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Rösten von Zinksulfid enthaltenden Erzen. Die Erfindung betrifft eine
Verbesserung des Verfahrens zum Rösten von Schwefelerzen, die ausgelaugt werden
sollen, insbesondere von Zinkblende, aus der durch Auslaugen mit Schwefelsäure oder
erschöpftem Elektrolyten Zinksulfatlösung für die elektrolytische Darstellung von
Zink hergestellt werden soll.
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Die Erfindung ist aber auch weiterhin bei jedem Verfahren anwendbar,
bei dem eine Zinksulfatlösung hergestellt wird, z. B. bei der Fabrikation von Lithopone
o. dgl.
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Nach dem Verfahren nach der Erfindung können sowohl Schlamm, Abfälle
und andere hüttenmännische Produkte- wie auch rohe Erze und metallhaltige Stoffe
behandelt werden.
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Die allgemein üblichen Verfahren zum Rösten der zinksulfidhaltigen
Erze für die Destillation sind mehr oder weniger mangelhaft, wenn das Röstgut mit
Schwefelsäure ausgezogen werden soll. Beim Rösten von Erzen für die Destillation
sucht man allen Schwefel, sowohl den als Sulfid, wie auch den als Sulfat vorhandenen,
auszutreiben. Sollen dagegen die Erze mit Schwefelsäure weiterbehandelt werden.
so ist die Gegenwart von Sulfaten nicht nachteilig, ja sie ist sogar dann, wenn
einem mäßigen Verbrauch von Schwefelsäure beim weiteren Arbeitsgange Rechnung getragen
werden soll, von Vorteil. Dies ist offenbar der Fall bei dem elektrolytischen Verfahren
und noch mehr bei der Darstellung von Lithopone, bei der praktisch die gesamte Schwefelsäure
im Endprodukt als Ba ryumsulfat erscheint. Bei der elektrolytischen Zinkdarstellung
muß man gewöhnlich der zum Ausziehen verwendeten Lösung eine gewisse Menge Schwefelsäure
als Ersatz für die bei dein Verfahren auftretenden Verluste und zur Erhaltung der
richtigen Konzentration des Zinks in der Lösung zusetzen.
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Soll beim Rösten von Zinksulfiderzen der Schwefel mehr oder weniger
vollständig ausgetrieben werden, wie es bei der Vorbereitung für das Destillationsverfahren
üblich ist, so muß man das Rösten bei hoher Temperatur vornehmen und, falls die
Gase zur Schwefelsäureherstellung verwendet werden sollen, den Luftzutritt genau
regeln. Soll dagegen ein sulfathaltiges Röstgut mit einem möglichst hohen Gehalt
an Metallsulfaten gewonnen werden, so muß man die Temperatur so niedrig als möglich
halten, um eine Zersetzung des gebildeten Metallsulfats zu vermeiden (namentlich
bei Zinksulfat) und ferner überschüssige Luft zutreten lassen, um eine Oxydation
zu Sulfaten zu erzielen. Hierdurch wird
aber das Gas für die Verwendung
zur Schwefelsäuredarstellung zu stark verdünmit.
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Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes Röstverfahren zur Vorbereitung
von Zinksulfiderzen für das Auslaugen. Das ganze Verfahren ist auf die Nutzbarmachung
der neuen Erkenntnis eingestellt, da,ß für bestimmte Verwertungszwecke der gerösteten
Erze, nämlich für die Weiterbehandlung der Erze mit Schwefelsäure, eine vollständige
Austreibung des Schwefels nicht notwendig, ja nicht einmal vorteilhaft ist, daß
im Gegenteil die Gegenwart an Sulfaten bei zweckmäßig eingestelltem Verbrauch der
Schwefelsäure sogar günstig einwirkt. Das Verfahren ist daher so eingestellt, daß
ein Röstgut mit möglichst großer Menge von Metallsulfaten erhalten wird. Beim Auslaugen
desselben ist alsdann weniger Schwefelsäure als sonst erforderlich oder es braucht
überhaupt keine solche zugesetzt zu werden. Zu dem genannten Zwecke wird der Röstprozeß
in zwei Abschnitten ausgeführt. Man hat bereits zur Beliebung von bei der Blendenröstung
auftretend s' en chwierigkeiten vorgeschlagen, die Röstarbeit zweistufig, nämlich
als Vorröstung und Entröstung derart auszuführen, daß um einen mehrsohligen Rundofen
ohne Beheizung mehrere einherdige, von unten beheizte Fertigröstöfen gruppiert werden,
welche durch Kanäle zum Übertritt des Erzes und der Röstgase mit dem zum Vorrösten
bestimmten Rundofen in Verbindung stehen. Bei diesem Verfahren der -zweistufigen
Röstung werden die Erze im Vorröstprozeß, da der Rundofen keine eigene Beheizung
besitzt, auf weniger hohe Temperatur erhitzt, während in den Fertigröstöfen mit
eigener Beheizung die eigentliche Röstarbeit geleistet wird. Von dieser Arbeitsweise
unterscheidet sich das zweistufige Röstverfahren nach der Erfindung wesentlich dadurch,
daß das Rösten zunächst in einem passenden Röstofen bei verhältnismäßig hoher Temperatur
vorgenommen und dabei die Luftzufuhr so geregelt wird, daß das entweichende Gas
für die Schwefelsäurefabrikation brauchbar ist. Bei diesem Teil des Verfahrens nimmt
der Schwefelgehalt auf etwa 6 bis io Prozent ab.
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Im zweiten Abschnitt wird das Rösten derart fortgesetzt, daß mit möglichst
niedriger Temperatur gearbeitet wird, um die Sulfatbildung zu begünstigen, während
gleichzeitig eine abgemessene auf die Sulfatbildung eingestellte Luftmenge zugegeben
wird.
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Falls erforderlich, wird außerdem in bestimmten Zwischenräumen Schwefel
in Gestalt von ungerösteten Sulfiden zugesetzt. Die Temperatur wird trotzdem im
zweiten Abschnitt innerhalb der Grenzen von 65o bis 750' C'. gehalten;
am besten beträgt sie 735' C, wobei das Rösten schnell vor sich geht und
ein Überhitzen der Charge nicht vorkommt. Ferner muß während des zweiten Röstabschnittes
der Zug genau geregelt werden, so daß Luft im überschuß zutritt und eine entsprechende
Menge SO, im Ofen vorhanden ist, während die Menge der vorhandenen Kohlensäure möglichst
gering sein soll.
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Dieses zweiteilige Verfahren kann auf zweierlei ZVeise ausgeführt
werden. Entweder man strebt beim ersten Abschnitt eine teilweise Austreibung des
Schwefels, und beim zweiten die Bildung einer möglichst großen Menge von. Sulfaten
an, oder man leitet den ersten Abschnitt so, daß der Schwefel mehr oder weniger
vollständig ausgetrieben wird. gibt dann ungeröstetes Erz zu und röstet weiter unter
solchen Bedingungen, daß sich eine möglichst große :Menge Sulfat bildet.
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Wie die Erfinder feststellten, geht die Bildung von Sulfat um so vollkommener
vor sich, je geringer der Gehalt an Sulfi.dschwefel ist. Wurde z. B. ein Erz mit
einem Schwefelgehalt von 2o Prozent bei einer für die Bildung von Sulfat günstigen
Temperatur geröstet, so war, wenn der Schwefelgehalt auf S Prozent abgenommen hatte,
nur das Blei in Sulfat übergeführt. Wurde dann die Verminderung des Schwefelgehalts
fortgesetzt, so war es möglich, von diesen verbleibenden ä Prozent 4.o Prozent in
Sulfat überzuführen. Wurde aber in der ersten Abteilung die Verminderung des Schwefelgehalts
bis auf 6 Prozent getrieben, so konnten von letzteren 50 Prozent in Sulfat
übergeführt werden. Die Überführung des letzten Prozents Schwefel in Sulfat geht
fast quantitativ vor sich.
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Bei der an erster Stelle erwähnten Ausführungsform des Verfahrens
(bei der in der ersten Abteilung der Schwefel nur teilweise ausgetrieben wird) wird
das Rösten zunächst in der bisher üblichen Weise in einem passenden Röstofen bei
verhältnismäßig hoher Temperatur vorgenommen und dabei die L uftzufuhr so geregelt,
daß das entweichende Gas für die Schwefelsäurefabrikation brauchbar ist. Bei diesem
ersten Teil des Verfahrens nimmt der Schwefelgehalt auf etwa 6 bis to Prozent ab.
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Im zweiten Abschnitt wird das Rösten unter Bedingungen fortgesetzt,
unter denen ein möglichst grober Betrag von Schwefel zu Sulfat umgebildet wird,
indem nämlich Temperatur und Zug genau geregelt werden und, falls erforderlich,
in bestimmten Zwischenräumen Schwefel in Gestalt von ungerösteten Sulfiden zugegeben
wird. Die Temperatur wird bei diesem zweiten Abschnitt innerhalb der Grenzen von
65o° bis 750#' gehalten: am besten beträgt sie 7z5°, wobei das
Rösten
schnell vor sich geht und ein Oberhitzen der Charge nicht vorkommt. Ferner müssen
während des zweiten Abschnitts solche Bedingungen eingehalten werden, daß Luft im
L!berschuß zutritt und eine ausreichende Menge SO, iin Ofen vorhanden ist, während
der Betrag der Kohlensäure möglichst gering sein soll.
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Bei der Ausführung dieses zweiten Verfahrensabschnitts wird das Erz
nach dem vorherigen Rösten mit Erz gemischt, das vorher auf Sulfatbildun-, geröstet
worden ist. So wurde z. B. festgestellt, daß bei einem Verfahren, bei dem vier Teile
eines Erzes, dessen Sulfidschwefel bis auf 6 Prozent vermindert worden war, mit
einem Teil vorher auf Sulfatbildung gerösteten Erzes gemischt wurden, wobei das
Gemisch etwa .4,5 Prozent Schwefel als Sulfid und 2,2 Prozent Schwefel als Sulfat
enthielt, das Endprodukt einen Gehalt von 5 Prozent Schwefel als Sulfat hatte.
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Die zweite Ausführungsform des Verfahrens wird angewendet, wenn Röstgut
verhüttet wird, dessen als Sulfid vorhandener Schwefel schon bis auf einen geringen
Betrag ausgetrieben ist, sowie auch bei der Behandlung oxydierter Erze.
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In diesem Falle muß während des Sulfatierens Schwefel in Form von
ungeröstetem, angereichertem Erz zugesetzt werden. Da die Sulfatbildung um so stärker
vor sich geht, je geringer der Prozentgehalt an Schwefel ist, ,gibt man zweckmäßig
das geröstete Erz nach und nach zu und verfährt dabei so, daß der Gehalt der Charge
an Sulfidschwefel über 2 Prozent steigt.
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Bei den Versuchen der Anmelder enthielten die Erze insgesamt etwa
15 Prozent Eisen als Oxyd, das offenbar hier als ein Katalysator wirkte und das
Schwefeldioxyd in Gegenwart von überschüssiger Luft in Trioxyd überführte, welch
letzteres dann mit dem Zinkoxyd Zinksulfat bildete.
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Bei dieser Art des Röstens werden weniger Zink und Eisen enthaltende
Doppelverbindungen (z. B. von der Form Zn0 # Fez05 gebildet, erstens infolge der
niedrigeren Temperatur und zweitens infolge des Umstandes, daß die während früherer
Abschnitte der Röstung entstandenen Doppelverbindungen der erwähnten Art durch die
in den späteren Röststufen gebildete schweflige Säure wieder zersetzt werden.
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Auf diese Weise läßt sich so viel Sulfat erhalten, daß der als Ersatz
für Verluste oder für die Entnahme zu anderen Zwecken (z. B. Herstellung von Lithopone)
erforderliche Zusatz von Schwefelsäure zur auslaugenden Flüssigkeit dieser in Form
von Sulfaten zugeführt werden kann.
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Das dem Auslaugen unmittelbar vorangehende zusätzliche Rösten hat
noch weitere Vorteile. In manchen Fällen, besonders wenn das Röstgut vor der Behandlung
von einer Stelle zur anderen transportiert werden muß, ist es üblich, dasselbe abzulöschen,
um eine Gasentwicklung auf dem Transport zu verhindern. Da im Wasser immer wenigstens
Spuren von Chlor enthalten sind, wird durch das Ablöschen wie auch sonstige Umstände
dem Röstgut Chlor zugeführt, daß bei dem elektrolytischen Verfahren schädlich wirkt.
Durch das nachträgliche Rösten in der oben beschriebenen '\Veise wird das Chlor
ausgetrieben, während gleichzeitig die etwa noch vorhandenen Ferroverbindungen in
Ferriverbindungen übergeführt werden.