DE3115502C2 - - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B13/00—Obtaining lead
- C22B13/02—Obtaining lead by dry processes
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Der überwiegende Teil der Weltbleiproduktion wird aus
sulfidischen Konzentraten nach dem Sinter-Schachtofen-
Verfahren gewonnen. Im Sinterofen wird das Konzentrat zur
Entschwefelung und in eine für die Schachtofenreduktion
passende stückige Form gebracht.
Der schwerstwiegende Nachteil dieses Verfahrens liegt in
den großen Abgasmengen, die sowohl beim Sintern als auch
im Schachtofen anfallen. Man schätzt, daß je Tonne Konzentrat
etwa 670 kmol (15 000 Nm³) schwefeldioxid- und staubhaltige
Prozeß- und Ventilationsgase anfallen. Das Reinigen
der Abgase entsprechend den gegenwärtigen Umweltschutzbestimmungen
bedeutet einen erheblichen Anstieg der
Bleigewinnungskosten.
Ziel der Forschung in den letzten Jahren war die Schaffung
eines Verfahrens, bei welchem das Schwefeldioxid in
konzentrierter Form anfällt und möglichst geringe Mengen
an staubhaltigen Abgasen entstehen. Bei reinen, nur sehr
wenig Quarz enthaltenden Konzentration kann im Prinzip
nach einem einstufigen Verfahren gearbeitet werden. Das
sulfidische Bleikonzentrat wird dabei in einer einzigen
Verfahrensstufe direkt zu Metall oxidiert. Als Teilreaktion
erfolgt zuerst die Oxidation des Bleisulfids zu Bleioxid
gemäß folgender Reaktion:
PbS + 1,5 O₂ = PbO + SO₂
Danach reduziert das überschüssige Bleisulfid das Oxid
gemäß folgender Reaktion zu Metall:
2 PbO + PbS = 3 Pb + SO₂
Liegt die Arbeitstemperatur des Verfahrens unterhalb von
etwa 1373 K, so fallen als Ergebnis der Oxidationsreaktionen
Bleisulfat und Oxidsulfate statt Bleioxid an. Metallisches
Blei entsteht beim Reagieren dieser Verbindungen
mit Bleisulfid.
Das einstufige Bleigewinnungsverfahren eignet sich für reine
Konzentrate. Infolge der starken Affinität zwischen Bleioxid
und Siliciumdioxid wächst mit steigendem Quarzgehalt
des Konzentrats der Bleigehalt der Schlacke bei gleichzeitiger
Abnahme der Ausbeute an metallischem Blei. Das
Freisetzen des Bleis aus dem Silicat erfordert einen so
niedrigen Sauerstoffdruck, daß bei Anwesenheit von Schwefeldioxid
Bleisulfid statt metallischem Blei anfällt.
Bei den Temperaturen und Sauerstoffdrücken, die beim direkten
Bleigewinnungsverfahren herrschen, wird das im Konzentrat
enthaltene Zink oxidiert und geht in die Schlacke
über. Um den Schlackenschmelzpunkt auf einen genügend
niedrigen Wert zu halten, muß der Schlacke ein Flußmittel
zugesetzt werden, was wiederum erhöhte Bleiverluste durch
Schlackenabgang bedeutet.
Zur Verarbeitung der vorgenannten unreinen Konzentrate hat
man auch mehrstufige Verfahren angewandt. Die Nachteile
des Sinterprozesses (schwachkonzentriertes Schwefeldioxidgas,
Verseuchung der Umwelt mit Bleioxidstaub, Sulfatbildung,
Schwierigkeiten bei der Temperaturregelung) konnte man durch
Übergang zu geschlossenen Reaktoren umgehen, die als Produkt
bleioxidhaltige Schmelze liefern. Ein solches Verfahren ist
zum Beispiel das Kivcet-Verfahren (FI-AS 56 028).
Eine ausführliche Beschreibung des Kivcet-Verfahrens wird
In ERZMETALL 1976, S. 322 bis 327, gegeben. Bei diesem bekannten
Verfahren werden zerkleinertes Bleimineral, Kalkstein
und silicathaltiger Schlackenbildner (Sand) sowie
Sauerstoff in einer Schwebereaktionszone umgesetzt, wobei
eine Oxidation des Bleisulfids zu Bleioxid und Schwefeldioxid
stattfindet. Als Flüssig-Gas-Reaktion läuft dann
die weitere Oxidation der Hauptmenge der Metallsulfide ab
und ein Teil des Bleisulfids reagiert mit dem Bleioxid
unter Bildung von metallischem Blei. Dabei wird lediglich
ein gewisser Teil des Bleioxid mit der Kieselsäure der
Beschickung verschlackt. Die in der Schmelze oder Suspensionszone
gebildeten Gase werden aus dem oberen Teil dieser
Zone abgeführt. Diese Gase befinden sich bei dem bekannten
Verfahren über die gesamte Zeit hinweg in einer
oxidierenden Atmosphäre und ihre Zusammensetzung kann
nicht vor ihrer Abführung aus dem Ofenraum eingestellt
werden. Es wird daher ein hoher Anteil an störendem Bleioxid
zusammen mit den Abgasen abgezogen, der erst später
mit Hilfe von Zyklonen oder Elektrofiltern entfernt werden
muß. Es ist verständlich, daß bei diesem bekannten Verfahren
große Bleioxid enthaltende Flugstaubmengen anfallen,
da der Dampfdruck des Bleisulfids und auch der des Bleioxids
bei den Arbeitstemperaturen des Bleigewinnungsverfahrens
sehr hoch ist.
Sowohl beim mehrstufigen als auch beim einstufigen
Verfahren kommt es zur Verdampfung sowohl von Bleisulfid
als auch von Oxid. Der Siedepunkt von Bleisulfid liegt
bei etwa 1610 K, der von Bleioxid bei etwa 1810 K, so daß
das Gas bei den Verfahrenstemperaturen diese Verbindungen
in großen Mengen enthalten kann. Die verdampften Bleiverbindungen
gehen aus der Anlage zusammen mit dem schwefeldioxidhaltigen
Gas ab.
Je nach Schwefeldioxiddruck sind unterhalb von 1050 bis
1150 K nur Bleisulfid, -sulfat und die verschiedenen
-oxidsulfate stabil. Dadurch besteht der vom Gas abgetrennte
Staub, der quantitativ einen sehr großen Teil der
dem Prozeß zugeführten Bleimenge enthalten kann, hauptsächlich
aus diesen Verbindungen. Die Bleioxidmenge ist
geringer. Das Einspeisen des Flugstaubes in die Oxid-
Reduktionsstufe kommt wegen des in ihm enthaltenen
Schwefels nicht in Frage. In der Reduktionsstufe würde der
Schwefel reduziert werden und als Bleisulfid zusammen mit
dem Gas abgehen. Außerdem hätte das gewonnene Blei einen
hohen Schwefelgehalt. Die verbreitetste Art der Staubverarbeitung
besteht darin, den Staub zusammen mit frischem
Konzentrat wieder in die Oxidationsstufe zu leiten.
Als Nachteile sind jedoch der durch die endothermen
Sulfat-Zerfallsreaktionen bedingte Energiebedarf und die
Zunahme der Gasmenge infolge der umfangreichen Staubumwälzung
zu nennen.
Eine der Hauptbestrebungen bei der Weiterentwicklung des
Bleigewinnungsverfahrens war die Senkung der Staubmengen.
Eien Methode, dieses Ziel zu erreichen, bestand darin,
das Gas im Abzugsteil des Oxidationsreaktors so abzukühlen,
daß die Bleiverbindungen kondensieren und zurück
in die heiße Schmelze fallen. So verfährt man im Kivcet-
Verfahren bei der Oxidation des Bleikonzentrats. Die Rückführung
des gekühlten, eventuell sulfathaltigen Staubes
verursacht jedoch durch seine große Menge von 25-40%
einen zusätzlichen Energieverbrauch.
Eine zweite bei zahlreichen Verfahren angewandte Methode
zur Verringerung der Staubmenge besteht darin, sulfidisches
Konzentrat auf oder in die im Ofen befindliche
Schmelze zu injizieren. Man erreicht hierbei ein schnelles
Lösen des Sulfids im schmelzflüssigen Blei oder eine
Umsetzung mit dem in der Schlacke enthaltenen Bleioxid
mit der Folge, daß die Aktivität des Bleisulfids sinkt
und die Verdampfung abnimmt.
Aus der FI-PS 54 147 ist ein Schwebeschmelzverfahren für
sulfidische Komplex- und/oder Mischerze oder Konzentrate
bekannt, bei dem man zur Bildung einer Suspension in den
oberen Teil der Reaktionszone feinkörniges und -verteiltes
Rohmaterial, Luft oder sauerstoffangereicherte Luft sowie
eventuell Brennstoff einträgt und das in Suspension befindliche
Rohmaterial im oberen Teil der Reaktionszone bei hoher
Temperatur einer oxidierenden Behandlung und im unteren Teil der Reaktionszone
einer reduzierenden oder sulfidierenden Behandlung unterzieht,
um die unverdampften Begleitminerale oder -metalle
zurück in die Gasphase zu führen, bevor sich der in der
Suspension befindliche Feststoff abscheidet und auf die
unterhalb der Reaktionszone befindliche Schmelze prallt.
In der Druckschrift wird angegeben, daß sich das Blei oft
nicht ohne wirksame Reduktionssulfidierung quantitativ
aus den Schmelzprodukten entfernen läßt, da es im Schacht
leicht zu einer Umsetzung zwischen dem sich bei der Oxidation
bildenden Bleioxid und der Kieselsäure des Konzentrats
oder der Zuschläge kommt. Das Reduzieren und
Sulfidieren von Blei aus schmelzflüssigen Silicaten wird
wegen der ungünstigen Aktivitätsverhältnisse als
schwierig bezeichnet.
Keines der genannten Verfahren vermag das mit dem Bleigewinnungsprozeß
verbundene Staubproblem entscheidend zu lindern.
Ein großer Teil des im Konzentrat enthaltenen Bleis geht
nach wie vor mit dem Gas ab und wird beim Kühlen des Gases
sulfatisiert oder sulfidiert.
Bei einem weiteren aus der DE-AS 23 20 548 bekannten Verfahren
zur Bleiverhüttung soll bezweckt werden, die Bleibestandteile
und die Schwefelbestandteile aus Bleiglanz
oder Bleikonzentrat gesondert zu gewinnen und eine vorherige
Sinterungsstufe zu vermeiden. Bei diesem bekannten
Verfahren wird daher das Bleisulfidkonzentrat mit einer
hohen Menge an Sauerstoff in einen Verbrennungsofen eingedüst,
in welchem ein geschmolzenes, eine Temperatur von
mehr als 11 000°C aufweisendes Bad aufrechterhalten wird,
welches Bleibestandteile in Form von bleioxidhaltiger
Schlacke enthält. Dabei ist es wesentlich, daß mindestens
35% des Bleis als Bleioxid in der Schlacke vorliegt. Ein
derartiges Verfahren ist ebenfalls in hohem Maß mit dem
vorstehend beschriebenen Nachteil behaftet, daß ein großer
Anteil an bleihaltigem Flugstaub gebildet wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei der
Gewinnung von Blei aus sulfidischen Bleimaterialien mit
Hilfe des Schwebeschmelzofens die Bildung von bleihaltigem
Flugstaub in hohem Maß zu unterdrücken.
Im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren wird diese Aufgabe
mit Hilfe eines neuen Verfahrensprinzips gelöst, das
darin besteht, daß eine solche Menge eines silicatreichen
schlackenbildenden Materials bereits im Ofen zugesetzt
wird, die ausreicht, daß das gesamte Blei zu Bleisilicat
umgesetzt und im Ofen im wesentlichen nur Schmelze vom
Schlackentyp gebildet wird.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zum
Gewinnen von Blei, bei dem sulfidisches Bleikonzentrat,
Schlackenbildner und Luft oder mit Sauerstoff angereicherte
Luft in den oberen Teil einer Schwebereduktionszone
eines Schwebeschmelzofens zur Bildung einer Suspension und
zur Oxidation des Bleis zu Bleioxid eingetragen, die
Schmelze aus dem Herd des Schwebeschmelzofens, der ein
Steigrohr mit einer Steigströmungszone aufweist, abgezogen
und in einer Reduktionszone zur Gewinnung von Rohblei
reduziert wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine
solche Menge eines silicatreichen Schlackenbildners in den
oberen Teil der Schwebereduktionszone zugeführt wird, daß
das gesamte Bleioxid mit dem Schlackenbildner unter
Bildung von Bleisilicat reagiert, daß zusätzlicher Schlackenbildner
dem Herd und/oder der Steigströmungszone in
einer solchen Menge zugeführt wird, daß das im Gas enthaltene
gasförmige Bleioxid fortlaufend in schmelzflüssige
oder feste Bleisilicate übergeht und die Strömungsgeschwindigkeit
des Gases in dem Herd mindestens 10 bis 20 m/s
beträgt, und daß die gesamte Schmelze in Silicatform
vom Herd einem Reduktionsofen zugeführt wird, in dem das
Bleisilicat reduziert und das Rohblei gewonnen wird.
Vorteilhafte Ausführungsformen dieses Verfahrens sind Gegenstand
der Unteransprüche 2 bis 3.
Die vorliegende Erfindung gründet sich auf die Idee, die
Verschlackung sämtlichen im sulfidischen Konzentrat enthaltenen
Bleis anzustreben. Um dies zu gewährleisten,
setzt man so viel silicatreiches schlackenbildendes Material
zu, daß sich im Ofen im wesentlichen nur Schmelze
vom Schlackentyp bildet, aus der man durch Reduktion
Rohblei und Schlacke gewinnt, wobei letztere auf vorteilhafte
Weise als silicatreiches schlackenbildendes Material
eingesetzt werden kann.
Die zusätzliche Menge des Schlackenbildners gibt man vorzugsweise
an einer Stelle zu, wo starke Gasturbulenz herrscht,
wie im unteren Teil der Steigströmungszone.
Als Schlackenbildner wird vorzugsweise feinkörniger Quarzsand
eingesetzt, jedoch kommt auch bleiarmes und/oder
silicatreiches Bleisilicat, sog. Bleiglas, in Frage, zum
Beispiel die bei der Rohbleiabtrennung anfallende bleiarme
silicatreiche Schlacke, die entweder als Schmelze
oder als feinkörniger Feststoff eingetragen wird.
Da man bestrebt ist, die gesamte Schmelzmenge als Schmelze
vom Schlackentyp zu erhalten, ist keinerlei Phasentrennung
und damit auch keine Schmelze-Verweilzeit erforderlich.
Man kann somit im Herd mit sehr hohen Gasgeschwindigkeiten
arbeiten, wodurch die mechanische Staubmenge erfahrungsgemäß
vermindert wird und der Herd verhältnismäßig
klein ausgelegt werden kann, vorzugsweise als Kammer
in Form eines liegenden Zylinders mit einem Durchmesser
von etwa 3 bis 5 m, beispielsweise 4 m.
Im Ofen versucht man eine so hohe Temperatur und einen
so hohen Sauerstoffdruck aufrechtzuerhalten, daß sämtliche
im sulfidischen Konzentrat enthaltenes Blei zu Bleioxid
oxidiert wird, das an den Schlackenbildner unter
Bildung eines festen oder schmelzflüssigen Stoffes gebunden
wird, der in die am Herdboden befindliche Schmelze fällt.
Die Temperatur der Suspension wird auf wenigstens 1373 K,
vorzugsweise höchstens 1873 K, der Sauerstoffdruck auf
über 4,90 · 10-10 bar, vorzugsweise mehr als
5,88 · 10-6 bar, eingestellt.
Bei der vorliegenden Erfindung macht man sich also die Beobachtung
zunutze, daß sich das Blei durch Regulierung der
Suspensionstemperatur, des Mischens und des Sauerstoffdruckes
zu Bleioxid und gleichzeitig mit
sog. Bindemitteln, d. h. mit schlackenbildenden Stoffen,
wirksam zu schmelzflüssigen oder festen Bleisilicaten
binden läßt, die auf den Ofenboden sinken und dort eine
Schmelze des Schlackentyps bilden. Auf diese Weise vermeidet
man die Bildung gasförmiger Bleiverbindungen und
das Entstehen von Sulfatstaub, wenn die Gase dann hinter
dem Ofen im Kessel gekühlt werden.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die
beigefügte Zeichnung beispielhaft beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Schwebeschmelzofen von der Seite im
Schnitt,
Fig. 2 einen Schnitt längs der in Fig. 1 angedeuteten
Geraden A-A.
Über das Gewölbe des Reaktionsschachtes 1 des Schwebeschmelzofens
werden mit Hilfe einer Eintragsvorrichtung 5,
z. B. Sprühvorrichtungen, die zur Bildung einer guten
Suspension mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter
Luft betrieben werden, Bleikonzentrat und schlackenbildendes
Bindemittel eingespeist. Zusätzlich werden zur
Regelung der Oxidation und der Wärmebilanz bedarfsfalls
weiterer Sauerstoff und/oder weitere sauerstoffangereicherte
Luft und (flüssige oder feste, kohlen- und/oder
wasserstoffhaltige) Zusatzbrennstoffe eingeführt.
Konzentrat und Bindemittel werden in einem solchen Verhältnis
und unter Aufrechterhaltung solcher physikalischer
Suspensionsbedingungen eingespeist, daß eine nahezu
vollständige Oxidation des Bleis zu Oxiden und eine nahezu
vollständige Umsetzung dieser Oxide zu schmelzflüssigen
oder festen Bleisilicaten erzielt werden. Durch Änderung
der Bewegungsrichtung der Bleisilicatsuspension im Schwebeschmelzofen
um 90°C trennt sich der Hauptteil der schmelzflüssigen
bzw. festen Stoffe der Suspension von den Gasen
und sinkt auf den Boden eines Herdes 2, wo diese Stoffe über
eine Abstichöffnung 6 abgenommen und in einen Elektroofen
3 geleitet werden, wo das Bleisilicat unter Einsatz
z. B. von Koks und/oder Eisen in einer Rohbleigewinnung 9
zu Rohblei reduziert wird, welches man von der bleiarmen
Silicatschlacke 10 trennt, die dann in einer Granuliervorrichtung
8 verarbeitet wird. Das im Herd 2 von der Suspension
abgetrennte schwefeldioxidhaltige Gas enthält mechanischen
Staub und geringfügige Mengen an gasförmigen Bleioxiden.
Im hinteren Teil des Herdes wird der Gasstrom gedrosselt
(Geschwindigkeit 40-100 m/s). In diese turbulente
Strömung werden weitere Bindemittel eingetragen, so
daß das im Gas enthaltene gasförmige Bleioxid fortlaufend
in schmelzflüssige/feste Bleisilicate übergeht und das
Gas sich gleichzeitig abkühlt, wobei die eventuell vorhandene
geringfügige Menge gasförmigen Bleioxids zu einer
Bleioxidschmelze kondensiert. Danach enthalten die Gase
praktisch nur noch mechanischen Staub (in schmelzflüssiger
oder fester Form), der sich abscheidet, wobei der mechanische
Staub auf den Boden des Herdes 2 sinkt und sich mit
dem Hauptteil der Bleisilicatschlacke vereinigt, der aus
dem Herd 2 durch die Abstichöffnung 6 abgenommen und zur
Reduktion einem Elektroofen 3 zugeführt wird, wo die Rohbleigewinnung
9 erfolgt.
Das aus dem Steigrohr über die Gasabführvorrichtung 7
abgehende Gas hat eine Temperatur von ca. 1000 bis 1100°C
und enthält nur ca. 2-15% Staub, bezogen auf den Eintrag.
Abgas und Staub werden einer Kesselanlage zugeführt, wo
das Gas unter Erzeugung von Hochdruckdampf (58,8 bis 98,0 bar)
auf ca. 300-350°C abgekühlt wird. Dabei kommt es zur
Sulfatisierung der Stäube. Diese werden unten aus der
Kesselanlage und dem nachgeschalteten Elektrofilter abgezogen
und in ein Staubsilo geblasen, von wo sie erneut
in den Reaktionsschacht 1 des Schwebeschmelzofens eingetragen
werden.
Bedingt durch den Charakter dieses Prozesses ist im Herd 2
keine Absetz-Verweilzeit für die Bleisilicatschlacke erforderlich,
wie zum Beispiel beim Schwebeschmelzen von
Kupfer oder Nickel, da ja die Wertmetalle und das Blei
in diesem Falle in der Schlacke enthalten sind, so daß
sich ein Absetzen von Wertmetallen aus der Schlacke in den
Stein und/oder in die Metallphase erübrigt. Im Wesen dieses
Prozesses liegt es auch, daß die Umsetzungen und die Bindung
der Bleioxide zu Bleisilicaten mit ausreichender Geschwindigkeit
erfolgen. Außerdem verlangt der Umweltschutz
einen hermetisch geschlossenen Ofen, damit Gasausbrüche
vermieden werden.
Die letztgenannten drei Gesichtspunkte bieten die Möglichkeit,
mit einer im Verhältnis zur Kapazität geringen Ofengröße
zu arbeiten. Aufgrund durchgeführter Pilotversuche
kann geschätzt werden, daß für eine Kapazität von
200 000-300 000 Tonnen Bleikonzentrat/Jahr eine Ofenanlage
mit folgenden Abmessungen passend ist: Reaktionschacht-
Durchmesser ca. 3 m, -Höhe ca. 5 m, Herddurchmesser ca. 4 m,
-Länge ca. 10 m, Steigrohr-Durchmesser ca. 3 m, -Höhe ca. 5 m.
Es ist ein Schwebeschmelzofen vorteilhaft, dessen Herd einen
runden und nicht (wie beim normalen Schwebeschmelzofen)
einen kastenförmigen Querschnitt hat. Mit einem Herd in
Form eines kleinen, liegenden Zylinders kann in diesem
Falle deshalb gearbeitet werden, weil sich eine Schmelze-
Verweilzeit erübrigt und man mit hoher Gasströmungsgeschwindigkeit,
z. B. von 10 bis 20 m/s, arbeiten kann, wodurch
sich die mechanische Staubmenge erfahrungsgemäß
verringert.
Im folgenden wird die Erfindung durch Beispiele erläutert.
Die Analyse des Bleikonzentrats lautet:
%
Pb43,0
Cu 1,5
Fe 5,0
Zn 3,9
S12,3
Sb 0,2
SiO₂16,9
CaO 3,2
MgO 6,1
In den Reaktionsschacht der Ofenanlage werden eingetragen:
- Konzentrat3000 kg/h
- Butan91 kg/h
- Sauerstoff612 Nm³/h
- Flugstaub1818 kg/h
- Kalk als Flußmittel
Die Schachttemperatur beträgt 1600 K. Im Schacht entstehen
Gase in einer Menge von 821 Nm³/h mit folgender Zusammensetzung:
%
- SO₂47,5
- CO₂17,1
- H₂O21,4
- N₂ 0,4
- PbO13,6
Im Herd werden zur Kompensation der Wärmeverluste 51 kg/h
Butan verbrannt, so daß die Gasmenge im Steigschacht
997 Nm³/h beträgt. Ihre Zusammensetzung ist wie folgt:
%
- SO₂39,1
- CO₂21,9
- H₂O27,4
- N₂ 0,4
- PbO11,2
Mit Abkühlung der Gase reagieren das gasförmige und das vom
Gasstrom mitgerissene (mechanischer Staub) PbO mit SO₂
unter Bildung von Sulfat und Sulfid (1).
(1) 4 PbO + 4 SO₂ → 3 PbSO₄ + PbS
Der größte Teil der Stäube (1818 kg/h) bildet sich also
über die Gasphase. Die Gasphase kann bei einer Temperatur
von 1600 K maximal 14,3% PbO enthalten (Barin & Knocke:
Thermochemical properties of inorganic substances). Die abgekühlten
Stäube enthalten
PbSO₄77,9%
PbS20,5%,
welche in die Ofenanlage zurückgebracht werden.
Es wird das gleiche Konzentrat wie in Beispiel 1 verarbeitet.
In den Reaktionsschacht werden eingetragen:
- Konzentrat3000 kg/h
- Butan35 kg/h
- Sauerstoff472 Nm³/h
- Flugstaub271 kg/h
- Kalk als Flußmittel
Schachttemperatur 1600 K.
Gasbildung im Schacht 460 Nm³/h mit folgender Zusammensetzung:
Gasbildung im Schacht 460 Nm³/h mit folgender Zusammensetzung:
%
- SO₂58,5
- CO₂11,9
- H₂O14,8
- N₂ 0,5
- PbO14,3
Im Herd werden zur Kompensation der Wärmeverluste 51 kg/h
Butan verbrannt und zur Bildung des gasförmigen Bleioxids
zu PbO · SiO₂ 177 kg/h Bindemittel (1) eingesetzt. Der
Dampfdruck des Bleioxids oberhalb von PbO · SiO₂ bei 1600 K
beträgt 0,029 bar. Nach Ablauf der Umsetzung hat die Gasphase
im Steigrohr (1600 K) bei 588 Nm³/h folgende Zusammensetzung:
%
- SO₂45,7
- CO₂22,6
- H₂O28,2
- N₂ 0,5
- PbO 3,0
- PbO-Staub11,8 kg/h
Im Abscheider fließt das als Silicat gebundene PbO als
Schmelze zurück in den Ofen. Das PbO, das den Abscheider
passiert (im Gas 3% und als Schmelze 11,8 kg/h), bildet
beim Abkühlen wie im Beispiel 1 Sulfate und Sulfide, die
als Flugstaub in den Reaktionsschacht zurückgeführt
werden.
Es wird das gleiche Konzentrat wie in Beispiel 1 verarbeitet.
In den Reaktionsschacht werden eingetragen:
- Konzentrat3000 kg/h
- Butan21 kg/h
- Sauerstoff436 Nm³/h
- Flugstaub61 kg/h
- Kalk als Flußmittel
Schachttemperatur 1600 K.
Gasbildung im Schacht 382 Nm³/h mit folgender Zusammensetzung:
Gasbildung im Schacht 382 Nm³/h mit folgender Zusammensetzung:
%
- SO₂65,9
- CO₂ 8,5
- H₂O10,7
- N₂ 0,6
- PbO14,3
Im Herd werden 51 kg/h Butan verbrannt und zur Bindung des
gasförmigen Bleioxids zu PbO · SiO₂ 177 kg/h Bindemittel (1)
eingesetzt. Die Gase werden auf 1400 K gekühlt, wo der
Bleioxid-Dampfdruck oberhalb von PbO · SiO₂ 0,0022 atm
beträgt. Nach erfolgter Umsetzung hat die Gasphase im
Steigrohr bei 505 Nm³/h folgende Zusammensetzung:
%
- SO₂49,9
- CO₂21,9
- H₂O27,4
- N₂ 0,6
- PbO 0,23
- PbO-Staub12,5 kg/h
Im Kegelabscheider fließt das als Silicat gebundene PbO
zurück in den Ofen. Das PbO, das den Abscheider passiert
(im Gas 0,23% und als Schmelze 12,5 kg/h), bildet beim
Abkühlen analog Beispiel 1 Sulfate und Sulfide, die als
Flugstaub in den Reaktionsschacht zurückgeführt werden.
Es seien die Reaktionen
(1) PbO(g) + SiO₂(s) → PbO · SiO₂(1)
(2)2 PbO(g) + SiO₂(s) → 2 PbO · SiO₂(1)
(2)2 PbO(g) + SiO₂(s) → 2 PbO · SiO₂(1)
bei den Temperaturen 1600, 1500 und 1400 K betrachtet.
Aus den Reaktionsgleichungen (1) und (2) kann man mit
Hilfe von Δ G den Partialdruck von PbO(g) oberhalb des
Silicats berechnen:
Unter der Annahme, daß sich das SiO₂ nicht im Bleiglas
löst, erhält man:
A) Oberhalb der PbO-Schmelze
B) Oberhalb der PbO · SiO₂-Schmelze
C) Oberhalb der 2 PbO · SiO₂-Schmelze
B) Oberhalb der PbO · SiO₂-Schmelze
C) Oberhalb der 2 PbO · SiO₂-Schmelze
Claims (4)
1. Verfahren zum Gewinnen von Blei, bei dem sulfidisches
Bleikonzentrat, Schlackenbildner und Luft oder mit Sauerstoff
angereicherte Luft in den oberen Teil einer Schwebereduktionszone
eines Schwebeschmelzofens zur Bildung einer
Suspension und zur Oxidation des Bleis zu Bleioxid eingetragen,
die Schmelze aus dem Herd des Schwebeschmelzofens,
der ein Steigrohr mit einer Steigströmungszone aufweist,
abgezogen und in einer Reduktionszone zur Gewinnung von
Rohblei reduziert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß eine solche Menge eines
silicatreichen Schlackenbildners in den oberen Teil der
Schwebereduktionszone zugeführt wird, daß das gesamte
Bleioxid mit dem Schlackenbildner unter Bildung von
Bleisilicat reagiert, daß zusätzlicher Schlackenbildner
dem Herd und/oder der Steigströmungszone in einer
solchen Menge zugeführt wird, daß das im Gas enthaltene
gasförmige Bleioxid fortlaufend in schmelzflüssige oder
feste Bleisilicate übergeht und die Strömungsgeschwindigkeit
des Gases in dem Herd mindestens 10 bis 20 m/s
beträgt, und daß die gesamte Schmelze in Silicatform vom
Herd einem Reduktionsofen zugeführt wird, in dem das
Bleisilicat reduziert und das Rohblei gewonnen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß als schlackenbildendes
Material eine bei der Bleisilicatreduktion und
der Rohbleiabtrennung angefallene bleiarme silicatreiche
Schlacke dient, die als Schmelze oder als
feinkörniger Feststoff eingesetzt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß als schlackenbildendes
Material feinkörniger Quarzsand eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Temperatur der
Suspension auf wenigstens 1373 K, vorzugsweise höchstens
1873 K, und der Sauerstoffdruck auf mehr als 4,90 · 10-10 bar,
vorzugsweise mehr als 5,88 · 10-6 bar, eingestellt
wird.
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
FI801214A FI65807C (fi) | 1980-04-16 | 1980-04-16 | Foerfarande och anordning foer aotervinning av bly ur ett sulfidkoncentrat |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3115502C2 true DE3115502C2 (de) | 1987-12-10 |
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