DE3131898C2

DE3131898C2 - Verfahren zur Gewinnung von Zink und Blei aus bei metallurgischen Raffinationsöfen anfallenden Stäuben

Info

Publication number: DE3131898C2
Application number: DE3131898A
Authority: DE
Inventors: Yoshiro Himeji Hyogo Suzawa; Hisashi Himeji City Hyogo Watanabe; Kazuharu Tokio/Tokyo Yatsunami
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1980-08-13
Filing date: 1981-08-12
Publication date: 1986-03-13
Also published as: US4396424A; JPS5735644A; JPS5744737B2; DE3131898A1; CA1169662A

Abstract

Bei dem Verfahren zur Rückgewinnung nützlicher Metalle aus dem Abfallstaub eines Hüttenofens wird dieser Staub, der Ferrioxid (Fe ↓2O ↓3), Zinkoxid (ZnO) und Bleioxid (PbO) enthält, zusammen mit einem körnigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel in einen Drehofen (1) eingebracht und in diesem in Richtung auf den Ausgang bewegt. Der Drehofen (1) enthält eine Zone mit reduzierender Atmosphäre im Eingangsbereich und eine Zone mit oxidierender Atmosphäre im Ausgangsbereich, deren Temperatur durch einen Brenner (5) zusätzlich erhöht wird. Das im Staub enthaltene Zinkoxid und Bleioxid wird mittels des Reduktionsmittels verdampft, wobei Zink und Blei abgeschieden werden. Die Menge des eingebrachten Reduktionsmittels wird dabei so bemessen, daß sie ausreicht zur Reduzierung des im Staub enthaltenen Ferrioxids (Fe ↓2O ↓3) zu Ferrooxid (FeO), weiterhin zur Reduktion des Zinkoxids und Bleioxids und daß noch eine bestimmte Menge als Wärmequelle zur Beschleunigung der Reduktionsvorgänge zur Verfügung steht.

Description

iV 1) Die Menge des Reduktionsmittels und Brennstoffs entspricht der Menge, welche zur Reduktion des

£ IO Ferrioxids zu Ferrooxid und des Zink- und Bleioxids zu Zink und Blei sowie zur Erzeugung der hierzu

0 erforderlichen Reduktionswärme notwendig ist;

'J; 2) Der Drehrohrofen weist eine Zone mit reduzierender und eine solche mit oxidierender Atmosphäre

,'ΐ auf, wobei die Oxidationszone den Schlackeaustragsbereich umfaßt und die Temperatur in dieser Zone

p mit Hilfe mindestens eines Brenners erhöht v-ird;

<X 15 3) die durch Reduktion entstehenden Metalle Zinic und Blei werden verdampft, in der Oxidationszone

Vi unter gleichzeitiger Rückgewinnung von Wärme zu Zink- und Bleioxid reoxidiert und zusammen mit

£■; den im Drehrohrofen gebildeten Abgasen aus dem Eintragsbereich des Drehrohrofens ausgebracht und

« gesammelt;

Il 4) die Reduktionszone umfaßt etwa ²A der gesamten Ofenlänge;

fS 20 5) die Temperatur im Ofen wird durch die eingebrachte Reduktionsmittel- und Brennstoffmenge, durch

ψ das Verhältnis von Koks zu Kohle im Reduktionsmittel und Brennstoff, durch Veränderung des

ag Ofendruckes und in der Oxidationszone durch den oder die in der Stirnwand des Schlackeaustrags

p angeordneten Brenner unter Reoxidation des FeO zu Fe3U4 und Fe₂O3 als weitere Wärmequelle derart

§S eingestellt und geregelt, daß die Temperatur in der Ofenatmosphäre

|| a) in dem Bereich, der vom Eintrag bis zu etwa einem Drittel der Ofenlänge reicht, unter 700° C in

p. reduzierender Atmosphäre bleibt;

JJ b) in dem anschließenden Bereich, der etwa das zweite Drittel der Ofenlänge umfaßt, auf 700

gf bis 900° C unter reduzierender Atmosphäre ansteigt;

jt 30 c) in dem letzten, die Oxidationszone einschließenden Dritte! rasch weiter bis auf mindestens

£j ' 200° C ansteigt, wobei das erreichte Temperaturmaximum nahe des Ofenaustrags liegt.

|l 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Brenner in Richtung auf

Bl das Innere des Drehrohrofers horizontal bewegt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Zink und Blei aus bei metallurgischen Raffinations-

40 öfen anfallenden Ferrioxid (Fe₂Oj), Zinkoxid (ZnO) und Bleioxid (PbO) enthaltenden Stäuben in einem direkt beheizten, im Gegenstrom betriebenen Drehrohrofen, bei dem der granulierte Staub mit körniger, koks- und gashaltiger Kohle als Reduktionsmittel und Brennstoff in den Drehrohrofen eingegeben und durch diesen hindurchtransportiert wird.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-AS 10 76156 bekannt, das ferner vorschlägt, zur Brennstoffersparnis das

45 im Aufgabegut enthaltene Zink zunächst zu reduzieren und zu verflüchtigen und anschließend im hinteren Teil des Ofens durch die zugesetzte Verbrennungsluft unter gleichzeitiger Rückgewinnung von Wärme wieder zu verbrennen und als hochzinkhaltigen Staub niederzuschlagen. Bei diesem Verfahren wird jedoch zur Erzielung hocheisenhaltiger nahezu zinkfreier Granalien bei etwa 1000° C gearbeitet.

Nach der DE-AS 1130602 erfolgt die Verflüchtigung von Zink und anderen verflüchtigungsfähigen Metallen

50 aus oxidischen Erzen, Schlacken und Zwischenprodukten unter Zuschlag von festen Reduktionsstoffen und Verwendung von gasförmigem Brennstoff im Drehrohrofen sowie unter verteilter Zuführung der Verbrennungsluft auf einen größeren Ofenbereich in der Weise, daß die Reduktion und Verflüchtigung unter Beheizung vom Austragsende des Ofens aus bei einer Temperatur unter 1150⁰C, vorzugsweise unter 1100⁰C, mit einer für die Reduktion der Eisenverbindungen in der Beschickung zu Eisen nicht ausreichenden Menge an Reduktions-

55 stoffen durchgeführt wird.

Bei der Herstellung von Stahl aus Stahlschrott einschließlich Schrott von galvanisierten Stahlblechen in einem Elektroofen liegt die Menge an Staub, der während der Reinigung produziert wird, zwischen 13 und 17 kg/t geschmolzenem Stahl, was eine riesige jährliche Produktionsmenge ergibt. Dieser Staub besitzt eine chemische Zusammensetzung gemäß folgender Tabelle 1.

Tabelle 1

Gew.-%

T. Fe Zn Pb Cd C Cl F Na

20 bis 40 10 bis 30 1 bis 6 0,1 bis 0,5 0,5 bis 1,5 2 bis 5 0.3 bis 1.0 1 bis 4 0.5 bis 3.0

Wie in Tabelle 1 gezeigt, enthält der Staub neben Eisen auch Zink und Blei in Form von Oxiden in großen Mengen, und dieser Staub wurde beinahe als Abfall verworfen. Den Staub mit der oben erwähnten chemischen Zusammensetzung zu verwerfen, ist jedoch sehr unökonomisch. Da außerdem die oben erwähnten Metalle andererseits giftige Substanzen sind, ist die Verwerfung des Staubes mit der oben erwähnten chemischen Zusammensetzung ein ernstes Problem der Umweltbeeinflussung.

Aus diesen Gründen wurden Untersuchungen durchgeführt, um ein Verfahren zur Gewinnung solcher Metalle, wie Zink und Blei, aus einem Staub (einer Schlacke) zu finden, der Ferrioxid, Zinkoxid und Bleioxid enthält, und als Ergebnis wurde der Reduktion-Verdampfungsprozeß mittels Drehrohrofen als verhältnismäßig leichte Methode industriell eingeführt.

Ein derartiges Verfahren zur Behandlung von aus einem Stahlofen ausgetragenem Staub ist aus der japanisehen Patentanmeldung, vorläufige Veröffentlichung Nr. 52111/74 vom 21. Mai 1974, bekannt, das folgende Verfahrensschritte enthält:

Einbringen des Staubes zusammen mit einem festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel in einem Drehrohrofen, Reduktion des im Staub enthaltenen Zinkoxids und Bleioxids durch Erhitzen, um Zink und Blei abzutrennen;

Ausbringen des Zinks und Bleis aus dem Drehrohrofen zusammen mit im Drehrohrofen erzeugten Abgasen;

eine erste Behandlung mit einer Gewinnung von Eisenpulver durch magnetische Trennung von reduziertes Eisen enthaltender Schlacke nach der Gewinnung von Zink und Blei; dann eine zweite Behandlung einschließlich einer Wiedereinbringung nicht-magnetische- Substanzen, die während der erwähnten ersten Behandlung gewönnen wurden, in den Drehrohrofen und Gewinnung von in den erwähnten nicht-magnetischen Substanz;n enthaltenem Zink und Blei; Gewinnung nicht-magnetischer Substanzen, die prinzipiell während der erwähnten zweiten Behandlung gewonnene Kohle enthalten;

und dann Verwendung der erwähnten nicht-magnetischen Substanzen, die derart gewonnen wurden, als reduzierendes Mittel.

Dieser Stand der Technik bringt jedoch folgende Probleme mit sich:

1) Die Ausbeute der Metalle aus dem Staub ist niedrig.

2) Als Ergebnis der niedrigen Ausbeute der Metalle aus Staub wird ein festes kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel in einer Menge von 25 bis 30 Gew.-% des Staubes benötigt, und die industrielle Verarbeitung des Staubes in großer Menge erfordert einen großräumigen Drehrohrofen.

3) Deshalb werden hohe Betriebs- und Installationskosten zur Gewinnung der Metalle aus dem Staub benötigt.

Unter solchen Umständen besteht sin starkes Bedürfnis für die Entwicklung eines Verfahrens zur wirksamen Gewinnung solcher Metalle, wie Zink und Blei, aus einem Staub, der Ferrioxid, Zinkoxid und Bleioxid enthält, ausgebracht aus einem metallurgischen Raffinationsofen, und zwar nach einem Verfahren, das nur niedrige Betriebskosten erfordert.

Aufgaue der Erfindung ist es, ein Verfahren zur leistungsfähigen Gewinnung von Zink und Blei aus einem Ferrioxid, Zinkoxid und Bleioxid enthaltenden Staub aus ei-.em metallurgischen Raffinationsofen zu schaffen, das nur niedrige Betriebs- und Installationskosten erfordert, weniger Reduktionsmittel benötigt, mit kürzeren Drehrohrofen auskommt und die Gefahr von Ansätzen behebt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausfiihrungsbeispielen anhand der Zeichnungen näner erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Temperaturverteiiung in dem Drehrohrofen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren u/id beim Stand der Technik (JA-OS Nr. 52 111/74) und

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch einen Abschnitt in der Nähe des Austrags des bei dem erfindu.igsgemäßen Verfahren verwendeten Drehrohrofens.

Unter dem oben erwähnten Gesichtspunkt wurden ausführliche Untersuchungen mit der Absicht durchgeführt, ein Verfahren zur wirksamen Gewinnung der Metalle Zink und Blei aus einem Ferrioxid, Zinkoxid und Bleioxid enthaltenden Staub, der von einem metallurgischen Raffip?tionsofen ausgetragen wurde, zu entwickeln, welches nur geringe Betriebs- und Installationskosten erfordert. Das körnige, kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel zum Eintrag in einen Drehrohrofen wird bei dem herkömmlichen Verfahren in einer Menge verwendet, die gleich ist der Gesamtmenge, die sich aus der zur Reduktion von im Staub enthaltenem Zinkoxid und Bleioxid notwendigen Menge, der zur Reduktion von in dem Staub enthaltenem Ferrioxid zu metallischem Eisen (Fe) notwendigen Menge und der als Wärmequelle für den Reduktionsprozeß notwendigen Menge ergibt, und im Ergebnis erreicht die Menge des eingebrachten körnigen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels einen Wert in der Größenordnung von 25 bis 30 Gew.-% des Staubes und bringt auf diese Weise eine Erhönung der Betriebskosten und eine Verminderung der Wirksamkeit der Staubverarbeitung mit sich.

Weitere Untersuchungen wurden unter Beachtung dieses Punktes durchgeführt, und zwar bezüglich der Menge des eingebrachten körnigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels ui:J im Hinblick auf die Temperatur im Drehrohrofen zur wirksamen Reduktion von in djm Staub enthaltenem Zinkoxid und Bleioxid.

Im Ergebnis wurde gefunden, daß es möglich ist, in dem Staub enthaltenes Zinkoxid und Bleioxid wirksam zu reduzieren und derart reduzierte Metalle zu gewinnen, indem man das körnige, kohlenstoffhaltige Reduktions-

mittel zur Reduktion von indem Staub enthaltenem Ferrioxid in einer Menge verwendet, wie sie zur Reduktion von Ferrioxid zu Ferrooxid, zur Reoxidation von Ferrooxid zu Magnetit und Ferrioxid in der Zone mit oxidierender Atmosphäre am Austrag des Drehrohrofens notwendig ist, und indem man die Temperatur in dem Abschnitt in der Nahe des Austrags des Drehrohrofens durch Nutzung der auf diese Weise erzeugten Reoxidationswarme rasch erhöht.

Nunmehr wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung für ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Fig. 1 bedeutet das Bezugszeichen 1 einen Drehrohrofen mit einem Eintrag la zur Staubeintragung an seinem einen Ende und einem Austrag \b zur Schlackenaustragung an seinem anderen Ende; mit 2 ist ein •.ο Eintragsabzug bezeichnet, der neben dem Eintrag Io des Drehrohrofens 1 installiert ist; 3 bedeutet einen Austragsabzug, der neben dem Austrag Indes Drehrohrofens installiert ist; 4 bezeichnet eine Staubeinfüllrinne, die in dem Eintragsabzug 2 vorgesehen ist; 5 bedeutet einen Brenner, der in Richtung auf das Innere des Drehrohrofens 1 im Abschnitt des Austrags Ib horizontal beweglich vorgesehen ist, um die Temperatur des Abschnittes am Austrag \b\m Drehrohrofen zu erhöhen; 6 bedeutet einen Kanal, der mit dem Eintragsabzug 2 !5 zum Abführen von in dem Drehrohrofen 1 erzeugten Abgasen verbunden ist; 7 bezeichnet eine Kammer zur Rückgewinnung von grobkörnigem Staub, der in den Abgasen enthalten ist; mit 8 ist ein Zyklon zur Abscheidung und Rückgewinnung von in den Abgasen enthaltenem feinem Staub bezeichnete bedeutet einen Staubsammler vom Beutelfiltertyp zum Abtrennen und Rückgewinnen von feinem Staub, der durch die Kammer 7 und den Zyklon 8 nicht abgetrennt und ruckgewonnen wurde; 10 bezeichnet ein Gebläse, 11 ist ein Kamin und 12 ist ein Transportmechanismus, wie Transportpfannen für den Staub, der jeweils in dem Eintragsabzug 2, in der Kammer 7, im Zyklon 8 bzw. in dem beutelfilterartigen Staubsammler 9 gesammelt wurde; 13 bedeutet eine Grube zur Aufnahme und zur Entnahme des durch den Transportmechanismus 12geförderten Staubes; 14 ist eine Rinne, die im Austragsabzug 3 zum Austrag von Schlacke installiert ist, und 15 bedeutet einen rotierenden Kühler zur Kühlung der Schlacke.

rs Das Innere des Drehrohrofens 1 enthält eine Zone mit reduzierender Atmosphäre, die den größeren Teil seines Inneren einschließlich des Abschnitts am Eintrag la einnimmt, und eine Zone mit oxidierender Atmosphäre, die den Abschnitt am Austrag \b einschließt. Um den Anteil nahe dem Austrag \b des Drehrohrofens zu einer Zone mit oxidierender Atmosphäre zu machen, genügt es. Luft in ausreichender Menge durch den Austrag \b in den Drehrohrofen eintreten zu lassen, und zwar durch Regelung des Drucks im Drehrohrofen 1 3' durch Öffnen einer im Gebläse 10 angeordneten Druckregelklappe (nicht dargestellt).

Der zu verarbeitende Staub wird zusammen mit einem körnigen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel in den Drehrohrofen 1 vom Eintrag la her durch die im Eintragsabzug 2 angeordnete Rinne 4 in den Drehrohrofen eingebracht und dann durch sein Inneres in der durch den Pfeil 16 angedeuteten Richtung nach Maßgabe der Rotation des Drehrohrofens 1 zum Austrag Xb hin bewegt. Der in den Drehrohrofen 1 einzutragende Staub sollte ^;? vorzugsweise vorher in Partikel mit einer Größe von 4 bis 20 mm Durchmesser mit einer Maschine granuliert und zu Staubkügelchen mit einem vorgegebenen Durchmesser getrocknet werden. Das in den Drehrohrofen 1 zur Reduktion des Stsiibes sinzutr2°snd2 körni°s kohisristoffhsit^s Reduktionsmittel enthält Keks und hochreaktive Kohle mit einem Gehalt an hochfiüchtigem Material in einem vorgegebenen Verhältnis. Das körnige, kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel wird in einer Menge in den Drehrohrofen eingegeben, welche gleich ist der -o Gesamtmenge, die sich aus der zur Reduktion von in dem Staub enthaltenem Ferrioxid (Fe₂Oj) zu Ferrooxid (FeO) notwendigen Menge, der zur Reduktion von Zinkoxid und Bleioxid notwendigen Menge und der als Wärmequelle für die oben erwähnte Reduktion notwendigen Menge ergibt. Die oben erwähnte Menge, die als Wärmequelle fur die Reduktion notwendig ist, entspricht der Gesamtmenge, die sich aus der zur Reduktion von Ferrioxid (Fe_:0 ) zu Ferrooxid (FeO) notwendigen Menge und der zur Reduktion von Zinkoxid und Bleioxid -■ notwendigen Menge zusammensetzt.

F i g. 2 ist ein Diagramm zur Darstellung der Temperaturverteilung der Atmosphäre in einem Drehrohrofen, der beispielsweise eine Länge von 24 m hat. In Fig. 2 bezeichnet der Abschnitt »a« jeweils eine Zone mit reduzierender Atmosphäre, und der Abschnitt »b« jeweils eine Zone mit oxidierender Atmosphäre. Auf der Abszisse ist die Ofenlänge vom Eintrag la des Drehrohrofens 1, und auf der Ordinate die Temperatur der Atmosphäre im Drehrohrofen aufgetragen. 7], 73, 7], Ti und 7s, die entlang der Abszisse markiert sind, S'nd Temperaturmeipositionen.

Bei der Erfindung wird die Atmosphärentemperatur im Drehrohrofen 1, wie mit der ausgezogenen Kurve in Fig. 2 dargestellt, auf einer Temperatur unter 700° C für die Zone mit reduzierender Atmosphäre gehalten, v. eiche etwa Vs der Gesamtlänge des Drehrohrofens von seinem Eintrag labis zum Punkt A umfaßt, und sie wird auf einer Temperatur im Bereich von 700 bis 900° C für die Zone mit reduzierender Atmosphäre gehalten. welche etwa das zweite Drittel der Gesamtlänge des Drehrohrofens 1 vom Punkt A bis zum Punkt B umfaßt. Die Atmosphärentemperatur im Drehrohrofen 1 wird in dem Abschnitt vom Punkt B bis zum Punkt C in der Zone mit oxidierender Atmosphäre nahe dem Austrag 1* rasch auf eine Temperatur von mindestens 1200° C erhöht.

Vi Der Staub wird zusammen mit dem körnigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel in den Drehrohrofen 1 mit der oben erwähnten Atmosphärentemperatur vom Eintrag la her eingetragen und in Richtung auf seinen Austrag \b bewegt. In der Zone mit reduzierender Atmosphäre, die bis zu dem oben erwähnten Punkt A reicht, wird in dem Staub enthaltenes Ferrioxid (Fe2O3) zu Magnetit (Fe3Ü4) reduziert, und in der Zone mit reduzierender Atmosphäre, welche vom Punkt A zum Punkt B reicht, wird der Magnetit (Fe₃O₄) zu Ferrooxid (FeOi reduziert. Dann werden in der Zone mit reduzierender Atmosphäre vom Punkt B bis zum erwähnten Punkt C wo die Temperatur rasch ansteigt, Zinkoxid (ZnO) und Bleioxid (PbO) aktiv reduziert und verdampft. Zink und Blei, die so vom Staub getrennt wurden, werden durch den im Drehrohrofen vorhandenen Sauerstoff zu Zinkoxid und Bleioxid reoxidiert. Zinkoxid und Bleioxid werden zusammen mit im Drehrohrofen

1 produzierten und in Richtung des Pfeiles 17 fließenden Abgasen am Eintrag lr/des Drehrohrofens 1 ausgetragen.

Die Zinkoxid und Bleioxid enthaltenden Abgase, welche aus dem Eintrag la des Drehrohrofens 1 ausgetragen wurden, werden durch einen Kanal 6, der im Eintragsabzug 2 angeordnet ist, nacheinander von der Kammer 7 zum Zyklon 8 und zu dem beutelfilterartigen Staubsammler 9 gefördert, und sie werden nach Gewinnen von Zinkoxid und Bleioxid mittels der oben erwähnten Kammer 7, und dem Zyklon 8 und dem beutelfilterartigen Staubkollektor 9 über den Kamin 11 in die freie Luft ausgebracht. Das auf diese Weise gewonnene Zinkoxid und Βίς'-oxid werden über einen Transportmechanismus 12 nach außen gefördert.

Das in dem Staub auf dem Weg bis zu dem oben erwähnten Punkt B reduzierte Ferrooxid (FeO) wird in der Zone mit oxidierender Atmosphäre zu Magnetit (Fe.iO^ und Ferrioxid (FejOj) reoxidiert, so in Form von Eisenoxid enthaltender Schlacke zusammen mit anderen Rückständen im Staub aus dem Austrag \b in den Austragsabzug 3 ausgebracht und dann, nach Abkühlung auf eine vorgegebene Temperatur im Rotationskühler 15, nach außen gefördert.

In Fig. 2 gibt die gestrichelte Kurve den Temperaturverlauf in der Atmosphäre eines Drehrohrofens beim Reduktions-Verdampfungsprozeß gemäß der JA-OS Nr. 52 111/74 in der Zone (b) mit oxidierender Atmosphäre (etwa die ersten zwei Fünftel vom Eintragsende her) und der sich anschließenden Zone (a) mit reduzierender Atmosphäre bis zum Austrag wieder. Wie sich aus dem Vergleich mit diesem herkömmlichen Temperaturverlauf augenfällig ergibt, wird die Atmosphärentemperatur im Drehrohrofen bei der Erfindung in der Zone mit redigierender Atmosphäre, welche etwa h der Gesamtlänge des Drehrohrofens vom Eintrag lades Drehrohrofens bis zum Punkt B einnimmt, auf einer relativ niedrigen Temperatur b^;s zu 900° C gehalten, und sie wird vom 2C Punkt B bis zum Punkt C in der Zone mit oxidierender Atmosphäre nahe dem Austrag \b rasch auf eine Temperatur von mindestens 1200° C erhöht. Deshalb werden in dem Staub enthaltenes Zinkoxid und Bleioxid in der Zone mit reduzierender Atmosphäre mit relativ niedriger Temperatur, welche sich bis zum Punkt B erstreckt, nicht reduziert, sondern sie werden in der Zone mit reduzierender Atmosphäre vom Punkt B bis zum Punkt C. wo die Temperatur rasch ansteigt, äußerst wirksam reduziert.

Konkrete Maßnahmen zur Erreichung des oben erwähnten Temperaturverlaufs der Atmosphäre im Drehrohrofen 1 im Rahmen der Erfindung werden später beschrieben. Die Temperatur in der Zone mit oxidierender Atmosphäre nahe dem Austrag \b des Drehrohrofens 1 steigt auf mindestens 1200⁰C, da Ferrooxid zu Magnetit und Ferrioxid reoxidiert wird und das Reduktionsmittel als Wärmequelle verbrannt wird. Das erhöht die Temperatur in dem Abschnitt der Zone mit reduzierender Atmosphäre, welcher nahe der Zone mit oxidi render Atmosphäre liegt, und beschleunigt so die Reduktion von Zinkoxid und Bleioxid in dem Abschnitt der Zone mit reduzierender Atmosphäre, welcher nahe der Zone mit oxidierender Atmosphäre liegt.

Es ist möglich, die Metalle Zink und Blei aus dem Staub durch die Verwendung einer kleineren Menge von körnigem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel und eines Drehrohrofens 1 mit kürzerer Länge zu gewinnen, als diese von jeher beim herkömmlichen Verfahren verwendet wurden. Außerdem gelangt durch das Erreichen einer hohen Temperatur von mindestens 1200° C nahe dem Austrag Ib des Drehrohrofens ein Ansatz, falls ein solcher an der Innenwand nahe dem Austrag \b auftritt, unmittelbar in halbgeschmolzenen Zustand und schmilzt zusammen. Solch ein Ansatz wächst deshalb niemals in größerem Maße an.

Fig. 3 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung des Abschnitts des Drehrohrofens 1 nahe seinem Austrag \b. Gemäß Fig. 3 ist der Brenner 5 horizontal in Richtung auf das Innere des Drehrohrofens 1 im Abschnitt des Austrags \b des Drehrohrofens 1 zur Erhöhung der Temperatur der Zone mit oxidierender Atmosphäre beweglich angeordnet, wodurch, wie durch die gestrichelten Linien gezeigt, es möglich ist, die Position des Punktes C, welcher gemäß Fig. 2 die höchste Temperatur in der Zone mit oxidierender Atmosphäre bedeutet, zu steuern. Wenn ein ungewöhnlicher Ansatz nahe dem Austrag \b auftritt, ist es möglich, einen solchen Ansatz zu schmelzen und zu beseitigen, indem man den Brenner 5 so verschiebt, daß die Spitze des Brenners 5 an die Stelle des Ansatzes gelangt.

Um den oben erwähnten Temperaturverlauf in der Atmosphäre des Drehrohrofens zu erreichen, wird die Temperatur in Längsrichtung des Drehrohrofens 1 durch Temperaturmeßfühler gemessen, welche an vorgegebenen Positionen 7], 73, Ti, Ta und Ts angeordnet sind, und die Temperatur im Drehrohrofen 1 wird in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem so gemessenen Temperaturwert und dem vorgegebenen Temperaturstandardwert für die einzelnen vorgeschriebenen Positionen gesteuert. Ein Beispiel für die Maßnahmen zur Steuerung der Temperatur ist nachfolgend beschrieben.

(1) Steuerung in Abhängigkeit vom Druck im Drehrohrofen:

Die Luftmenge, die durch den Austrag Xb in den Drehrohrofen gelangt, wird durch Einstellen des Druckes im Drehrohrofen 1 durch Öffnen der Druckeinstellklappe (nicht dargestellt), welche im Gebläse 10 angeordnet ist, gesteuert, und so wird die Reoxidation von Ferrooxid in der Zone mit oxidierender Atmosphäre und die f|

Verbrennung des körnigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels als Wärmequelle gesteuert. Genauer gesagt, wird die Temperatur im Drehrohrofen 1 durch Verringerung des Druckes darin erhöht und durch Erhöhung des Druckes verringert.

(2) Steuerung mittels Brenner:

Die Temperatur in der Zone mit oxidierender Atmosphäre und die Position der Maximaltemperatur in der Zone mit oxidierender Atmosphäre werden durch die Steuerung der Menge an Brennstofföl und Luft, welche von dem im Austragsabzug 3 des Drehrohrofens angeordneten Brenner 5 in den Drehrohrofen eingespritzt werden, und durch Änderung, der Position der Spritze des Brenners 5 im Drehrohrofen 1 durch Horizontalbewegung des Brenners 5 gesteuert.

(?) Steuerung der Zufuhrmenge an körnigem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel:

Diese Verfahrensweise umfaßt die Steuerung der in den Drehrohrofen zusammen mit dem Staub einzubringenden Menge an körnigem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel, hergestellt durch Vermischen von Koks und hochreaktiver Kohle mit einem hohen Anteil an flüchtigem Material in einem vorgegebenen Verhältnis. Im einzelnen wird die Temperatur im Drehrohrofen 1 durch Erhöhung der Menge an eingebrachtem körnigem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel erhöht, und sie wird durch Verringern der Menge an eingebrachtem körnigem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel gesenkt.

ίο (4) Steuerung des Mischungsverhältnisses von Koks und Kohle

im körnigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel:

Dieses Verfahren umfaßt die Steuerung des Mischungsverhältnisses von Koks und hochreaktiver Kohle mit einem hohen Gehalt an flüchtigem Material in dem körnigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel, welches in den Drehrohrofen zusammen mit dem Staub eingebracht wird. Die Temperatur im Drehrohrofen 1 wird durch Erhöhung des oben erwähnten Mischungsanteils von Kohle erhöht, und sie wird durch Verringerung des erwähnten Mischungsanteils an Kohle gesenkt. So ist es durch Verwendung von Koks und Kohle in einem vorgegebenen Verhältnis als körniges, kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel möglich, die Temperatur im Drehrohrofen i geeignet zu steuern und so den Staub wirksam zu reduzieren.

Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels näher beschrieben.

Beispiel 1

Durch Granulieren von Staub der chemischen Zusammensetzung gemäß Tabelle 2 aus einem Elektro-Stahlofen zu Partikeln einer Größe von 10 mm Durchmesser und Trocknen dieser Partikel bei einer Temperatur von 200° C über 20 min wurden Körner mit einer Festigkeit von 147 N vorbereitet.

Tabelle 2

(Gew.-Vo)

Fe:Oi ZnO PbO CdO SiO₂ CaO Al₂O₃ MnO NaO F Cl Na K C

43,3 17,5 3,0 0,04 4,5 3,2 2,6 2,3 1,3 0,7 4,0 2,2 1,6 1,0

Als körniges, kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel wurde Koks und Kohle mit den Eigenschaften gemäß TaKgJJg 3 verwendet

Tabelle 3

Aschegehalt	Gehalt	Gehalt	Brennwert	Parti-clgröße,
(Gew.-/.\|	an flüchtigem	an festem	kJ/kg	Durchmesser
	Materia!	Kohlenstoff		(mm)
	(Gew.-%)	(Gew.-%)

Koks 11,23 3,16 85,61 30,145 4 bis 10

Kohle 13,88 44,65 41,47 27,424 bis zu 15

Der Staub in Form der oben erwähnten Körner und das körnige, kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel wurden in einen Drehrohrofen 1 mit einer Länge von 24 m und einem Gehäuseinnendurchmesser von 3,2 m, wie er in F i g. 1 gezeigt ist, von dessen Eintrag laher eingetragen. Der Staub wurde in einer Menge von 5,608 kg/h und das körnige, kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel in einer Menge von 656 kg/h eingetragen. In dem obigen körnigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel waren 425 kg/h an Koks (75,8 kg/t Staub) und 231 kg/h an Kohle (41,2 kg/t Staub) enthalten.

Aus dem Brenner 5, der im Abschnitt des Austrags 16 des Drehrohrofen 1 in Richtung auf dessen Inneres horizontal beweglich angeordnet war, wurde Kerosin in einer Menge von 36 kg/t Staub zusammen mit Luft in den Drehrohrofen 1 eingeblasen und verbrannt. Die Temperatur im Drehrohrofen 1 wurde mit Temperaturmeßfühlern an den Positionen T\, Ti, Tz, Ά und Ts entsprechend der Darstellung in Fig. 2 ermittelt und so gesteuert, daß der Temperaturverlauf, wie er in F i g. 2 gezeigt ist, durch die oben beschriebene Methode erreicht wurde.

Im Ergebnis wurde im Staub enthaltenes Ferrioxid in dem Abschnitt mit relativ niedriger Temperatur, der vom Eintrag la des Drehrohrofens 1 bis zum Punkt B bei etwa ²h der Gesamtlänge des Drehrohrofens 1 reicht, zu Ferrooxid reduziert. Dann wurden in dem Abschnitt von dem oben erwähnten Punkt B bis zum Punkt C in der Zone mit oxidierender Atmosphäre nahe dem AusUag Ib, wo die Temperatur rasch ansteigt, Zinkoxid und Bleioxid reduziert und durch Verdampfung vom Staub getrennt. Zink und Blei, so vom Staub getrennt, wurden aus dem Drehrohrofen zusammen mit in diesem produzierten Abgasen ausgetragen und durch die Kammer 7, den Zyklon 8 und den beutelfilterartigen Staubsammler 9 gewonnen.

In der Zone mit oxidierender Atmosphäre wurde nach Reöxidaiion des Fenooxids zu Magnetit und Ferrioxid und nach Erhöhung der Temperatur des Abschnitts der Zone mit reduzierender Atmosphäre, der neben der Zone nvt oxidierender Atmosphäre liegt, durch die hohe Oxidationswärme, die bei dieser Reoxidation freigesetzt wurde, am Austrag \b eisenoxidhaltige Schlacke zusammen mit anderen Rückständen ausgetragen. Die Menge an aufgearbeitetem Staub, der Zinkoxid und Bleioxid enthielt, betrug 1480 kg/h und die Menge an Schlacke betrug 3 650 kg/h. Die Tabelle 4 zeigt die chemische Zusammensetzung des aufgearbeiteten Staubes, der Zinkoxid und Bleioxid enthielt, und die Tabelle 5 gibt die chemische Zusammensetzung der ausgebrachten Schlacke wieder.

Tabelle 4	Fe₂O₃	ZnO	PbO	CdO	F	Cl	Na	K	C	K	C
(Gew.-¹¹/,,) FeO	3,98	51,7	9,1	0,14	0,6	12,0	1,0	0,2	0,9	0,2	0,9
0,08
Tabelle 5	(Gew.-vii) FeO I-eiOj ZnO	PbO SiO₂	CaO	Al₃OjI MnO	MgO F	Cl Na		S	P Cu
	32,5 32,"	0,5 8,6	4,9	3,4 5,1	2,5 0,7	0,8 2,0		0,6	0,17 0,12
' 2,5

Die Menge an festem Kohlenstoff in dem körnigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel, das in dem Beispiel verwendet wurde, und der Verbrauch an diesem festen Kohlenstoff für die einzelnen Reduktionsreaktionen sowie als Wärmequelle war folgendermaßen:

(1) Menge an festem Kohlenstoff im körnigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel:

a) Koks:

Menge der Charge: 425 kg/h

Menge an festem Kohlenstoff 425 kg/h x 85,61% = 363,8 kg/h,

wobei der Prozentsatz von 85,61% in der Gleichung den Gehalt an festem Kohlenstoffin Koks bedeutet.

b) Kohle:

Menge der Charge: 231 kg/h

Menge an festem Kohlenstoff": 231 kg/!, x 41,47% = 95,8 kg/h, _4Q

wobei der Prozentsatz von 41,47°' der Gleichung den Gehalt an festem Kohlenstoff in Kohle bezeichnet.

c) Gesamtmenge an festem Kohlenstoff:

(2) Verbrauch an festem Kohlenstoff:

a) Mengenverbrauch zur Reduktion von Ferrioxid:

b) Mengenverbrauch zur Reduktion von Zinkoxid:

c) Mengenverbrauch zur Reduktion von Bleioxid:

d) Mengenverbrauch zur Reduktion von Cadmiumoxid:

e) Mengenverbrauch als Wärmequelle:

Die Tabelle 6 zeigt den Verbrauch an körnigem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel pro t Staub und die Menge von verarbeitetem Staub pro Tag und pro m³ an effektivem Volumen des Drehrohrofens bei der Methode nach der Erfindung und bei dem herkömmlichen Verfahren gemäß JA-OS Nr. 52 111/74.

Tabelle 6

——

Verbrauch an körnigem, Menge

kohlenstoffhaltigem an verarbeitetem

Reduktionsmittel (kg/t) Staub (t/Tag · m³)

Koks Kohle Gesamt

65

Verfahren nach der Erfindung 75,8 41,2 117,0 0,518

herkömmliches Verfahren 250 bis 300 - 250 bis 300 0.400

459,6	:.g/h	45	kg/h
	Kg/h
80,1	kg/h
140,6	kg/h
7,8	kg/h
0,2
230,9

Nach der erfindungsgemäßen Methode, wie oben beschrieben, ist es möglich, die Metalle Zink und Blei aus einem Staub, der während des Reinigungsprozesses in einem metallurgischen Raffinationsofen produziert wird, wirksam zu gewinnen, und zwar unter Verwendung von kömigem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel in einer Menge von weniger als der Hälfte gegenüber der beim ooen genannten herkömmlichen Verfahren benötigten Menge. Da außerdem die Menge an aufgearbeitetem Staub pro Tag und pro m³ Drehrohrofeninhalt auf das etwa l,3fache gegenüber der bei dem herkömmlichen Verfahren verarbeiteten Menge verbessert wurde, kann der Drehrohrofen eine kleinere Kapazität haben, was geringere Betriebs- und Installationskosten gegenüber denen beim herkömmlichen Verfahren erfordert, so daß sich industrielle Vorteile ergeben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

i?, Patentansprüche:

S 1. Verfahren zur Gewinnung von Zink und Blei aus bei metallurgischen Raifinationsöfen anfallenden,

ί| Ferrioxid (Fe₂Oj), Zinkoxid (ZnO) und Bleioxid (PbO) enthaltenden Stäuben in einem direkt beheizten,

p 5 im Gegenstrom betriebenen Drehrohrofen, bei dem der granulierte Staub mit körniger, koks- und

■3 gashaltiger Kohle als Reduktionsmittel und Brennstoff in den Drehrohrofen eingegeben und durch diesen

yi hindurchtransportiert wird, gekennzeichnet, durch folgende Maßnahmen: