DE3042222C2 - Verfahren zur Reduktion von feinkörnigen, unter anderem Eisenoxide enthaltenden Metalloxiden unter Gewinnung von bei der Temperatur der Eisenschmelze flüchtigen Metallen - Google Patents

Verfahren zur Reduktion von feinkörnigen, unter anderem Eisenoxide enthaltenden Metalloxiden unter Gewinnung von bei der Temperatur der Eisenschmelze flüchtigen Metallen

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Description

Die Erfindung betrifft die Anwendung eines Verfahrens zur Reduktion von feinkörnigen, unter anderem Eisenoxide enthaltenden Metalloxiden auf die Gewinnung von bei der Temperatur der Eisenschmelze flüchtigen Metallen.
In der GB-PS 14 60 852 bzw. der US-PS 40 72 504 ist ein Verfahren beschrieben, mit welchem aus metalloxidhaltigem Material Metalle zurückgewonnen werden können, indem das Material zusammen mit einem Reduktionsmittel in einen mit Koks gefüllten Schachtofen eingeblasen wird. Gleichzeitig wird Wärmeenergie z. B. mittels eines Plasmabrenners zugeführt. Die Temperatur des Schachtofens wird geregelt durch Zufuhr von Sauerstoff und Wasser. Pabei wird zumindest ein Teil des Metallgehaltes zu Metall reduziert und werden die nichtflüchtigen Metalle geschmolzen. Das geschmolzene Metall und die Schlacke werden am Boden des Schachtofens aufgefangen, wo sie entfernt werden können. Dieses bekannte Verfahren eignet sich lediglich für die Gewinnung von solchen Metallen, die flüssig aus dem Schachtofen abgezogen werden können.
Auch bei anderen Verfahren (US-PS 39 75 188, DE-OS 25 07 141) werden hohe Temperaturen bei der Metallgewinnung mittels eines Lichtbogens oder eines
Plasmabrenners erzeugt
Auch ein weiteres bekanntes Verfahren (DE-AS 27 21 750) eignet sich im wesentlichen nur für die Gewinnung von Metallen, die flüssig aus dem Schachtofen abgezogen werden können. Auch insoweit wird mit einem Schachtofen gearbeitet, wobei jedoch die Beschikkung aus Kohlenstoff und den zu reduzierenden Metalloxiden besteht und aus diesen Komponenten Briketts gepreßt sind.
ίο In neuerer Zeit besteht jedoch ein Bedürfnis zur Rückgewinnung flüchtiger Metalle wie beispielsweise Zink, Blei, Natrium und Kalium aus Rohprodukten oder Erzen, welche einen wesentlichen Prozentsatz an Oxiden von Eisen und anderen nichtflüchtigen Metallen enthalten. Dies resultiert vor allem daher, daß ein flüchtiges Metall nach seiner Reduktion und Verdampfung erneut kondensiert oder wieder oxidiert wird, was bei entsprechenden Einrichtungen zu Verstopfungen oder anderen Schwierigkeiten im Betrieb führL In der Praxis hat sich daher herausgestellt, daß hauptsächlich aus der flüchtigen Gruppe reduzierte Metalle in den herkömmlichen Schachtöfen im oberen Teil des Schachtofen in unmittelbarer Nähe der Gicht kondensieren, wodurch beträchtliche Betriebsprobleme entstehen. Außerdem erfolgt bei herkömmlichen Schachtöfen, wenn beispielsweise Zink gewonnen wird, eine leichte Oxidierung, die zu der unerwünschten sogenannten Krätze, d. h. zu durch ZnO verunreinigtem Zinkpulver führt. Bekanntlich läßt sich dieses Problem äußerst schwer lösen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gewinnung von Metallen, die bei der Temperatur der Eisenschmelze flüchtig sind, bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Anwendung nach Patentanspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Überraschenderweise können die bisherigen Schwierigkeiten überwunden werden, wenn die flüchtigen Metalle nach der Reduktion mit Hilfe eines Gasstromes als Metalldampf dazu gebracht werden, durch den Schachtofen nach oben zu strömen. Dabei wird ein Teil der Kokssäule, durch die der Gasstrom hindurchströmt, auf einer Temperatur von über 10000C gehalten, und diese heiße Kokssäule schirmt oder trennt den oberen Teil des Schachtofens einschließlich der Gicht vom Gasstrom ab. Im Ergebnis wird dadurch eine Kondensicrung des flüchtigen Metalldampfes effektiv verhindert. Der Gasstrom läßt sich in wirtschaftlicher Weise aus dem Schachtofen ableiten und die Metalldämpfe können davon getrennt werden. Die sogenannte Krätzebildung wird auf diese Weise praktisch vermeiden.
Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen anhand der einen für die erfindungsgemäße Anwendung geeigneten Schachtofen oder Reaktor im Schnitt zeigenden Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung ist ein Schachtofen oder Reaktor 1 mit einem Reduktionsmittel 2, vorzugsweise Koks, angefüllt. Im oberen Teil des Reaktors 1 befindet sich eine Gicht 3, welche über dem eigentlichen Reaktor liegt und derart ausgebildet ist, daß sie fortlaufend bis zu einer vorgegebenen Höhe mit Koks gefüllt werden kann. Um diese vorgegebene Höhe automatisch herstellen zu können, sind in der Öffnung 4 der Gicht 3 zwei Höhcnan/.ciger 5 und 6 angeordnet, welche mit nicht dargestellten Füllorganen zusammenwirken. Vom oberen Teil des Reaktors 1 führt eine Leitung 7 zu einem Kondensator 8.
Zum unteren Teil des Reaktors führt ein Einhiß 9 zum Einblasen eines Reduktionsmittels sowie ein weiterer
Einlaß 10 zum Einblasen des metailoxidhaltigen Materials. Außerdem ist ein Plasmabrenner 11 mit einer Speiseleitung 12 vorgesehen. Am Boden des Reaktors 1 sind außerdem ein Abstichkanal 13 für die Schlacke sowie ein Abstichkanal 14 für flüssiges Metall vorgesehen.
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Einrichtungen dieser Art besteht die Koksfüllung im Schachtofen vorzugsweise aus getrocknetem Koks. Der bisher üblicherweise verwendete Koks hat einen Wassergehalt von bis zu 6%.
Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zu verarbeitende Material, welches beispielsweise Eisen- und Zinkoxide enthält, in die Reaktionszone des Reaktors 1 geblasen, in welcher es zusammen mit dem Reduktionsmittel sehr schnell erhitzt wird und derart reagiert, daß flüssige und gasförmige Reduklionsprodukte entstehen. Die flüssigen Reduktionsprodukte bestehen aus geschmolzenem Eisen und Schlacke, wobei letztere durch während des Betriebes getrennt zugegebene oder mit dem metailoxidhaltigen Material vermischt eingeblasene Schlackenbildner sowie durch Asche des Reduktionsmittels entsteht. Die gasförmigen Produkte bestehen aus Zinkdampf und Reduktionsgas, dessen Zusammensetzung von dem verwendeten Reduktionsmittel abhängt. Naturgemäß enthalten die flüssigen und gasförmigen Reduktionsprodukte, wenn in dem Ausgangsmaterial andere nichtflüchtige oder flüchtige Metalle enthalten sind, auch diese Metalle.
Die flüssigen Reduktionsprodukte sammeln sich am Boden des Schachtofens und können durch die Abstichkanäle 13 und 14 entfernt werden, während die gasförmigen Reduktionsprodukte durch den Schachtofen in Richtung der Pfeile A nach oben steigen und durch die Gasleitung 7 abgeleitet werden.
Der Koks im Schachtofen bildet einen durchlässigen Schacht oder ein durchlässiges Gestell, durch welches die Reaktionsprodukte zum Boden bzw. zur Gicht des Schachtofens hindurchgehen, sodaß der Koks folgenden Zwecken dient:
bestehende Restgas verläßt den Kondensator über eine Leitung 18 und kann entweder zur Vorreduktion des metailoxidhaltigen Materials oder für irgendwelche anderen Zwecke verwendet werden.
Ein Zahlenbeispiel soll nachstehend das erfindungsgemäße Verfahren des weiteren erläutern.
Beispiel
Das zu reduzierende metalloxidhaltige Material bestand aus dem Gichtstaub eines Elektrostahl-Ofens und hatte nachstehende Zusammensetzung:
43% Fe2O3
26% ZnO
5% PbO
18% CaO
8% SiO2.
Pro to Gichtgasstaub ergab sich nachstehender Verbrauch an Reduktionsmittel, Schlackenbildner und elektrischer Energie:
Reduktionsmittel:
Schlackenbildner:
Elektrische Energie:
30 kg Trockenkoks
90 kg Steinkohle
50 kg SiO2
108OkWh.
40
a) eine große Reaktions-Oberfläche zu bilden,
b) alles hindurchströmende feinteilige Material festzuhalten,
c) erforderlichenfalls als Reduktionsmittel zu dienen und dadurch zu garantieren, daß im gesamten Schachtofen Reduktionsbedingungen herrschen, und
d) den oberen Teil des Schachtofens und auch die Gicht abzuschirmen, sodaß die aufsteigenden Metalldämpfe daran gehindert werden, zu kondensieren.
Um sicherzustellen, daß vorstehende Bedingung d) erfüllt wird, wird Koks fortlaufend über die Höhenregler 5 und 6 in den Schachtofen eingefüllt. Außerdem wird das gesamte Koksgestell auf einer Temperatur von etwa 1000° C oder darüber gehalten.
Vorzugsweise wird als Reduktionsmittel ein gasförmiger oder flüssiger Kohlenwasserstoff und eine feste Kohle verwendet. Diese können durch getrennte Düsen oder zusammen mit dem metailoxidhaltigen Material oder auch als Teil des Plasmagases zugesetzt werden.
Das den Schachtofen verlassende Reduktionsgas wird einem Kondensator 8 zugeleitet, in welchem es abgetrennt wird und in ihm enthaltene Metalle in flüssiger Metallphase auskondensiert werden, welche dann durch einen Auslaß 15 abgeleitet werden können. Das im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff Pro to Ausgangsmaterial ergaben sich nachstehende Produkte:
330 kg Roheisen (3% C)
200 kg Zink
45 kg Blei
240 Nm3 Reduktionsgas
(65% CO, 200/0 H2 und als Rest CO2. H2O
und N2)
340 kg Schlacke mit
50% CaO
40% SiO2
10% Al2O3.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Anwendung eines Verfahrens zur Reduktion von feinkörnigen, unter anderem Eisenoxide enthaltenden Metalloxiden in einem mit einer fortlaufend über eine Gicht nachgefüllten Koksschüttung beschickten Schachtofen, der im unteren Bereich oberhalb einer Schlacken- und Schmelzwanne zumindest einen Plasmabrenner und im oberen Bereich neben der Gicht einen von einem Freiraum umgebenen Abzug für gasförmige Reaktionsprodukte aufweist, wobei die Metalloxide und ein Reduktionsmittel im Bereich des Plasmabrenners in den Schachtofen eingeblasen werden und wobei die Koksschüttung über einen Teil ihrer Höhe durch den Plasmabrenner auf eine Temperatur von über 1000° C gehalten wird sowie eine Eisenschmelze aus der Schmelzwanne abgezogen wird, auf die Gewinnung von bei der Temperatur der Eisenschmelze flüchtigen Metallen mit der Maßgabe, daß mit einer Koksschüttung aus getrocknetem Koksschüttung aus getrocknetem Koks gearbeitet wird, der im oberen Teil des Schachtofens die Gicht als Kokssäule abschirmt, und mit der weiteren Maßgabe, daß die dampfförmigen, flüchtigen Metalle mit den gasförmigen Reaktionsprodukten durch die Koksschüttung hindurch und über den Abzug außerhalb des Schachtofens in einem Kondensator kondensiert werden.
2. Anwendung nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß als Reduktionsmittel gasförmige und/oder flüssige Kohlenwasserstoffe und/oder fester Koks verwendet werden.
3. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit der Maßgabe, daß das Reduktionsmittel zusammen mit dem metalloxidhaltigen Material zugeführt wird.
4. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit der Maßgabe, daß das Reduktionsmittel zusammen mit dem Plasmagas zugeführt wird.
DE3042222A 1980-06-10 1980-11-08 Verfahren zur Reduktion von feinkörnigen, unter anderem Eisenoxide enthaltenden Metalloxiden unter Gewinnung von bei der Temperatur der Eisenschmelze flüchtigen Metallen Expired DE3042222C2 (de)

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