht ist und der größte Teil des Schwefels sich in Schwefeldioxid umgewandelt hat. Durch den Brennvorgang agglomeriert das Konzentrat zu einer zusammenhängenden Masse, die im allgemeinen als Sinterschicht bezeichnet wird.

Die die Sinterzone verlassende Sinterschicht wird vom Rost einer Kühlzone zugeführt, welche der Sinterzone nachgeschaltet ist.

Ein Kühlgasstrom wird durch die Sinterschicht hindurchgebla­ sen und wird dann oberhalb des Rostes in einer Abzughaube auf­ gefangen. Nach der Abkühlung wird die Sinterschicht physikalisch zerkleinert, und die kleinen Körner werden dann wiederum der Zündkammer zugeführt, während die groben Sinterkörner einem Gebläseofen zugeführt werden, in welchem eine Reduktion der Me­ talloxide zu elementarem Metall erfolgt.

Weil auch nach der Sinterzone noch ein gewisser Abbrand der Sin­ terschicht stattfindet, kann das Abgas der Kühlzone Schwefeldio­ xid enthalten. Der Schwefeldioxidgehalt der Abgase der Kühlzone ist jedoch zu gering, als daß es sinnvoll wäre, diese Abgase einer Schwefelsäureanlage zuzuführen; die Abgase werden deshalb bisher entweder in die Atmosphäre abgelassen oder einer Behand­ lung zur Entfernung des Schwefeldioxids unterworfen.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Verfah­ rens und einer Anlage, mit deren Hilfe es möglich ist, die Emis­ sion von Schwefeldioxid in die Atmosphäre wesentlich herabzu­ setzen oder ganz zu vermeiden. Weiterhin soll ein wesentlicher Teil der entstehenden Wärme wiedergewonnen werden, um so den Brennstoffverbrauch derartiger industrieller Anlagen herabzuset­ zen. Weiterhin soll mit der Erfindung erreicht werden, daß im wesentlichen das gesamte entweichende Schwefeldioxid sich in einem einzigen Gasstrom konzentriert, der dann zur Speisung ei­ ner Anlage zur Herstellung von Schwefelsäure dienen kann.

Sintermethoden und -vorrichtungen mit Aufstrom-Sinterung auf der Grundlage von Dwight- und Lloyd-Maschinen oder Abwandlungen davon sind in der US-PS 26 72 412 und der US-PS 36 49 244 beschrieben.

Die erstgenannte Patentschrift offenbart die Rezirkulation eines Teiles des Abgases und die Vermischung des rückgeführten Gases mit Luft und Verbrennungsgasen der Zündzone. Das Gasge­ misch wird dann durch das Sinterbett getrieben. Die zweitge­ nannte Patentschrift offenbart ein System mit drei Zonen, näm­ lich einer Sinterzone, einer Verdichtungszone ohne durch die Sinterschicht hindurchströmendes Gas, und einer Kühlzone.

Eine Reihe von US-Patentschriften beschäftigt sich mit Abstrom­ Sinterverfahren und -vorrichtungen, wobei zumindest ein Teil der Abgase wiedergewonnen wird. Die US-PS 39 63 481 offenbart eine Abstrom-Sinterung und eine Aufstrom-Kühlung mit Wiedergewin­ nung des Abgases der Kühlzone und Rückführung desselben zum Gas­ einlaß der Sinterzone, wobei Staub aus dem Gas entfernt werden soll. Die US-PS 40 67 727 offenbart ebenfalls eine Rezirkulation der Abgase einer Zwischen-Kühlzone und das Zurückführen der Ga­ se in eine Sinterzone, was ebenfalls dazu dient, Staub aus dem Gasstrom zu entfernen. Die US-PS 39 09 189 offenbart eine Abstrom­ Sinternmaschine für Eisenerze, wobei ein Teil eines vergleichs­ weise kühlen Stromes einer nachgeschalteten Kühlzone zugeführt wird, um so den Anteil an Kohlenwasserstoff im Abgas der Sinter­ zone zu vermindern. Die US-PS 40 23 960 schließlich offenbart ein Sintersystem mit Zündzone, Sinterzone und Verbrennungszone, bei welchem die Abgase der Verbrennungszone zur Sinterzone zu­ rückgeführt werden, dort durch die Sintercharge hindurchgehen und anschließend gereinigt werden.

In der druckschriftlichen Veröffentlichung "The New Up-Draft Sintering Installation of the Binsfeldhammer Lead Smelter of the Stolberger Zink A.G.", Erzbergbau u. Metallhüttenwesen, 11, Seiten 301-310 (1958) behandelt das Aufstromsintern mit Wiedergewinnung der Abgase. Der Artikel enthält eine detaillier­ te Beschreibung des Betriebs der Aufstrom-Sintermaschine, des Zuführmaterials und der Steuerung. Fig. 6 zeigt eine Rückfüh­ rung der Abgase der Zündzone und der Zwischen-Kühlzone zur Sin­ terzone.

Auch der Aufsatz "Gas Recirculation in Sintering of Lead and Zinc Concentrates" M.O. Peucker u. a., Sintering Symposium, Port Pirie, South Australia, September 1958, Austro-Asian In­ stitute of Mining and Metallurgy, Seiten 261-284 befaßt sich mit einem Aufstrom-Sintersystem. Dabei wird ein spezielles Gas- Rezirkulationssystem für eine Zink- oder Bleisintermaschine vor­ geschlagen (Fig. 3 und 6).

Auch Steuersysteme für Sintermaschinen sind/einer ganzen Reihe von Druckschriften behandelt. So offenbart die US-PS 32 11 441 eine Steuerung der Geschwindigkeit der Erzzuführung auf der Grundlage von Temperatur- und Druckmessungen an verschiedenen Stellen der Maschine. Die US-PS 40 65 295 beschreibt eine Ge­ schwindigkeitssteuerung der Maschine in Abhängigkeit von der Temperatur der Abgase. In ähnlicher Weise offenbart die US-PS 33 99 053 die kontinuierliche Messung der Temperatur der Abgase an verschiedenen Punkten und die kontinuierliche Regelung der Geschwindigkeit der Maschine, und zwar mit dem Ziel, einen ge­ wünschten Temperaturverlauf zu erhalten. Die US-PS 31 94 546 schließlich offenbart die Verwendung eines Indikators, der den Durchbrand anzeigt, wobei dann auf der Grundlage dieser Messung eine automatische Steuerung der Zuführmenge und der Rostge­ schwindigkeit erfolgen soll.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, den Verbrauch an Kühlgas zu vermindern und damit das Abkühlverfahren noch wirtschaftlicher zu machen. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Verfahrensschritten des Hauptan­ spruchs.

Mit der Erfindung wird dagegen ein Verfahren zum Abkühlen einer Metalloxide enthaltenden Sinterschicht von einer ersten vorgegebenen Temperatur auf eine zweite vorgegebene Temperatur geschaffen, bei welchem die Sinterschicht kontinuierlich einer ersten Kühlzone zugeführt wird, in welcher ein Gasstrom durch die Schicht hindurchgeblasen wird, der eine dritte Temperatur aufweist, die geringer ist als die erste Temperatur, wobei sich dieser Gasstrom auf eine vierte Temperatur erwärmt und nach dieser Erwärmung aus der ersten Kühlzone ausgeleitet wird. Die­ ser abgeleitete Gasstrom wird dann auf eine fünfte Temperatur abgekühlt, weil die fünfte Temperatur unter der dritten Tempera­ tur liegt. Die Sinterschicht wird dann einer zweiten Kühlzone zugeführt, in welcher der abgekühlte Gasstrom durch die Schicht hindurchgeschickt und anschließend aus der zweiten Kühlzone aus­ geleitet wird. Der aus der zweiten Kühlzone ausgeleitete Gas­ strom wird dann der ersten Kühlzone zugeführt.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht also darin, daß der in zwei Kühlzonen durch die Sinterschicht hindurchgeleitete Gasstrom vollständig rückgewonnen wird, und zwar durch Rückfüh­ rung jeweils zur anderen Kühlzone. Zwischen dem Gasauslaß der ersten Kühlzone und dem Gaseinlaß der zweiten Kühlzone befin­ det sich eine Kühlstufe, in welcher vorzugsweise ein Wärmeaus­ tausch zwischen einem Prozeß-Gasstrom der Sinteranlage und dem aus der ersten Kühlzone ausgeleiteten Kühlgas stattfindet. In dieser Kühlstufe wird die Temperatur des die erste Kühlzone verlassenden Gases auf eine Temperatur abgekühlt, die unter der Temperatur des Kühlgases bei seinem Eintritt in die erste Kühl­ zone liegt.

Der beim Abkühlen des aus der ersten Kühlzone entlassenen Gas­ stroms auftretende Wärmeaustausch kann mit irgendeiner zu erwär­ menden Flüssigkeit oder irgendeinem zu erwärmenden Gas des Sin­ terprozesses erfolgen, und zwar unter Verwendung eines üblichen Wärmetauschers. Dieser Wärmeaustausch erbringt den wesentlichen Vorteil einer Energieeinsparung bezüglich des ansonsten für die Erwärmung erforderlichen Heizmaterials.

Mit der Erfindung wird auch eine Anordnung zum Abkühlen einer Sinterschicht geschaffen, die aus einer Sinterzone und zumin­ dest aus einer ersten und einer zweiten Kühlzone besteht. Dabei sind erste Windkammern zum Zuführen eines Gases in den unteren Bereich der ersten Kühlzone, zweite Windkammern zum Zuführen eines Gases in den unteren Bereich der zweiten Kühlzone, erste Abzughauben zum Ableiten des Gases aus dem oberen Bereich der ersten Kühlzone, zweite Abzughauben zum Ableiten des Gases aus dem oberen Bereich der zweiten Kühlzone, eine erste Leitung zum Verbinden der ersten Abzughauben mit den zweiten Windkammern, eine zweite Leitung zum Verbinden der zweiten Abzughauben mit den ersten Windkammern und eine einen Gaskühler enthaltende Leitung vorgesehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Sinterbandes nach der Erfindung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung, betreffend das während des Betriebs der Anlage von Fig. 1 entstehenden Ab­ gases,

Fig. 3 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Abgaswiederge­ winnung,

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform der Abgaswiedergewinnung und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Steuereinrichtung.

Fig. 1 zeigt ein Sinterband, bei welcher der Sulfid­ anteil von Bleikonzentraten durch Ausbrennen des Schwefels und Umsetzen in SO₂-Gas ausgeschieden werden soll. Der Sinter­ band von Fig. 1 weist einen endlosen, sich bewegenden Förderrost 20 auf, der sich durch eine Zündzone 21, eine Sin­ terzone 22, eine erste Kühlzone 23, eine zweite Kühlzone 24 und eine End-Kühlzone 25 bewegt.

Der Förderrost 20 besteht aus einer Reihe von miteinander ver­ bundenen Paletten, die eine derart offene Konstruktion besitzen, daß Gase hindurchströmen können; andererseits ist die offene Konstruktion derart dicht gewählt, daß das körnige Bleikonzen­ trat nicht durch die Palette hindurchfällt. Der Förderrost 20 wird durch die verschiedenen Zonen mit Hilfe eines Antriebes 26 hindurchgeführt, der mit Kettenzahnrädern versehen ist, welche am Förderrost 20 angreifen und diesen mit vorgegebener Geschwindigkeit bewegen. Der Antrieb 26 seinerseits wird durch einen Motor veränderbarer Geschwindigkeit (Fig. 5) angetrieben.

Der Rost 20 mit den zugeordneten Antriebselementen 26 wirkt als kontinuierliches Fördersystem zum Transportieren der Bleikonzentrate von der Zündzone 21 bis durch die End-Kühl­ zone 25 hindurch. Nach Durchlaufen der End-Kühlzone liegt das Bleikonzentrat in Form einer kontinuierlichen, agglome­ rierten Schicht vor, die Bleioxide und etwa 1 bis 2% Schwe­ fel enthält. Das Bleikonzentrat wird dann vom Rost 20 abge­ nommen und durch einen Zerkleinerungsapparat 27 physikalisch zerkleinert. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß alle angegebenen Prozentwerte im Fall von Feststoffen und Flüssigkeiten als Gewichtsprozente zu verstehen sind, bei Bezugnahme auf Gase jedoch als Volumenprozente.

Die agglomerierten Sinterkörner aus im wesentlichen Blei­ oxid werden einem Blei-Gebläseofen bzw. -Hochofen (Fig. 4) zugeführt, in welchem das Bleioxid zu metallischem Blei re­ duziert wird. Die durch den Zerkleinerer 27 erzeugten Brocken oder Körner werden daraufhin in den Kreislauf zurückgeführt und mit dem frischen Chargenstrom 28 vereinigt, um so die Bleikonzentrat-Zuführcharge zu bilden.

Der frische Zuführstrom 28 besteht aus Bleikonzentraten und sogenannten Plus-Stoffen, wie etwa Kalk (Ca₂O₃), Kieselerde und dergleichen. Das Bleikonzentrat besteht vor allem, aus Blei­ sulfid (PbS) und Bleisulfat (PbSO₄) und wird aus Bleierz ge­ wonnen, das in die gewünschte Korngröße zerkleinert und durch Entfernung von Zuschlagstoffen konzentriert worden ist. Der frische Zuführstrom 28 weist im allgemeinen einen Schwefelgehalt zwischen etwa 10 und 18% auf, wobei dieser Schwe­ felgehalt auf 5 bis 8%, vorzugsweise 6 bis 7% dadurch er­ niedrigt wird, daß - wie erwähnt - Material hinzugemischt wird, welches bereits die Anordnung durchlaufen hat. Das rückge­ führte Feinmaterial soll vorzugsweise in einem Anteil von 100% bis 300% dem frischen Materialstrom 28 zugeführt werden, je nach dem Schwefelgehalt des frisch zugeführten Materials.

Die Mischung aus neuem Material 28 und rückgeführtem Feinma­ terial soll nachfolgend als zugeführtes Bleikonzentrat be­ zeichnet werden. Dieses zugeführte Bleikonzentrat wird in der Zündzone 21 in zwei Stufen gleichmäßig auf den Förderrost 20 aufgebracht. In der ersten, sich stromaufwärts des Ofens 34 befindenden Stufe wird eine sogenannte Zündschicht 28 a aus Bleikonzentrat mittels einer Zuführleitung 29 a auf den Rost 20 aufgebracht. Diese Zündschicht 28 a, die in der Praxis etwa 2,5 cm dick sein kann, wird dann in den Ofen 34 einge­ bracht. Ein Brennstoff, beispielsweise Erdgas, und Luft wer­ den in den Ofen 34 eingeführt und dort zum Brennen gebracht, worauf die brennenden Zündgase durch die Zündschicht 28 a hindurch nach unten in den Windkasten 34 a gesaugt werden, aus dem sie als Gasstrom 35 abgeleitet werden. Die Zündschicht 28 a wird bei ihrem Durchgang durch den Ofen 34 entzündet.

Die Hauptmenge an Bleikonzentrat wird dem Rost nach Durch­ laufen des Ofens 34 zugeführt, und zwar mittels eines Zu­ führschachtes 29 b. Das Gewichtsverhältnis zwischen Hauptmenge an Bleikonzentrat und Zündschicht 28 a beträgt vorzugsweise etwa 17 : 1, was bedeutet, daß die der Sinterzone 22 zugeführte Chargenschicht etwa 45 cm dick ist. Wie aus Fig. 1 ersicht­ lich ist, wird die Hauptmenge unmittelbar auf die brennende Zündschicht 28 a geschüttet, so daß eine Entzündung derselben erfolgt und sich eine brennende Chargenschicht 33 bildet.

Gemäß Fig. 1 weist jede der nachfolgenden Zonen, also die Sinterzone 22, die erste Kühlzone 23, die zweite Kühlzone 24 und die End-Kühlzone 25 eine Mehrzahl von Windkästen 1 bis 16 auf, die sich unter dem Rost 20 befinden und nach oben gerichtet sind; oberhalb des Rostes 20 befinden sich Abzug­ hauben 29 bis 32. Die Abzughauben sind voneinander nur durch eine Wand getrennt, um so einen Verlust an Abzugsgas zwischen den Hauben zu vermeiden und um sicherzustellen, daß sie das von den zugeordneten Windkästen nach oben durch den Rost hindurchgeblasene Gas aufnehmen. Trennwände zwischen den Ab­ zughauben enden in genügender Höhe über dem Rost 20, damit die Schicht aus Sintermaterial ungehindert von der einen in die nächste Zone gefördert werden kann.

Die entzündete Materialschicht 33 wird also der Sinterzone 22 zugeführt, in welcher ihr Sauerstoff zugeleitet wird, und zwar durch den nach oben gerichteten Strom aus mit Luft ange­ reichertem Gas, der von den Windkästen 1 bis 7 nach oben in die Abzughaube 29 strömt. Während des Hindurchgangs der Schicht 33 durch die Sinterzone 22 bewegt sich die Brennfläche vom Boden der Schicht 33 nach oben zu deren Oberfläche hin und bricht - im Idealfall - am Punkt 36 durch die Oberfläche der Schicht 33 hindurch (Fig. 1 und 2). Dieser Punkt wird in der Fachsprache als Durchbrennpunkt bezeichnet. Um eine optimale Wirksamkeit der Anlage zu erreichen, sollte der Durchbrennpunkt sich im Endbereich der Sinterzone 22 befin­ den, und zwar unmittelbar vor dem Beginn der ersten Kühl­ zone. In der Sinterzone verbrennt ein wesentlicher Teil des Sulfidanteils der Schicht 33 zu SO₂; das Schwefeldioxidgas wird von der Haube 29 aufgefangen, und die Schicht 33 agglo­ meriert zu einer Schicht 37, die im allgemeinen als Sinter­ schicht bezeichnet wird.

Der der Schicht 33 durch die Windkästen 1 bis 7 zugeführte Gasstrom 38 besteht aus abgesaugtem Zündgas, welches über die Leitung 35 zugeführt wird, aus von außerhalb des Systems über die Leitung 39 zugeführter Luft und/oder wiedergewonnener heißer Luft der End-Kühlzone 25, die über die Leitung 47 zu­ geführt wird. Die Temperatur des Gasstroms 38 liegt in der Praxis vorzugsweise bei etwa 66 bis 149° C.

Der Gasstrom 38 wird über die Windkästen 1 bis 7 durch die Schicht 33 hindurchgetrieben und unterstützt die Verbrennung des Sulfidgehalts der Schicht 33. Der Gasstrom 38 wird dann zusammen mit dem sich bei der Oxidation der Schwefelkomponen­ ten ergebenden SO₂-Gas durch die Haube 29 abgezogen. Die Menge an Gas des Stromes 38 wird gemäß der Erfindung so be­ stimmt, daß genügend Sauerstoff für die Verbrennung vorhan­ den ist; die Geschwindigkeit des Gases durch die Schicht 33 soll jedoch unter 45 m/min. liegen, um eine physikalische Beein­ trächtigung der Schicht 33 zu vermeiden. Die Gasgeschwindig­ keiten sind dabei hier so berechnet worden, daß das Volumen des pro Minute durch den Rost hindurchgehenden Gases durch die Fläche des Rostes 20 geteilt wird. Die von der Haube 29 aufgefangenen Gase werden aus dieser als Gasstrom 40 ab­ gezogen, wobei der Gasstrom 40 einen vergleichsweise hohen Anteil an SO₂ aufweist und deshalb einer Säureanlage zur Umsetzung des Schwefeldioxids in Schwefelsäure zugeführt werden kann.

Gemäß Fig. 2 liegt die Temperatur der Abgase der Sinterzone bis zum Windkasten 4 in etwa konstant unter 93° Celsius. Vom Windkasten 5 bis 7 steigt dann die Temperatur schnell auf etwa 538° Celsius an. Die maximale Temperatur der Abgase ergibt sich am Punkt 36, also dem Durchbrennpunkt.

Der Austritt SO₂ aus der Schicht 33 ist in Fig. 2 durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Der Austritt von Schwefel­ dioxidgas steigt bis etwa zum Windkasten 4 an, an welcher Stelle der Maximalwert erreicht wird; anschließend nimmt dann der Wert wieder ab. Am Ende der Sinterzone beträgt der Anteil an SO₂ im Abgas etwa 2%; er nimmt durch die Kühlzonen hindurch bis etwa 0,25% in der zweiten Kühlstufe und in der End-Kühlstufe ab.

Der Betrieb der Sintermaschine basiert auf der Konzentration des Schwefeldioxidgases in dem an SO₂ reichen Gasstrom 40. Der Gasstrom 40 enthält etwa 6 oder mehr % SO₂ und eignet sich sehr gut als Zuführgas für eine Anlage zur Herstellung von Schwefelsäure. Wie weiter unten noch im einzelnen er­ läutert werden wird, verläßt nur der Gasstrom 40 die Sinter­ anlage, und es erfolgt kein Ablassen von Verfahrensgas in die Atmosphäre, obwohl, wie in Fig. 2 gezeigt, das Gas der Kühlzonen 2 bis 0,25% Schwefeldioxid enthält.

Aufgrund der auf die Haube 29 ausgeübten Saugwirkung zum Absaugen des Gasstromes 40 ergibt sich eine kleine Strömung von Verarbeitungsgas unter die Trennwände der Abzugshauben hindurch von den Kühlzonen 23, 24, 25 in Richtung auf die Sinterzone 22. Diese der Richtung der Rostbewegung entgegen­ gesetzte Strömung von Verarbeitungsgas verhindert während des Rückführvorgangs eine Stauung und führt zu einem im we­ sentlichen konstanten Volumen des rückgeführten Gases wäh­ rend des stationären Betriebszustandes der Sintermaschine.

Aus der Sinterzone 22 gelangt die Sinterschicht 37 in die erste Kühlzone 23, in welcher die Schicht durch Wärmeaustausch mit einem Kühlgasstrom 41 gekühlt wird, der mittels der Wind­ kästen 8 bis 11 durch die Sinterschicht und den Rost hindurch­ getrieben wird. Das Wort "erste Kühlzone" soll dabei nur die Reihenfolge bezeichnen; die erste Kühlzone muß keineswegs eine stärkere Kühlwirkung ausüben als die nachfolgenden Kühl­ zonen, wenn dies auch in der Praxis meist der Fall ist.

Der Kühlgasstrom 41 muß eine niedrigere Temperatur haben als die Schicht 37 zum Zeitpunkt ihres Eintritts in die Zone 23, d. h. am Punkt 36. Die Temperatur der Schicht 37 am Ende der Zone 23 ist selbstverständlich eine Funktion der Strömungs­ geschwindigkeit und der Temperatur des Kühlgasstromes 41.

Die Temperatur des Kühlgasstromes 41 liegt vorzugsweise bei etwa 316° Celsius. Die Strömungsmenge des Kühlgases 41 wird so bemessen, daß die Schicht am Punkt 42 die gewünschte Tem­ peratur hat und daß sich eine Gasgeschwindigkeit durch die Schicht ergibt, die unter 45 m/min. - am besten zwi­ schen 15 und 30 m/min. - liegt. Der Kühlgasstrom 41 wird dann in der Haube 30 aufgefangen und als Gasstrom 43 aus dieser abgeleitet.

Die Schicht 37 verläßt dann die erste Kühlstufe 23 und ge­ langt in die zweite Kühlstufe 24, wo eine weitere Kühlung durch Wärmeaustausch mit einem Kühlgasstrom 44 erfolgt, der von den Windkästen 12 bis 14 durch die Schicht hindurchge­ leitet wird. Der Kühlgasstrom 44 weist vorzugsweise eine Tem­ peratur von etwa 176° Celsius auf und wird mit einer Ge­ schwindigkeit unter 45 m/min. durch die Schicht hindurchge­ blasen. Der Kühlgasstrom wird dann in der Haube 31 gesammelt und als Gasstrom 45 einer Temperatur von etwa 375° Celsius abgeleitet.

Wie später noch im einzelnen erläutert werden wird, muß die Kühlzone 25 nicht zwangsläufig vorhanden sein. Wird keine End-Kühlzone 25 verwendet, dann werden Temperatur und Strö­ mungsmenge des Kühlgasstromes entsprechend bemessen, und die Zahl der Windkästen in der zweiten Kühlzone 24 wird so ge­ wählt, daß die Endtemperatur des die Schicht 37 verlassenden Gases bei etwa 260° Celsius liegt.

Wird jedoch eine End-Kühlzone 25 verwendet, dann wird ein Strom 46 aus Umgebungsluft (etwa 21° Celsius) von den Wind­ kästen 15 und 16 durch die Schicht 37 hindurchgeleitet. Der Kühlgasstrom 46 wird dann in der Haube 32 gesammelt und wird als Gasstrom 47 einer Temperatur von etwa 260° Celsius abge­ leitet. Die Strömungsmenge des Kühlgasstromes 46 wird so bemessen, daß der gewünschte Kühleffekt erreicht wird, wobei jedoch die Gasgeschwindigkeit durch die Sinterschicht 30 m/min beträgt.

Die Geschwindigkeit des durch das Konzentrat 33 und die Sin­ terschicht 37 hindurchgeleiteten Gases soll vorzugsweise unter etwa 45 m/min. liegen. Liegt die Geschwindigkeit höher, dann kann nämlich der physikalische Zusammenhang der Konzen­ tratschicht zerstört werden, und das gewünschte Ergebnis wird möglicherweise nicht erreicht, nämlich die Erzeugung einer kontinuierlichen Agglomeratschicht. So kann eine zu große Gasgeschwindigkeit Löcher in der Schicht 33 oder in der Schicht 37 erzeugen. Selbstverständlich nimmt diese Gefahr mit fort­ schreitender Weiterbewegung der Schicht (und Abkühlung der­ selben) ab, besteht also insbesondere in der Sinterzone 22. Im allgemeinen soll die Gasgeschwindigkeit durch die Konzen­ tratschicht 33 und die Sinterschicht 37 in den Zonen 22 bis 25 im Bereich zwischen 15 und 45 m/min. liegen, vorzugsweise im Bereich zwischen 23 und 30 m/min.

Wie bereits erwähnt, verläßt die Sinteranlage nur ein einzi­ ger Gasstrom 40, der reich an SO₂ ist; der Gasstrom 40 wird einer Säureanlage zugeführt, in welcher das SO₂ in H₂SO₄ umgewandelt wird. Die anderen Abgasströme, nämlich die Ströme 43, 45 und 47 werden innerhalb der Anlage zu ihren Einlässen rückgeführt, um so eine Verschmutzung der Atmos­ phäre mit SO₂ und anderen unerwünschten Verunreinigungen zu vermeiden. Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden An­ lage ist deshalb, daß keine Verarbeitungsgase in die Atmos­ phäre abgelassen werden.

Wie aus den Fig. 1, 3 und 4 ersichtlich ist, wird der eine Temperatur von etwa 427° Celsius aufweisende Abgasstrom 43 der Haube 30 einem Wärmetauscher 48 zugeführt, in welchem der Gasstrom auf eine Temperatur von etwa 177° Celsius abgekühlt wird; dieser abgekühlte Gasstrom wird mit 49 bezeichnet. Die dem Gasstrom 43 im Wärmetauscher 48 entnommene Wärme wird vorzugsweise dazu verwendet, einen Verfahrensstrom zu erwär­ men, der ansonsten durch eine fremde Energiequelle aufgeheizt werden müßte. Gemäß Fig. 4 wird der Wärmetauscher 48 dazu herangezogen, den Verbrennungsluftstrom zum Blei-Blasofen 50 vorzuwärmen, wobei ein solcher Ofen 50 üblicherweise Bestand­ teil einer Blei-Sintermaschine ist. Der Blasofen dient dazu, die in der Sinterschicht befindlichen Bleioxide zu metallischem Blei zu reduzieren, wobei das metallische Blei daraufhin zu handelsüblichem Blei verarbeitet wird. Vorzugsweise wird der Luftstrom für den Blasofen im Wärmetauscher 48 auf eine Tem­ peratur zwischen etwa 260 bis 370° Celsius vorgewärmt. Der Gasstrom 43 wird abgekühlt und wiederum der zweiten Kühlzone zugeführt. Gemäß der Zeichnung verläßt der Gasstrom 43 den Wärmetauscher 48 als Gasstrom 49, der dann über die Wind­ kästen 12 bis 14 als Gasstrom 44 der zweiten Kühlzone 24 zugeführt wird. Der Abgasstrom 45 wird vorzugsweise voll­ ständig rückgeführt und gelangt als Gasstrom 41 über die Windkästen 8 bis 11 zur ersten Kühlzone 23.

Aus dem obigen ergibt sich, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung eine möglichst hundertprozentige Wiedergewinnung des Kühlgases erfolgt, welches der ersten und der zweiten Kühlzone 23, 24 zugeführt wird, wobei Grenzen eben durch die industriellen Gegebenheiten solcher Anlagen bestimmt werden. Wie bereits erwähnt kann eine kleine "Leckströmung" von Verarbeitungsgas existieren, und zwar von den Kühlzonen zur Sinterzone. Das Volumen dieser Leckströmung ergibt sich durch die geringeren Anteile an SO₂, die in den Kühlzonen abgegeben werden. Der verwendete Begriff der hundertpro­ zentigen Wiedergewinnung sollte deshalb nicht theoretisch verstanden werden.

Der Kühlgasstrom 41 verläßt die erste Kühlzone 30, wird dann gekühlt und dient dann als Zuführ-Gasstrom der zweiten Kühl­ zone 31. Der Kühlgasstrom 44 verläßt die zweite Kühlzone 31, wird rückgeführt und dient dann als Zuführ-Gasstrom für die erste Kühlzone 30. Durch diese vollständige Wiedergewinnung der Kühl­ gasströme 41 und 44 wird erreicht, daß kein SO₂-haltiges Verarbeitungsgas aus dem System nach außen gelangt, womit das bei den bisherigen derartigen Anlagen bestehende Problem der Luftverschmutzung gelöst wird. Die Gasströme 43 und 45 weisen einen nur geringen SO₂-Gehalt auf und sollen nicht zu­ sammen mit dem an SO₂ reichen Gasstrom 40 der Säureanlage zugeführt werden, weil dies den Wirkungsgrad der Säureanlage wesentllch verschlechtern würde.

Gemäß den Fig. 1 und 3 wird das Abgas der End-Kühlzone 25 ebenfalls wiedergewonnen und als Komponente des Gasstromes 38 der Sinterzone 22 zugeführt. Nachdem der rückgeführte Gas­ strom 47 im wesentlichen aus Luft besteht, kann er zusammen mit Frischluft zur Bildung des Gasstromes 38 dienen. Das im Gasstrom 47 enthaltene SO₂ wird im Gasstrom 40 reduziert.

Vorzugsweise ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, um den Durchbrennpunkt der Sinterschicht am Punkt 36 zu haben, d. h. am Ende der Sinterzone 22. Der Durchbrennpunkt 36 stellt den Endpunkt des eigentlichen Sulfidbrandes dar und der Entwick­ lung von wesentlichen Mengen an SO₂ im Verarbeitungsgas. Um den SO₂-Anteil im Gasstrom 40 möglichst groß zu machen, ist es wichtig, daß der Durchbrennpunkt sich tatsächlich am Be­ ginn der ersten Kühlzone 23 befindet. Der SO₂-Anteil des Gas­ stromes 40 liegt dann über 4% und vorzugsweise über 6%, so daß er sich ausgezeichnet zur Speisung einer Schwefelsäure­ anlage eignet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, stellt der Ort des Durchbrennpunktes den Punkt maximaler Temperatur des die Sinterschicht 37 verlassenden Abgases dar. Der Sinn der erwähnten Steuervorrichtung ist es deshalb, sicherzustellen, daß der Punkt maximaler Temperatur des Abgases sich im wesent­ lichen am Punkt 36 befindet.

Weiterhin wurde festgestellt, daß die Menge an der Sinter­ zone 22 zuzuführender Frischluft in Abhängigkeit von der Abgastemperatur am Punkt 50 reguliert werden kann. Wenn die Temperatur des Abgases am Ende der letzten Kühlzone, also vorzugsweise am Ende der End-Kühlzone 25, über 375° Celsius liegt, und zwar in Verbindung mit einer Gasgeschwindigkeit durch die Sinterschicht 37 von weniger als 45 m/min. (dieser Wert definiert die Menge des der Schicht zugeführten Kühl­ gases), dann besitzt die Schicht nach dem Verlassen der An­ ordnung eine zu hohe Temperatur, was die Gefahr eines Aus­ tritts von geschmolzenem Blei mit sich bringt. Die der Sinter­ zone zugeführte Luftmenge, welche den Grad der Verbrennung der Sulfidanteile des Konzentrats bestimmt, kann somit in Abhängigkeit von der Gastemperatur am Punkt 50 gesteuert werden.

Fig. 5 zeigt eine Sinterungs-Steuervorrichtung. Die Steuer­ vorrichtung 52 ist mit Eingängen 53, 54, 55 und 56 zum An­ schluß von Temperatursonden 57, 58, 59 und 60 sowie mit Aus­ gängen 61 und 62 zum Motor 63 und zum Ventil 64 versehen. Die Temperatursonde 57 mißt kontinuierlich die Temperatur des Abgases in der Nähe der Windkammer 6 und gibt diese In­ formation kontinuierlich an die Steuervorrichtung 52 weiter. In ähnlicher Weise mißt die Sonde 58 kontinuierlich die Tem­ peratur des entweichenden Gases in der Nähe des sich benach­ bart der Sinterzone 22 befindenden Windkasten 7 und gibt diese Information kontinuierlich an die Steuervorrichtung 52 weiter. Die Temperatursonde 59 ist in der ersten Kühlzone 23 angeordnet und mißt kontinuierlich die Temperatur des Ab­ gases in der Nähe des Windkastens 9. Die Temperaturwerte der Sonde 59 werden kontinuierlich dem Steuergerät 52 zugeführt, welches die Temperaturdaten der Sonden 57 bis 59 kontinuierlich aufzeichnet. Diese Aufzeichnung ist ähnlich dem Teil der Tem­ peraturkurve von Fig. 2, der zwischen den Windkästen 6 und 8 liegt.

Die Steuervorrichtung 52 ist derart programmiert, daß sie den Motor 63 in Abhängigkeit von der Temperaturmessung der Sonde 57 oder der Sonde 59 betätigt, und zwar dann, wenn diese Temperaturwerte größer sind als der Temperaturwert der Sonde 58. Ist die Temperatur am Punkt 57 höher als am Punkt 58, dann wird beispielsweise der Motor 63 derart vom Ausgang 61 betätigt, daß die Drehgeschwindigkeit des Antriebs 26 sich infolge des Signals 65 erhöht. Dies bewirkt, daß sich der Rost 20 schneller bewegt und eine Bewegung des Tempera­ turmaximum in Transportrichtung von der Sonde 57 gegen die Sonde 58 und den Punkt 36. Ist die durch die Sonde 59 ge­ messene Temperatur höher als die durch die Sonde 58 gemessene Temperatur, dann wird der Motor 63 über den Ausgang 61 so be­ tätigt, daß sich die Drehgeschwindigkeit des Antriebes 26 vermindert. Dies führt zu einer Abnahme der Fördergeschwindig­ keit des Rostes 20 und einer Bewegung des maximalen Tempera­ turpunkts von der Sonde 59 entgegen der Förderrichtung zur Sonde 58 und zum Punkt 36.

Es findet also eine Steuerung der Fördergeschwindigkeit des Rostes 20 in Abhängigkeit von der Abgas­ temperatur statt, womit es möglich ist, den Durchbrennpunkt im wesentlichen am Punkt 36 zu halten; damit wird sicherge­ stellt, daß im Gasstrom 40 entweichendes Schwefeldioxid konzentriert wird, so daß der Strom 40 einer Schwefelsäure­ anlage zugeführt werden kann.

Eine Temperatursonde 60 kann benachbart dem Punkt 50 vorge­ sehen werden, um kontinuierlich oder periodisch die Tempera­ tur des Abgases im Endabschnitt der End-Kühlzone 25 zu mes­ sen. Die gemessene Temperatur wird der Steuereinrichtung 52 zugeführt. Die Steuervorrichtung 52 ist so programmiert, daß über den Ausgang 62 das Luftzuführungsventil 64 in Ab­ hängigkeit von der durch die Sonde 60 gemessenen Temperatur geregelt wird. Liegt beispielsweise die von der Sonde 60 ge­ messene Temperatur über 315°, dann wird die Luftströmung durch das Ventil 64 erhöht, um so den Wirkungsgrad der Verbrennung in der Sinterzone 22 zu erhöhen. Der Punkt maximaler Tem­ peratur wird jedoch durch die Steuervorrichtung 52 in der Weise am Punkt 36 gehalten, wie vorher erklärt worden ist, und der Durchbrennpunkt bleibt innerhalb der Sinterzone. Daraus ergibt sich, daß der Zweck der Temperatursonde 60 und der damit zusammenhängenden Steuerfunktion darin liegt, eine zu hohe Auslaßtemperatur der gesinterten Sicht zu vermeiden. Dabei hat sich gezeigt, daß dann, wenn die Sinterschicht die Sintermaschine in zu heißem Zustand verläßt, also bei­ spielsweise rotglühend, die nachfolgende Größenverminderung in der Vorrichtung 27 nur mit Schwierigkeiten durchführbar ist. Die angegebene und gemessene Temperatur von etwa 315° C für das durch die Sonde 60 gemessene Abgas basiert auf einer Luftgeschwindigkeit durch die Sinterschicht 37 hindurch in der End-Kühlzone von etwa 45 m/min.

Claims (18)

1. Verfahren zum Abkühlen einer Metalloxide enthaltenden Sinterschicht auf einem Sinterband, das eine Zündzone, eine Sinterzone und mindestens eine Kühlzone aufweist, von einer ersten vorgegebenen Temperatur auf ei­ ne zweite vorgegebene Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterschicht einer ersten Kühlzone zuge­ führt wird, in welcher ein Gasstrom einer dritten, unter der ersten Temperatur liegenden Temperatur durch die Sinterschich­ ten hindurchgeblasen wird, wobei der hindurchgeblasene Gas­ strom auf eine vierte Temperatur erwärmt wird, daß dieser er­ wärmte Gasstrom aus der ersten Kühlzone abgeleitet und dann auf eine fünfte Temperatur abgekühlt wird, wobei die fünfte Tempe­ ratur unter der dritten Temperatur liegt, daß die Sinterschicht dann durch eine zweite Kühlzone geleitet wird, in welcher der ab­ gekühlte Abgasstrom der ersten Kühlzone durch die Sinterschicht hindurchgeleitet wird, daß dann der durch die Schicht hindurch­ gegangene Gasstrom aus der zweiten Kühlzone abgeleitet wird und daß schließlich der Ableitungsstrom der zweiten Kühlzone der er­ sten Kühlzone zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterschicht einer dritten Kühlzone zugeführt wird, wobei der dritten Kühlzone und der Sinterzone Gasströme zugeführt und von diesen abgeleitet werden, daß die von der ersten Kühl­ zone abgehenden Gasströme nach Kühlung mit dem der zweiten Kühl­ zone zuzuführenden Gasstrom vermischt werden, und daß der von der dritten Kühlzone abgeleitete Gasstrom mit dem der Sinterzo­ ne zuzuführenden Gasstrom vermischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Sinterzone abgeleitete Gasstrom im Vergleich zu den von den Kühlzonen abgeleiteten Gasströmen einen hohen Anteil an SO₂ aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Sinterzone abgehende Gasstrom zumindest 4% SO₂ enthält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der von der ersten und der zweiten Kühlzone abgehende Gasstrom 100% derjenigen Gasströme enthält, die der zweiten bzw. ersten Kühlzone zugeführt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der ersten Kühlzone der Gasstrom durch die Sinter­ schicht mit einer Geschwindigkeit unter 45 m/min geleitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der dritte Temperaturwert bei etwa 315° C, der vierte Temperaturwert bei etwa 426° C und der fünfte Tempe­ raturwert bei etwa 232° C liegt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sinterschicht nach ihrer Entnahme aus der End-Kühlzone zu kleinen Stücken zerkleinert und dann einem Blas­ ofen zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Zerkleinern der Sinterschicht entstandene Granulat zur Zündzone zurückgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Transportgeschwindigkeit des Konzentrats derart geregelt wird, daß der Punkt höchster Temperatur der Ab­ gase sich in der Sinterzone befindet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt höchster Temperatur an einer Stelle gehalten wird, die sich - in Förderrichtung gesehen - unmittelbar stromaufwärts der ersten Kühlzone befindet.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zündzone ein sauerstoffhaltiges Gas zuge­ führt wird, wobei der Anteil an Sauerstoff im Gasstrom in Ab­ hängigkeit von der Temperatur des der End-Kühlzone zugeführten Gases geregelt wird.

13. Anordnung zum Kühlen einer Sinterschicht auf einem Sinterband, gekennzeich­ net durch eine Zündzone (21), durch eine Sinterzone (22), durch zumindest eine erste (23) und eine zweite (24) Kühlzone, durch erste Windkammern (8 bis 11) zum Zuführen eines Gases zum unteren Bereich der ersten Kühl­ zone (23), durch zweite Windkammern (12 bis 14) zum Zuführen eines Gases zum unteren Bereich der zweiten Kühlzone (24), durch eine erste Abzughaube (30) zum Ableiten von Gas aus dem oberen Bereich der ersten Kühlzone (23), durch eine zweite Abgashaube (31) zum Ableiten von Gas aus dem oberen Bereich der zweiten Kühlzone (24), durch eine erste Leitung (43, 49, 44) zum Verbin­ den der ersten Abgashaube (30) mit den zweiten Windkammern (12 bis 14) und mit einer zweiten Leitung (45, 41) zum Verbinden der zweiten Abgashaube (31) mit den ersten Windkästen (8 bis 11), wobei diese Leitung einen Gaskühler aufweist.

14. Anordnung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine dritte Abzughaube (32) oberhalb des Förder­ rostes (20), die Gas aufnimmt, welches durch den Rost hindurchgeleitet worden ist, und durch eine dritte Lei­ tung (47), welche Gas aus der dritten Abzughaube (32), den Windkästen (1 bis 7) der Sinterzone (22) zuführt, wo­ bei die erste Kühlzone (23) der Sinterzone (22) unmittelbar nachgeschaltet ist, wobei die zweite Kühlzone (23) unmittel­ bar der ersten Kühlzone (22) nachgeschaltet ist und wobei die End-Kühlzone (25) unmittelbar der zweiten Kühlzone (24) nach­ geschaltet ist, wobei die End-Kühlzone (25) mit Windkanälen (15,16) versehen ist.

15. Anordnung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch erste und zweite Temperatursonden (57, 58) im Endbereich der Sinterzone (22), durch eine dritte Temperatursonde (59) im Vorderbereich der ersten Kühl­ zone (23) und durch eine Steuervorrichtung (52), welche die Meßergeb­ nisse der drei Temperatursonden aufzeichnet und die Bewegungs­ geschwindigkeit des Rostes in Abhängigkeit von der Temperaturauf­ zeichnung reguliert.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Temperatursonde (60) im hinteren Bereich der End-Kühlzone (25) angeordnet ist, wobei die Steuervorrichtung (52) die Meßergebnisse der vierten Temperatursonde ebenfalls aufzeichnet und damit die Menge an Luft steuert, welche den Windkanälen (1 bis 7) der Sinterzone (22) zugeführt wird.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeich­ net durch eine der End-Kühlzone (25) nachgeschaltete Zerkleinerungs­ einrichtung (27) zum Granulieren der Sinterschicht (37).

18. Anordnung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Wiedergewinnungseinrichtung zum Zurückführen der zerkleinerten Granulate zur Zuführeinrichtung (29 b).