DE3207026A1

DE3207026A1 - Verfahren zur konzentrierung oder gewinnung von nichteisenmetallen

Info

Publication number: DE3207026A1
Application number: DE19823207026
Authority: DE
Inventors: Gianluigi Roma D'Altilia
Original assignee: SAMIM AZIONARIA MINERO-METALLURGICA SpA Soc; Samim Azionaria Minero Metallurgica SpA Roma Soc; SAMIM SOC AZIONARIA MINERO MET
Current assignee: NUOVA SAMIM SpA MAILAND/MILANO IT
Priority date: 1981-03-13
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1982-09-16
Also published as: DE3207026C2; YU54482A; IT1137505B; SE462978B; FR2501723A1; CS235010B2; SE8201569L; BE892470A; DK99782A; NL8201028A; GR75875B; IE52611B1; IT8120343A0; GB2094772A; LU83997A1; IE820569L; GB2094772B

Description

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Z. I \J L.K3 DIPL.-1KG.; DIPL.r-WIRTSCH.-ING. RUPERT GOET2

1A-55 720 D-8000 MÜNCHEN

Anm.: SAMIMSOCIETAUZIONARIA schweigerstrassei

MINERO METALLURGICA S.p.A. telefon: (o8₉) 66loji

TELEGRAMM: PROTECTPATBNT TELEX: J 24 070

Beschreibung

Verfahren zur Konzentrierung oder Gewinnung von Nichteisenmetallen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anreicherung von Nichteisenmetallen wie Blei und Zink durch verflüchtigendes Abrösten bei entsprechender Temperatur eines Ausgangsmaterials in Form der Oxide oder Sulfide und eine hierfür geeignete Vorrichtung.

Das Ausgangsmaterial kann entweder primäres Rohmaterial wie Erze oder sekundäres Rohmaterial wie Flugstaub aus einem Stahlwerk, mineralische Rückstände und metallurgische Schlacken sein. Die wichtigsten bekannten Verfahren zur Gewinnung oder Konzentrierung von Nichteisenmetallen wie Blei und Zink werden im folgenden besprochen:

Das Verfahren in einem Ofen nach Waelz: Der Möller, der Zink (maximal 30 bis 35 901 Blei und andere Metalle in geringererem Anteil und Koks- oder Anthrazitstaub in einer Menge von 18 bis 25 Gew.-%

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enthält, wird einem üblichen Rotierofen aufgegeben, welcher 2 bis 4 ° gegen die Horizontale geneigt ist.

Die Metallgewinnung ist bei diesem Verfahren zufriedenstellend, Jedoch weist dieses verschiedene Nachteile auf, in erster Linie eine voluminöse Anlage, die sehr große Austauscherflächen erfordert für die großen Volumina^und Luft, so daß die fühlbare Wärme nur zum Teil wiedergewonnen werden kann.

Das "Zyklonofen-Verfahren" ist ein Verfahren, bei dem der Möller, d. h. Ausgangsmaterial im Gemisch mit Koksstaub, in einen zylindrischen Zyklonofen eingeführt wird, dem tangential vorgewärmte Luft zugeleitet wird. Die Verflüchtigung wird im nachgesckalteten Ofen vervollständigt, der im allgemeinen ein elektrischer Lichtbogenofen ist. In dem Lichtbogenofen sammeln sich die nicht flüchtigen Bestandteile und werden aus diesen getrennt als Schlacken abgezogen. Eine solche Anlage hat einen großen Energieverbrauch. Darüberhinaus muß der Möller vollständig getrocknet sein und eine Korngröße von maximal 1 mm besitzen.

Überraschenderweise konnten die Nachteile der üblichen Verfahren eliminiert werden, indem in einer einzigen Reaktionszone in einem Milieu gearbeitet wird, welches zum Teil oxidierend und zum Teil reduzierend ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet darüberhinaus auch die Verwertung von minderwertiger Kohle und Feinkohle anstelle von Erdgas oder Koks. Diese Vorteile gehen Jedoch nicht auf Kosten der guten Wärmeverteilung und der Einhaltung physikalisch-

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chemischer Bedingungen, die für die ablaufenden Reaktionen vorteilhaft sind.

Nach dem erfinduijg sgemäflen Verfahren wird ein Gemisch von Ausgangsmaterialien enthaltend Blei und Zink in Form ihrer Oxide oder Salze (Sulfate, Sulfide, Silicate, Aluminate) mit einem kohlenstoffhaltigen Material einer teilweisen Verbrennung des Kohlenstoffs unter Bildung von CO unterworfen . Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein zweistufiges„ In der ersten Stufe erfolgt die direkte Reduktion von Zink aus seinem Oxid oder Salz unter Verflüchtigung des Zinks, während Bleioxid im Ofen verbleibt. Diese Reduktion findet unter Verbrauch von Kohlenstoff statt. In der zweiten Stufe findet eine Gasphasenoxidation des.Zinks der ersten Stufe mit Luft und/oder Sauerstoff statt unmittelbar nach der Bildung von Zinkdampf.

Der nicht-verflüchtigbare Teil des Möllers_r-der im . wesentlichen aus CaO, SiO₂ und FeO besteht und zur Schlackenbildung führt, soll eine solche Zusammensetzung, d.h. Konzentration der einzelnen Elemente, haben, daß eine Schlacke mit einem Schmelzpunkt nicht über 1 200 ⁰C gebildet wird, welche flüssig aus dem Reaktionsgefäß abgezogen werden kann.

Um dies zu erreichen kann es notwendig sein, dem Ausgangsmaterial entsprechende Zusätze beizugeben, wenn die Konzentrationen der Komponenten nicht obige Forderung zu erfüllen vermögen.

Während der ersten Stufe unter vorbestimmten Arbeitsbedingungen wird die Bleiverbindung zu Blei reduziert nach der Gleichung:

PbO + CO--> Pb_fl + CO₂

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Die Bleischmelze geht zuerst in die Schlacke, trennt sich jedoch von dieser aufgrund der unterschiedlichen spezifischen Gewichte. Kohlenmonoxid sammelt sich um die Rotationsachse und nimmt die flüchtigen Substanzen aus dem Ofen mit. Diese Gasphase wird mit Sauerstoff abgebrannt, so daß zusätzliche Wärmeenergie für das Verfahren zur Verfügung steht. Die Arbeitstemperatüren liegen zwischen 1 100 und 1 600 ⁰C.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßigerweise in einem Drehofen durchgeführt, der Gegenstand der gleichzeitigen Anmeldung (unser Zeichen: 1A-55 718) ist. Dieser Drehofen wird anhand der Figuren 1 und näher beschrieben.

Der dlßReakt ions zone bildende Drehofen ist kegelstumpfförmig und besteht aus einem oder mehreren kegelstumpf förmigen Teilen, die gegebenenfalls außen oder innen gekrümmte Umhüllende haben können. Die Achse des Ofens 1 ist vertikal. Der Ofen besteht aus einem Metallmantel 2 mit einer feuerfesten Auskleidung 3. Die Umdrehungsgeschwindigkeit und der Winkel 4 zwischen den Umhüllenden der Wandinnenflächen des Kegelstumpfs zu der Senkrechten sind so bemessen, daß die feste Phase - vom dynamischen Standpunkt aus gesehen - im Gleichgewicht verbleibt unter der gemeinsamen Einwirkung des Gewichts, der Fliehkräfte und der an der Innenwand auftretenden Reibungskräfte, während die sich bildende flüssige Phase zum Boden des Ofens abläuft und durch ein Bodenloch 5 abgezogen wird.

Der Innendurchmesser des Ofens in der großen Ebene des Kegelstumpfs kann 1 bis 10 m, vorzugsweise 2 bis 6 m betragen, während der Innendurchmesser in der kleinen Ebene zwischen 0,2 und 1 m liegen kann.

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Der Durchmesser des Bodenlochs muß 5 bis 30 % des Durchmessers in der großen Ebene in Abhängigkeit von der angestrebten Leistung betragen und kann sogar bis 100 96 in der kleinen Ebene erreichen. Der Winkel der Mantellinie(n) gegen die Senkrechte oder Vertikale 4, 4' kann zwischen 10 und 60 ° liegen und ist bevorzugt > 20 ° .

Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Ofens soll 10 bis 80 UpM betragen.

Ist der Ofen aus mehreren Kegelstümpfen aufgebaut oder hat er eine gekrümmte Umhüllende, darf der Winkel zwischen den Martellinien oder deren Tangenten der

aufeinanderfolgenden Kegelstümpfe 30 schreiten·

nicht über-

In den Ofen reichen 2 bis 4 Rohre oder Düsen 6, 7, deren Endteile gegen die Ofenwand geneigt sind und welche vertikal verschiebbar angeordnet sind, so daß sie sowohl zur Einspeisung des Möllers als auch des Ausgangsmaterials und des Brennstoffs (Reduktionsmitteis) dienen können.

Ein oder mehrere Rohr(e) 8 (in den meisten Fällen 4) sind im wesentlichen parallel zu den Mantellinien der Wandinnenfläche angeordnet und weisen öffnungen 9 über die ganze Länge auf, die gegebenenfalls im gleichen Abstand voneinander vorgesehen sind und zum kontinuierlichen Einblasen von gegebenenfalls vorgewärmter Luft oder Sauerstoff dienen* Die Geschwindigkeit des Oxidationsmittel-Stroms hat eine radialzentrifugale Komponente und eine tangentiale Komponente gegenüber dem Weg des Auftreffpunkts auf die Ofenwand in Übereinstimmung mit der Bewegung, so daß die dynamischen Bedingungen der flüssigen oder festen Phase an der Stelle nicht gestört werden.

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Schließlich ist eine zentrische Leitung 10 für die Einführung von Verbrennungs-Luft und/oder

Sauerstoff vorgesehen zur Nachverbrennung des gebildeten CO und zur Oxidation des dampfförmigen Zinks.

Der Möller enthält als Ausgangsmaterial primäres Rohmaterial wie Erz und/oder sekundäres Rohmaterial wie Flugstaub aus Stahlwerken, Verfahrensrückstände und dergleichen enthaltend Blei und Zink unterschiedlicher Mengenverhältnisse und Mengen wie έ 1 %. Die Korngröße des Ausgangsmaterials soll zwischen 0,01 und 5 mm liegen. Es wird nach Zumischen von Brennstoff bzw. Reduktionsmittel In den oberen Teil des Ofens eingespeist. Der Brennstoff soll ebenfalls eine geringe Korngröße haben.Es ist aber auch möglich, Ausgangsmaterial und Brennstoff bzw. Reduktionsmittel getrennt über die Rohre 6, 7 einzubringen,um eine ausreichende Wärmeentwicklung für die erforderlichen Temperaturen und ein reduzierendes Milieu im oberen Bereich des Ofens zu erreichen.

In den Bodenbereich des Ofens wird in diesem Fall über die bisher noch nicht benutzten Rohre kohlenstoffhaltiges Material eingebracht, um die erforderlichen thermischen und reduzierenden Bedingungen in diesem Bereich zu gewährleisten. Die anzuwendende Kohlenmenge ist eine Funktion des Zink-Rohmaterials und schwankt zwischen 8 und 25 % in dem Möller vorzugsweise zwischen 15 und 20 %.

Für die Verbrennung wird Luft,gegebenenfalls vorgewärmt auf 600 ⁰C und mit Sauerstoff angereichert oder reiner Sauerstoff gegebenenfalls vorgewärmt auf 200 ⁰C angewandt.

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Die Durchsatzgeschwindigkeit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist außerordentlich hoch- Durch die Größe der Berührungsfläche zwischen den einzelnen Phasen aufgrund der geringen Korngröße des Möllers und der Drehbewegung des Ofens. Es sind nahezu mit stöchiometrisehen Verhältnissen zu rechnen.

Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels weiter erläutert.
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Beispiel

Als Ausgangsmaterial diente ein Flugstaub aus einem Stahlwerk enthaltend 20 % Zink und 3,5 % Blei. Der Ofen hatte die Form eines umgekehrten Kegelstumpfs, bestand aus Ofenmantel und feuerfester Auskleidung und hatte folgende Dimensionen:

Durchmesser in der großen Ebene 3,8 m Durchmesser in der kleinen Ebene 0,8 m

Höhe des Kegelstumpfs 3m

Winkel zwischen Mantellinien

und der Senkrechten oben 45 °

unten 10 °.

Verfahrensbedingungen;

Drehgeschwindigkeit des Ofens 20 UpM Sauerstoffzufuhr (Normalbe-

dingungen) 5 nr/min

Aufgabegeschwindigkeit in den Ofen 4 kg/min

Aufgabegeschwindigkeit des Möllers 65 kg/min.

Dem Möller Ausgangsmaterial wurden 0,1 kg Koks je kg sozusagen als Hilfskoks zugesetzt.

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Unter diesen Bedingungen erhielt man ein Oxid aus 60 % Zink und 10 % Blei bei einer Leistung von 20 kg/min, was einer Ausbeute an Zink und Blei in der Größenordnung von 93 bis 95 % und darüber entspricht.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Konzentrierung oder Gewinnung des Zink- und ELejgshalts aus primärem und/oder sekundärem Rohmaterial aus einem Möller von Rohmaterial und Kohle durch teilweise Verbrennung des Kohlenstoffs zu Kohlenmonoxid, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Stufe eine direkte Reduktion des Zinks mit Kohlenstoff und Verflüchtigung von Zink und Bleioxid stattfindet, wozu durch teilweise Verbrennung der Kohle mit Luft und/oder Sauerstoff die erforderliche Temperatur aufgebracht wird» woraufhin in einer zweiten Stufe eine Gasphasen-Oxidation des Zinks aus der ersten Stufe mit der Luft und/oder dem Sauerstoff erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Temperatur von 1 100 bis 1 600 ⁰C einhält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet, daß die Korngröße des Mölleis 0,01 bis 5 mm beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e kennzeichnet , daß Luft oder Sauerstoff

o,

25 auf 200 bis 6OO C vorgewärmt werden»

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♦ · β · ft

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5. Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, in Form eines Kegelstumpfs aus einem oder mehreren kegelstumpfförmigen Teilen gegebenenfalls mit inneren oder äußeren entsprechenden Umhüllenden aus einem Ofenmantel (2) mit feuerfester Auskleidung (3) drehbar um die vertikale geometrische Achse und einem Abzugsloch (5) im Boden des Ofens, wobei der Innendurchmesser in der großen Ebene des Kegelstumpfs 1 bis 10 m und in der kleinen Ebene 0,2 bis 1 m ist und der Durchmesser des Bodenlochs 5 bis 100 % des Innendurchmessers in der kleinen Ebene beträgt, der Winkel (4, 4') zwischen den Mantelflächen und der Vertikalen zwischen 10 und 60 ° liegt und der Ofen mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 80 UpM drehbar ist, Rohre (6, 7) für die Zufuhr von Möller oder von Rohmaterial und Kohle und Blasrohre (8) mit öffnungen (9) für Luft und/oder Sauerstoff vorgesehen sind.

6. Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Mantellinien der Mantel

flächen keine größere Neigung als 30 haben sollen.

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