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Gewinnung leichtflüchtiger Metalle aus sulfidischen Erzen, Hüttenprodukten
und Rückständen aller Art Die Erfindung bezieht sich auf die Verarbeitung von sulfidischen
Erzen oder Hüttenprodukten sowie Rückständen verschiedener Art, die verflüchtigungsfähige
Metalle, wie Zink, Blei, Zinn, Wismut, Arsen; Antimon usw., enthalten. Zur Behandlung
solcher Materialien wurden bisher verschiedene Wege eingeschlagen. Der eine Weg
war der, die Verarbeitung, besonders wenn es sich um metallärmere Erze handelte,
in zwei Arbeitsgängen vorzunehmen. Das Material wurde zunächst geröstet zwecks Austreibung
des Schwefels als S02. Das geröstete Material wurde dann einer Reduktion unterworfen,
die mit einer Verflüchtigung und anschließenden Oxydation der für diesen Prozeß
geeigneten Metalle verbunden war. Obgleich der Vorgang der Röstung exotherm ist,
ist doch bei ärmeren Materialien ein beträchtlicher Aufwand an Brennstoff erforderlich
und vor allem ist in diesem Falle die Gewinnung oder Unschädlichmachung der schwefligen
Säure mit hohen Kosten verbunden. Die Notwendigkeit, die schweflige Säure unschädlich
zu machen und in zwei getrennten Prozessen zu arbeiten, was einen erheblichen Verbrauch
an Brennstoff, Kraft und Löhne erfordert, sind wesentliche Nachteile dieses geteilten
Verfahrens.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden auf einem andern Weg die rohen
Sulfide unter Zusatz schwefelbindender Mittel, z.B. in einer Muffel, etwa in der
Gleichung ZnS+ CaC03= Zn0+ CaS+ CO,
umgesetzt, und es wurde unter gleichzeitiger
Beimischung von Reduktionsmitteln unmittelbar der weitere Abbau der gebildeten Metalloxyde
vorgenommen, die Metalle verflüchtigt und in geeigneten Vorlagen niedergeschlagen.
Diesen Destillationsverfahren ist gemeinsam, daß der Ofenraum sorgfältig gegen das
Eindringen von Luft oder Heizgasen abgeschlossen sein muß, was entweder durch Beheizung
der Gefäße von' außen oder durch Anwendung elektrischer Energie zur Erhitzung erreicht
werden soll. Dies bedingt naturgemäß einen hohen Aufwand von Brennstoff bzw. elektrischer
Energie und starken Verschleiß der verwendeten Apparatur.
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Schließlich ist es bekannt, die Verarbeitung solcher Materialien in
Schachtöfen vorzunehmen, wobei das Material, mit Brennstoff und schwefelbindenden
Mitteln gemischt, unter Austreibung des Zinks geschmolzen wird. Bei diesem bekannten
Verfahren wird die zur Durchführung der Reaktion notwendige Wärme dadurch erzeugt,
daß Luft durch eine Beschickungssäule aus Material und Brennstoff hindurchgeblasen
und dabei die erforderliche Menge Brennstoff verbrannt wird. Wenn auch mit diesem
Weg gegenüber den obenerwähnten Destillationsprozessen eine Ersparnis an Heizmitteln
erzielt wird, besitzt er doch andere wesentliche Nachteile. So ist es einmal bei
dem innigen Kontakt, den die zugeführte Luft mit den im Material enthaltenen Sulfiden
erhält, nicht möglich, selbst bei starkem Überschuß an Reduktionsmitteln, eine teilweise
Abröstung der Sulfide zu vermeiden, so daß in den Abgasen nicht unbeträchtliche
Mengen S02 enthalten sind. Auf der
anderen Seite wird im Schachtofen
mit flüssigem Austrag der Beschickung gearbeitet, so daß bei der Wahl von Art und
Menge der schwefelbindenden Zuschläge eine starke Rücksichtnahme auf die geeignete
Gattierung der Beschickung für den Schmelzfluß geboten ist.
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Es ist nun der Zweck des den Erfindungsgegenstand bildenden Verfahrens,
die obenerwähnten Übelstände zu beseitigen, die bei den bekannten Verfahren erreichten
Vorteile aber zu wahren, d. h. unter Vereinfachung der Apparatur und Verbilligung
der Betriebskosten ein kontinuierliches, wirtschaftlich arbeitendes Verfahren zu
schaffen, bei dem im gleichen Prozeß der Schwefel gebunden und Metall in Form von
oxydischem Flugstaub gewonnen wird. Gemeinsam ist den bekannten und dem neuen Verfahren
der Gedanke, zur Gewinnung leichtflüchtiger Metalle aus sulfidischem Gut dieses
in Gegenwart von schwefelbindenden und Reduktionsmitteln zu verhütten. Die Erfindung
besteht gegenüber den bekannten Verfahren darin, daß das sulfidische Gut zusammen
mit den genannten Mitteln einem Flammofen, insbesondere einem Drehrohrofen, kontinuierlich
aufgegeben und unter Luftzutritt einer direkten Beheizung unterworfen wird. Die
Menge der genannten Mittel wird dabei so bemessen, daß in der Reaktionszone in unmittelbarer
Umgebung der reagierenden Gutsteilchen, also besonders im Innern der Materialschicht,
eine reduzierende Atmosphäre besteht, in dieser die Sulfide unter Entbindung der
flüchtigen Metalle zersetzt werden und der Schwefel im Rückstand gebunden bleibt.
Da unter Einwirkung der direkten Beheizung und des Luftzutritts die Gase, die durch
den Ofen gehen, oxydierend wirken, werden die Metalldämpfe nach Austritt aus dem
Material verbrannt, und zwar ganz oder teilweise, je nachdem im Einzelfall diese
Atmosphäre mehr oder weniger oxydierend bzw. neutral ist. Die Oxydation kann gegebenenfalls
unmittelbar anschließend vervollständigt werden. Der oxydische Flugstaub wird dann
in bekannter Weise aufgefangen. Trotzdem also im Gegensatz zu bekannten Verfahren
der Luftzutritt nicht gescheut wird, kann bei dieser Arbeitsweise eine Oxydation
des Schwefels praktisch vollkommen vermieden und dieser im Rückstand gebunden werden.
Es ist noch ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens, daß die Wärme der aus dem
Material austretenden, im Ofen selbst verbrennenden Reduktionsgase und Metalldämpfe.
praktisch vollkommen bei der Durchführung des Prozesses ausgenutzt wird. Diese Verbrennungswärme
kann, sobald der Prozeß erst voll im Gange ist, ausreichen, um die zur Aufrechterhaltung
des Prozesses notwendige Wärme zu liefern, so daß eine weitere direkte Beheizung
nur als Hilfsheizung in Frage kommt und nur im Bedarfsfall verwendet zu werden braucht,
d. h. nur zur Regelung des Ofenganges zu dienen braucht. Die Art der Durchführung
des Verfahrens sowie die Art und Menge der gegebenenfalls erforderlichen Zuschläge
richtet sich nach der Zusammensetzung des Materials. Zur Bindung des Schwefels in
einer hitzebeständigen Form werden z. B. erdalkalische Zuschläge gegeben, falls
sie nicht schon im Rohmaterial vorhanden sind. Die Menge dieser Zuschläge wird so
berechnet, daß praktisch aller Schwefel, der nicht an Schwermetalle, wie Eisen oder
Kupfer, gebunden ist, in Erdalkalisulfid übergeführt wird. Bei der Ausübung des
Verfahrens in der Praxis ist es ratsam, mit einem Überschuß an schwefelbindenden
Mitteln zu arbeiten, um die vollkommene Zerlegung der Sulfide zu erreichen. Wenn
trotzdem kleine Schwefelmengen in die Abgase übergehen sollten, z. B. das zweite
Schwefelatom des Pyrits, so wird durch die feinverteilten Metalloxydteilchen in
den Gasen eine sekundäre Umwandlung in Metallsulfate stattfinden unter Aufoxydation
des S02 zu S03, so daß praktisch die Abgase keine freie S02 enthalten. Die Anwendung
hoher Temperaturen ist vorteilhaft, da die Erfahrung zeigt, daß die Reaktion dadurch
beschleunigt wird; hierbei wird aber zweckmäßig eine Verflüssigung der Charge in
der Verflüchtigungszone möglichst vermieden, um zu verhindern, daß die reduzierenden
und schwefelbindenden Mittel in der verschlackten flüssigen Masse ihrer eigentlichen
Bestimmung, nämlich Wirkung innerhalb der Schicht, entzogen werden. Zu diesem Zweck
kann man noch nötigenfalls Ansteifungsmittel, wie z. B. Tonerde, Kieselsäure oder
Kalkstein, zusetzen.
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Nach dem Austreiben der verflüchtigungsfähigen Metalle kann der Rückstand
geschmolzen oder auf andere Weise hüttenmännisch weiterverarbeitet werden, gleichgültig
ob unmittelbar anschließend oder in einem besonderen Verfahren.
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Falls größere Mengen Schwerspat in den sulfidischen Erzen vorhanden
sind, kann dieser unter Vermeidung einer nachträglichen Oxydation durch Laugung
der Rückstände als Bariumsulfid zugute gemacht werden.