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Abrösten von Zinksulfat und Zinksulfid enthaltenden Mischungen auf
Verblaseröstapparaten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abrösten von Zinksulfid
und Zinksulfat enthaltenden Mischungen auf Verblaser östapparaten.
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Beim Totrösten von Blenden auf Verblaseröstapparaten haben sich der
vollständigen Abröstung von vorher nicht stark entschwefelten Erzen bislang große
Schwierigkeiten entgegengestellt. Es ist bekannt, daß man die Verbrennung des Schwefels
unter großer Temperaturentwicklung, die zur Sinterung oder zum Schmelzen der Masse
führt, nicht verhindern kann, wenn der Schwefelgehalt über einer gewissen Grenze,
im allgemeinen über S %, liegt. Außerdem muß das Totr östen von Blenden in verhältnismäßig
dünnen Schichten vorgenommen werden, wenn die Verbrennung gleichmäßig vor sich gehen
soll.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht, Erze mit einem über dem bislang
noch verarbeitbaren Schwefelgehalt einwandfrei totznrösten. Sie ist auf die Beobachtung
gestützt, daß eine völlige Abröstung unter diesen Bedingungen dann erreicht werden
kann, wenn die durch den endothermischen Zerfall auftretende Temperaturerhöhung
durch Zusatz von Zinksulfat ausgeglichen wird.
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Die Arbeitsweise bei der Abröstung der Blende in Gegenwart von Zinksulfat
unterscheidet sich von den bisherigen Röstverfahren selbst nicht. Es ist auch bekannt,
Blende in Gegenwart von Zinksulfat totzurösten, das durch ein voraufgehendes sulfatisierendes
Rösten erzeugt wurde, um ein Bindemittel zur Erleichterung der Granulation oder
der Zerteilung des totzuröstenden Erzes zu erzielen.
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Im Gegensatz zu diesem bekannten Verfahren liegt dieser Erfindung
der Gedanke zugrunde, die endothermische Wirkung des Zinksulfats durch absichtlichen
Zusatz von Zinksulfat auszunutzen, und zu diesem Zweck wird ein ganz bestimmter
Zusatz von Zinksulfat gemacht, und zwar werden ungefähr 3 Moleküle Zinksulfat auf
2 Moleküle der Schwefelmenge zugesetzt, die über der zur Aufrechterhaltung der Verbrennung
erforderlichen Schwefelmenge vorhanden ist. Nach dem neuen Verfahren gelingt es,
Mischungen, die bis zu 2o% Schwefel und mehr enthalten, ohne Verschlackung oder
Schmelzen totzurösten, ein Ergebnis, das auf dem Gebiete des Totröstens von Erzen
als überraschend bezeichnet werden muß.
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In der gemäß der Erfindung überzuröstenden Mischung verteilt sich
der gesamte Schwefel auf das Zinksulfid (Sulfidschwefel) und das Zinksulfat (Sulfatschwefel).
Von dem Sulfidschwefel muß, wie bei den üblichen Verfahren, ein Teil A dazu dienen,
durch seine Oxydation die notwendige Reaktionswärme
aufrechtzuerhalten
und die Wärmeverluste zu kompensieren. Er spielt die Hauptrolle in der Verbrennung,
und man kann ihn als den aktiven Schwefel bezeichnen. Der Rest oder der Teil B des
Sulfidschwefels ist diejenige Menge, die, wenn man das Mineral mit den üblichen
Verfahren behandelt, alle diejenigen Nachteile hervorruft, die eine Folge eines
zu großen Schwefelreichtums sind. Gemäß der Erfindung wird dieser Teil kompensiert
durch den Sulfatschwefel, derart, daß die bei der Oxydation des Teiles 13 des Sulfidsch-%vefels
entstehenden Kalorien durch die Zersetzung des Sulfates absorbiert werden. Der Sulfatschwefel
und der Teil B des Sulfidschwefels bilden also vom thermischen Standpunkt aus inerten
Schwefel. Der Vorgang kann in folgendem Schema zusammengefaßt werden-
| A ... aktiver Schwefel |
| Sulfidschwefel |
| Gesamtschwefel # |
| B ... inerter Schwefel |
| l Sulfatschwefel --------------- |
Betrachtet man z. B. eine Blende, die nach den üblichen Verfahren normalerweise
bis auf einen 8o%igen Gesamtschwefelgehalt maximal vorgeröstet werden müßte, um
die Verschlakkung bei dem überrösten zu verhindern, so kann dieses Material gemäß
der Erfindung, ohne zu verschlacken, einer überröstung unterworfen werden, wenn
es viel mehr Schwefel, beispielsweise insgesamt 2o bis z5%, enthält. Es genügt,
daß dank eines vernünftigen Anteiles an Sulfat in der Mischung die 8% überschreitende
Schwefelmenge, wie oben erwähnt, von inertem Schwefel gebildet wird. Die obengenannten
Ziffern sind naturgemäß theoretisch. Bei der praktischen Anwendung der Erfindung
können sich diese Ziffern mehr oder weniger ändern, um verschiedenen chemischen
oder physikalischen Ursachen Rechnung zu tragen, die fähig sind, das thermische
Gleichgewicht des Verfahrens zu ändern. Insbesondere kommen folgende Gründe in Betracht
a) Die Anwesenheit von anderen Sulfiden als das Zinksulfid, wie beispielsweise Bleiglanz,
Pyrit, Arsenkies, Kupferkies usw., oder anderen Bestandteilen, wie Kalk, Baryt,
Kieselsäure usw., deren gegenseitige Reaktionen, thermochemische Konstanten und
Verschlakkungsfähigkeiten leicht diejenigen Ergebnisse verändern können, die erreicht
werden, wenn rechnerisch von der reinen Blende ausgegangen wird.
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b) Der mehr oder weniger starke Wassergeholt des Zinksulfates und
gegebenenfalls anderer vorhandener Salze, deren Entwässerung eine Wärmeabsorption
mit sich bringen würde.
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c) Die Gegenwart einer mehr oder weniger großen Menge von Zinksulfat
in dem vorgerösteten Mineral, also eines Sulfates, welches absichtlich belassen
oder durch eine sulfatbildende Röstung erzeugt wird.
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d) Der Einfluß der Körnergröße und der Höhe der in Reaktion befindlichen
Masse, wobei das vorliegende Verfahren selbst bei einem viel stärkeren Schwefelgehalt
gestattet, eine viel größere Materialdicke als die üblichen Verfahren zu behandeln.
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Das gemäß der Erfindung verwendete Zinksulfat kann naturgemäß aus
jeder geeigneten Quelle stammen. Es kann beispielsweise die Form eines wasserfreien
oder kristallinischen Sulfates haben. Im letzteren Falle wird die endothermische
Wirkung noch verstärkt durch die Dissoziation des wasserhaltigen Salzes und die
Verdampfung des Hydratwassers. Es kann auch aus der Behandlung der Reduktions-oder
der Röstrückstände mit Wasser oder Schwefelsäure stammen. Man kann in gleicher Weise
das Erzeugnis einer sulfatbildenden Röstung, das Angriffsprodukt einer gerösteten
Blende, eines Zinkoxydes oder von Zinkmineralien durch Schwefelsäure, die aus Elektrolysebehältern
-stammenden, zu regenerierenden Lösungen oder sonstige Sulfatlösungen mit einer
geeigneten Konzentration verwenden.
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Verwendet man wasserfreies oder teilweise entwässertes Zinksulfat,
das man mit dem angefeuchteten Mineral vor der Granulierung mischt, stellt man fest,
daß das Sulfat das Anfeuchtewasser derart aufnimmt, daß die Körner oder Knollen
in fast trockenem Zustande erzielt werden können, was ihre Trocknung unnötig macht
oder doch wenigstens stark vermindert. Man kann auch durch die Reaktion des Sulfates
und der in der Mischung vorhandenen Oxyde die Bildung von Oxysulfaten oder basischen
Sulfaten des Zinks mit mehr oder weniger Wassergehalt hervorrufen, deren Benutzung
in starkem Maße die Härtung der Stücke erhöht.
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- Wenn man das Zinksulfat in gelöstem Zustande zusetzt, kann es mit
dem Mineral vorteilhaft vor dessen Granulierung gemischt werden und während dieses
Vorganges die Rolle des Bindemittels spielen. Man hat in der Tat festgestellt, daß
eine Zinksulfatlösung ein ausgezeichnetes Bindemittel bildet. Außer den Vorteilen,
die sich aus der endotherrnischen Zersetzung des Zinksulfates im Laufe der überröstung
ergeben, bietet die Verwendune
einer derartigen Lösung, verglichen
mit anderen Bindemitteln, den Vorteil, das Mineral anzureichern, anstatt die Menge
der Verunreinigungen zu erhöhen. Diese Lösung kann in jeder geeigneten Konzentration
angewendet und auf eine sehr wirtschaftliche Weise dadurch gewonnen werden, daß
Nebenprodukte der Zinkfabrikation (feuerbeständige Rückstände, Oxyde, Schlacken
usw.) oder Staub aus den Röstöfen mit Wasser oder mehr oder weniger verdünnter Schwefelsäure
behandelt werden.
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Man kann in gleicher Weise die Mischung warm herstellen mit einer
solchen Wassermenge, daß sie durch Kühlung einen großen Teil des in sehr dispergiertem
Zustande befindlichen Sulfates kristallisieren läßt, die Kohäsion der Knollen erhöht,
die Verteilung des Sulfates in der Masse verbessert und die Wassermenge, die notwendig
ist, um die Plastizität der Masse bei der Granulier ung sicherzustellen und demgemäß
die durch Trocknung zu beseitigende Wassermenge verringert.
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Um die vorzeitige Aufnahme der vorhandenen Salze zu verhindern, kann
man von einem Kolloid, beispielsweise Kleister oder Dextrin, Gebrauch machen. Die
gelatinöse Kieselsäure, die beispielsweise bei der Behandlung gerösteter Mineralien
oder ihrer Rückstände mit Schwefelsäure gewonnen wird, kann auch vorteilhaft zu
diesem Zweck verwendet werden.
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Welches auch immer die Form ist, unter der das Zinksulfat zugesetzt
wird, so stellt man immer fest, daß dieser Zusatz stets eine nennenswerte Vergrößerung
der Dauerhaftigkeit und Kohäsion der Knollen erzeugt, was sehr vorteilhaft ist mit
Rücksicht auf die spätere Handhabung und eine starke Verminderung der wieder zu
agglomerierenden pulverigen Abfälle gestattet. Diese Eigenschaft ist auch wichtig
mit Rücksicht auf das überrösten und gestattet, die Knollen in Schichten großer
Dicke in einem Schachtofen mit künstlichem Zuge aufzustapeln, ohne daß die Knollen
brechen und ohne daß der Zug übermäßige Druckunterschiede notwendig macht.
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Die Röstung des Minerals in Schichten großer Dicke wird überdies,
wie gesagt, ohne anormale Temperaturerhöhung möglich gemacht durch die endothermische
Zersetzung des Zinksulfates, die erfolgt auf Kosten der Wärme, welche durch Verbrennung
eines Teiles des im Sulfidzustande vorhandenen Schwefels entwickelt wird. Diese
Zersetzung hat noch weitere vorteilhafte Wirkungen. Sie macht schweflige oder Schwefelsäuren,
Sauerstoff und Luft frei. Die Anhydride reichern einerseits die Röstgase so weit
an, daß ihre Verwendung bei der Schwefelsäurefabrikation unter denselben Bedingungen
stattfinden kann wie diejenigen der bei der Röstung der Rohblende anfallenden Gase.
Überdies haben der entwickelte Sauerstoff wie das Schwefelsäureanhydrid das Bestreben,
den Schwefel alsbald zu oxydieren, derart, daß bei gleichem Ergebnis man die Windgeschwindigkeit
verringern kann, was in gleicher Weise zur Anreicherung der Röstgase beiträgt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist nicht nur anwendbar auf die
Überröstung vorgerösteter Blende, sondern gestattet auch, die Rohblende zu behandeln,
wenn der Zusatz an Zinksulfat genügt und insbesondere, wenn das verwendete Sulfat
wasserhaltig ist. Es eignet sich insbesondere gut für das überrösten von Mischungen
vorgerösteter Blende und Rohblende und gestattet in diesem Falle, leicht und wirtschaftlich
Mischungen zu behandeln, die viel reicher sind an Rohblenden als diejenigen, die
für die üblichen Verfahren erforderlich sind.
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Ein vorgeröstetes Material, das bei der Titrierung 6% Schwefel enthielt
und bei der Überröstung mittels der üblichen Verfahren Verschlackungen ergab, wurde
beispielsweise durch Zusatz von Rohblende und Zinksulfat in eine Mischung übergeführt,
die 2o% Schwefel enthielt. Diese Mischung wurde in einer Dicke von 6o cm einer Überröstung
unterworfen, ohne daß sie sich verschlackte, und ergab ein Röstgut mit o,4.5% Schwefel.
Die Röstgase enthielten ungefähr 90lo schweflige Anhydride, während der Gehalt an
solchen durch die üblichen Verfahren erzeugten Gasen 50/0
nicht überschreitet.