DE449930C - Verfahren zur Herstellung von Sulfid-Aluminiumoxydschmelzen oder -schlacken - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Sulfid-Aluminiumoxydschmelzen oder -schlacken

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DE449930C DEH101889D DEH0101889D DE449930C DE 449930 C DE449930 C DE 449930C DE H101889 D DEH101889 D DE H101889D DE H0101889 D DEH0101889 D DE H0101889D DE 449930 C DE449930 C DE 449930C
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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Sulfid-Aluminiumoxydschmelzen oder -schlacken. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sulfid-Aluminiumoxydschmelzen oder -schlacken, wie sie beispielsweise zur Herstellung von reinem Aluminiumoxyd (schweizerische Patentschrift 1o¢333) bzw. zur elektrothermischen Aluminiumerzeugung (deutsche Patentschrift 407 927) Verwendung finden, im elektrischen Ofen, in welchem Bauxit oder ein anderer aluminiumoxydhaltiger Rohstoff zusammen mit Reduktionsmitteln geschmolzen wird, wobei urzersetztes Aluminiumoxyd bei dem Schmelzen in einer sulfidhaltigen Schmelze (Sulfid-Aluminiumoxydschmelze) aufgelöst wird. Sulfide, die sich im geschmolzenen Zustande als Lösungsmittel für Aluminiumoxyd eignen, sind in erster Reihe die Sulfide der Erdmetalle, Erdalkalien und ähnlichen Metalle, wie Aluminiumsulfid, Bariumsulfid, Calciumsulfid und Magnesiumsulfid. Diese Sulfide werden entweder unmittelbar zugesetzt oder erst während des Schmelzens neu gebildet, beispielsweise durch Umsetzung zwischen den entsprechenden Oxyden und einem Sulfid eines Schwermetalls, etwa nach der Formel: A103 -E- 3 FeS -j- 3 C = ALS3 -j- 3 Fe 3 CO. Gegenstand der Erfindung ist nun eine Vorbehandlung von derartigem Rohgut bei Schmelzverfahren von der oben aufgezeigten Art, bei denen der Sulfidgehalt in der Sulfid-Aluminiumoxydschm@elze wenigstens teilweise bei .dem Schmelzen mit Hilfe des Sulfides eines Schwermetalls gebildet wird. Nach dem Verfahren werden nämlich die in dem aluminiumoxydhaltigen Rohgut vorhandenen Eisen-Sauerstoff-Verbindungen ganz oder teilweise in Ferrosulfid oder eine andere Eisen-Schwefel-Verbindung umgewandelt. Hierdurch kann man in manchen Fällen bei dem nachfolgenden Schmelzen ganz oder teilweise Zusätze von anderen schwefelhaltigen Stoffen vermeiden.
  • Enthält das aluminiumoxydhaltige Rohgut größere Mengen von Feuchtigkeit, wie das z. B. öfters bei Bauxit der Fall ist, so wird das Rohgut zuerst vorerhitzt. Dies kann entweder unabhängig von oder im Zusammenhang mit der Umwandlung der Eisen-Sauerstoff-Verbindungen in Ferrosulfid o. a. geschehen. In manchen Fällen ist es auch zweckmäßig, die Eisen-Sauerstoff-Verbindungen zu metallischem Eisen zu reduzieren und dieses nachher mit Schwefel oder schwefelhaltigen Stoffen sich umsetzen zu lassen. Man kann aber auch, wenn z. B. das schwefelhaltige Gut in der Form von Schwefelwasserstoff zugeführt wird, das Rohgut mit Vorteil im heißen Zustande mit dem Schwefelwasserstoffgas behandeln, ohne zuerst die Reduktion, der Eisen-Sauerstoff-Verbindungen zu metallischem Eisen zu bewirken. Aber auch in solchen Fällen ist es vorzuziehen, zunächst die Ferriverbindungen wenigstens zu Ferroverbindungen zu reduzieren, weil sonst der Verbrauch an Schwefelwasserstoff unnötig groß wird. Die Umsetzung zwischen Ferrooxyd und Schwefelwasserstoff verläuft hauptsächlich nach der Formel: Fe0 + H.S = FeS + H20. Man kann hierdurch den Schwefel viel vollständiger für die Bildung von FeS ausnutzen, als dies der Fall ist bei Umsetzung zwischen Ferrioxyd und Schwefelwasserstoff.
  • Die Reduktion der Eisen-Sauerstoff-Verbindungen zu Eisen oder Ferrooxyd kann mittels fester oder gasförmiger Reduktionsmittel (z. B. CO) oder mittels beider zusammen geschehen, beispielsweise nach dem zur Herstellung von Eisenschwamm üblichen Verfahren unter Benutzung von dabei gebräuchlichen Vorrichtungen. Die Schwefelverbindung des Eisens kann gleichzeitig mit der Reduktion oder auch erst dann erfolgen, wenn die Reduktion ganz oder teilweise vollendet ist. Im letzten Falle kann die Schwefelverbindung in einem anderen Teile des Ofens oder der Vorrichtung stattfinden.
  • Die Behandlung des aluminiumoxydhaltigen Rohgutes kann also z. B. in einem Schachtofen ausgeführt werden, wobei das Rohgut zusammen mit Reduktionsmitteln, z. B. kohlenstoffhaltigem Gut, in den oberen: Teil des Ofens eingeführt wird. Die Stoffe können unter Umständen dem Ofen ganz oder teilweise in der Form von Briketten aus einem innigen Gemisch fein zerkleinerter Bestandteile zugeführt werden. Im oberen Teile des Ofens wird die Vorwärmung oder Calcinierung ausgeführt, z. B. durch Verbrennen von in der Reduktionszone des Ofens gebildetem Kohlenoxyd und etwa auch von für diesen Zweck besonders zugeführtem kohlenoxydhaltigem Gas. Unter der Calcinierungs- und Vorwärmungszone wird eine reduzierende Atmosphäre gehalten, z. B. durch unvollständige Verbrennung von Kohlenstoff. In diesen Ofenteil können Schwefel H2S, COS, CS2 oder andere schwefelhaltige Stoffe eingeführt werden. Meistens ist es aber zweckmäßiger, gasförmige schwefelhaltige Stoffe erst in solcher Höhe in den Ofen einzuführen, wo die Reduktion der Eisen-Sauerstof-Verbindungen schon ganz oder wenigstens zum größten Teil beendigt ist. Das für das Verfahren erforderliche schwefelhaltige Gut kann auch ganz oder teilweise in der Form von Schwefelkies oder einem anderen sulfidhaltigen Produkt zugeführt werden, welcher schon bei verhältnismäßig niedriger Temperatur das für die Umwandlung der Eisen-Sauerstoff-Verbindungen in _Ferrosulfid 9. a. erforderliche Schwefel abgeben kann. Der Schwefelkies kann dabei unter Umständen als Bestandteil den obengenannten Briketten einverleibt werden.
  • Die Zuführung von Schwefel in der Form von Pyrit ist besonders vorteilhaft bei der Behandlung von Bauxiten mit mäßigem oder verhältnismäßig geringem Gehalt von Eisen-SaueY-stoff-Verbindungen, z. B. grauen und weißen Bauxiten.
  • Von anderen Ofen kommen als für das Verfahren geeignet in Betracht z. B. die Drehrohröfen. Man kann beispielsweise mehrere Drehrohröfen in einer Reihe anordnen, vorzugsweise untereinander. Die Calcinierung bzw. die Vorwärmung soll dann im obersten Ofen durch Verbrennung von CO-haltigem Gas durchgeführt werden. Die Reduktion kann darauf im nächsten Drehrohrofen erfolgen und die Bindung des Schwefels in einem dritten. Die beiden letztgenannten Vorgänge können auch m einem gemeinsamen zweiten Drehrohrofen vor sich gehen. Zwecks Regelung der Temperatur im Reduktionsofen kann dieser unter Umständen mit einer elektrischen Heizvorrichtung versehen sein; zusätzlich kann der Reduktionsofen vorzugsweise mit einer Kohlenstaubfeuerung ausgerüstet sein.
  • Soweit Schachtöfen, Drehrohröfen oder Öfen von anderer Bauart verwendet werden, können sie unabhängig oder in Verbindung mit dem elektrischen Ofen angeordnet sein, in wel=chem das Material nachher geschmolzen wird. So kann man beispielsweise einen den bekannten Hochöfen der Bauart des »Aktiebolaget Elektrometall« ähnlichen Ofen benutzen (vgl. die deutsche Patentschrift 222 I86 und U 11 m a n n, Encyklopädie der technischen Chemie, Band q., S. 408, Abt. i 8o), wobei Schwefelwasserstoff, unter _ Umständen zusammen mit anderem Gas, zum Kühlen des Gewölbes benutzt werden kann. Bei Verwendung von Pyrit o. dgl. als schwefelhaltiges Material kann man unter Umständen -den Bauxit zuerst calcinieren und die Eisen-Sauerstoff-Verbindungen zu Eisen in einem besonderen Ofen reduzieren. Die erhaltenen Produkte werden dann mit Reduktionsmitteln und Pyrit oder anderen hierfür passenden Sulfiden oder Sulfiderzen gemischt oder brikettiert und schließlich in den elektrischen Schmelzofen aufgegeben, wobei die Schwefelbindung des ausreduzierten Eisens im oberen Teil des elektrischen Ofens vor dem Schmelzen der Stoffe stattfindet.
  • Bei der Herstellung einer Sulfid-Oxydschmelze im elektrischen Ofen .aus dem in der oben gezeigten Weise vorbehandelten aluminiumoxydhaltigen Material, durch dessen Schmelzen zusammen mit Reduktionsmittel, kann man gleichzeitig auch anderes aluminiumoxydhaltiges Gut nebst schwefelhaltigem Gut, wie z. B. Magnetkies, Bariumsulfid u. a. m., zusetzen.
  • Eventuell kann so viel Reduktionsmittel dem Rohgut schon vor der Behandlung zur Umwandlung der Eisen-Sauerstoff-Verbindungen in Ferrosulfid o. dgl. zugesetzt werden, daß nach der Behandlung noch Reduktionsmittel überschüssig ist, das danach als Reduktionsmittel bei dem nachfolgenden Schmelzen im elektrischen Ofen dienen kann.
  • Oben wurde angegeben, daß das aluminiumoxydhaltige Rohgut vor der Behandlung mit Vorteil zusammen mit Reduktionsmitteln, unter Umständen auch mit schwefelhaltigem Gut, brikettiert werden kann. Die Brikettierung kann aber auch erst nach der Behandlung vorgenommen werden. Dabei können auch andere Beschickungsbestandteile für den Schmelzprozeß diesen Briketten einverleibt werden.
  • Für die Brikettierung können allgemein gebräuchliche Verfahren und Bindemittel benutzt werden, z. B. Teer, Kalk, Ton, -Braunkohle, Torf, und andere Auflockerungsmittel, wie Sägespäne, Holzkohle u. a., können dabei zugesetzt werden.
  • Als Reduktionsmittel werden vorzugsweise Kohlenstoff oder kohlenstoffhaltige Stoffe, wie Anthrazit, Koks, Holzkohle, Braunkohle, Torf u. a., benutzt.
  • Wenn die Sulfid-Oxydschmelze zwecks Herstellung reinen Aluminiumoxydes zersetzt wird, kann man den dabei abgeschiedenen Schwefelwasserstoff für die Schwefelbindung des Eisens in dem aluminiumoxydhaltigen Rohgut verwenden.
  • Das vorliegende Verfahren eignet sich besonders für die Behandlung von eisenreichen Bauxiten, kann aber auch mit Vorteil benutzt werden für die Behandlung von anderen Bauxiten, wobei man unter Umständen deren Gehalt an Eisen-Sauerstoff-Verbindungen durch Zumischung von Eisenerz vermehren kann. Manchmal kann ,es auch vorteilhaft sein, Bariumsulfat oder Calciumsulfat oder ein diese Sulfate enthaltendes Gut, z. B. Schwerspat, zuzusetzen. Bei der Vorbehandlung werden dann diese Sulfate in Sulfide umgewandelt.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Sulfid-Aluminiumoxydschmelzen oder -schlacken, bei welchem aluminiumhaltiges Rohgut, z. B. Bauxit, in Anwesenheit von Schwefelverbindungen im elektrischen Ofen zusammen mit Reduktionsmitteln geschmolzen werden unter Auflösung von unzersetztem Aluminiumoxyd beim Schmelzen in einer sulfidhaltigen Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohgut befindlicheEisen-Sauerstoff-Verbindungen vor dem Schmelzen - des Rohguts durch Umsetzung mit schwefelhaltigem Gut, unter Umständen in einem von dem Schmelzofen unabhängigen Ofen, ganz oder zu einem beträchtlichen Teil in Eisen-Schwefel-Verbindung umgewandelt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisen-Sauerstoff-Verbindungen des Rohguts ganz oder teilweise mit festem oder gasförmigem Reduktionsmittel reduziert werden, worauf das reduzierte Gut in heißem Zustande zum Reagieren mit dem schwefelhaltigen Material zwecks Bildung von Eisen-Schwefel-Verbindung gebracht wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgut zusammen mit Reduktionsmittel bei solcher Temperatur erhitzt wird, daß das Rohgut, soweit es Feuchtigkeit enthält, zuerst calciniert wird und darauf dessen Eisen-Sauerstoff-Verbindungen ganz oder zum großen Teil zu Eisen oder Ferr ooxyd reduziert werden, worauf das reduzierteProdukt inheißem Zustande mit gasförmigem Schwefel oder gasförmigen Schwefelverbindungen wie H.5, COS, CS. zusammengebracht wird. q..
  4. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gasförmige Schwefel oder die gasförmigen Schwefelverbindungen in die Reduktionszone eingeleitet werden anstatt nach dem Schluß der Reduktion.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgut zusammen mit Reduktionsmittel und Schwefelkies o. dgl. erhitzt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorerhitzung des Rohgutes durch Verbrennung von CO-haltigem Gas, z. B. von bei der folgenden Reduktion gebildetem Kohlenoxyd, und unter Umständen auch von besonders zugeführtem Generatorgas 'o. dgl. bewirkt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß 'das Rohgut mit solchen Mengen von Reduktionsmitteln ,gemischt wird, daß das Produkt nach der Bildung von Schwefeleisen o. dgl. noch Reduktionsmittel enthält. B. Verfahren nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgut zusammen mit Kohlenstoff oder kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel, erforderlichenfalls auch mit schwefelhaltigem Material, wie Schwefelkies, brikettiert wird. g. Verfahren nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion der Eisen-Sauerstoff-Verbindungen in einer durch unvollständige Verbrennung von Kohlenstoff oder Kohlenpulver gebildeten Atmosphäre bewirkt wird. i o. Verfahren nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Reduktionszone mittels einer besonderen elektrischen Heizvorrichtung geregelt wird. i i. Verfahren nach Anspruch i bis i o, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgut mitEisen-Sauerstoff-Verbindungen gemischt wird. 1ä. Verfahren nach Anspruch I bis i i, dadurch gekennzeichnet,- daß das Rohgut mit bärium- oder calciumsulfathaltigem Rohgut gemischt wird, wobei die Sulfate ;gleichzeitig mit der Reduktion der Eisen-Sauerstoff-Verbindungen zu Sulfiden reduziert werden.
DEH101889D 1924-06-02 1925-05-13 Verfahren zur Herstellung von Sulfid-Aluminiumoxydschmelzen oder -schlacken Expired DE449930C (de)

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