DE596019C - Verfahren zur Sulfatisierung von Nichteisenmetallen - Google Patents

Description

Die Erfindung will in neuartiger Weise die in sulfidischen Erzen, z. B. Zinkblenden oder Pyriten, insbesondere kupferhaltigen Pyriten,

' enthaltenden Nichteisenmetalle in Sulfate überführen,-die dann in bekannter Weise durch Auslaugen abzuscheiden sind.

Man hat bereits vorgeschlagen, solche Erze

"zunächst bei hohen Temperaturen zu Oxyden zu rösten und dann im- Gleichstrom mit Röstgasen in Berührung zu bringen, um sie bei abfallender Temperatur zu sulfatisieren. Für Zinkblende wandte man dabei eine Rösttemperatur von ungefähr 900 ° C und SuIf atisierungstemperaturen zwischen 400 und 800 ° C an.

Falls die Erze selbst nicht schwefelhaltig genug waren, um die Sulfide der zu gewinnenden Metalle in Sulfate umzusetzen, ging man bei dem bekannten Verfahren so vor, daß man entweder Pyrite oder auch Schwefel zusetzte, um den gewünschten Erfolg zu erzielen.

Bei anderen Vorschlägen zur sulfatisierenden Röstung von Erzen unter Mitwirkung der frei werdenden gasförmigen Bestandteile im Gleichstrom, wurde in der Sulfidzerfallzone eine oberhalb der Zersetzungstemperatur des zu gewinnenden Sulfates liegende Temperatur und in der Sulfatisierungszone die Einhaltung von unterhalb der Zersetzungstemperatur des Sulfates bleibenden Temperaturen angestrebt. Es wurden also zunächst die frischen Erze hoch und später die vorgerösteten Erze weniger hoch erhitzt. Dabei führte man die Ofenabgase, wenn sie noch reich an schwefliger Säure und Schwefelsäure waren, ganz oder teilweise in den obersten Ofenteil oder in die Sulfatisierungszone zurück.

Schließlich ist auch schon vorgeschlagen worden, die Rost- oder Ofenabgase in eigenartig gestalteten Kreisläufen zu dem Zweck in den Ofen zurückzuleiten, um mit ihrer Hilfe die Behandlungstemperaturen zu regem. Die Erfindung baut sich daher auf der bekannten Grundlage auf, daß bei Einwirkung höherer Temperaturen auf die frisch in die Behandlung eintretenden Erze die Sulfatisierung unter Mitwirkung von stark sauerstoffhaltigen Röstgasen\ bei Temperaturen von etwa 600 bis 800 ° C¹ und unter Wiedereinführung eines Teiles der aus dem Ofen entweichenden Röstgase zum Zwecke der Temperaturregelung in den Arbeitsgang! erfolgt.

Zwecks Vervollkommnung dieses Verfahrens schlägt der Erfinder vor, die zur Wiedereinführung in den Ofen bestimmten Röstgase mit Schwefeldioxyd bis zu einer bestimmten Mindestkonzentration anzureichern, und zwar soll diese genügen, um im Ofen eine SO₂-Konzentration von mindestens 20°/₀ aufrechtzuerhalten. Zugleich wird die Temperatur in der Sulfatisierungszone durch Einführung der angereicherten Röstgase geregelt. Endlich erfolgt

gegebenenfalls „eine_Yorwärmung_ dieser^asg EzwT der Luft', die um so höher getrieben werden soll, je geringer der Schwefelgehalt der Erze ist. Um auch das in den Erzen enthaltene Eisensulfid in besonders günstiger Weise umsetzen zu können, macht der Erfinder ferner den Vorschlag, die dem Ofen zuzuführende Luft teilweise oder ganz oberhalb oder unterhalb der Schwefeldioxydzufuhrstelle in die Beschickung einzuführen.

Der erzielte technische Fortschritt liegt einmal in einer überlegenen Sicherheit, die vollständige Sulfatisierung der Nichteisenmetalle zu erreichen, womit sich eine beachtliche Steigerung der Ausbeute an den zu gewinnenden Metallen verbindet. Sodann ergibt sich noch ein beachtlicher Vorteil in bezug auf die Güte des bei der Röstung .. anfallenden Eisenproduktes. Wenn man z. B. Kupferpyrite, die im allgemeinen das Behandlungsgut bilden, erfindungsgemäß in Gegenwart von Luft röstet, wird das Eisensulfid bevorzugt oxydiert. Das Ergebnis der Behandlung ist zunächst ein Produkt aus Eisenoxyd und Kupfer·: sulfid oder aus Eisenoxyd und einem Gemisch aus Kupferoxyd und Kupfersulfid. Die Kupferverbindungen werden dann in der Sulfatisierungszone in Sulfat umgewandelt, das nachher ausgelaugt wird. Aus dem Röstprodukt des neuen Verfahrens bleibt nach dem Auslaugen ein im wesentlichenjschwefelfjeits und für das Erschmelzen von Eisen besonders wertvolles Eisenoxyd zurück. Wenn die Luft unterhalb der Sulfatisierungszone eingeführt wird, ist das Eisenoxyd besonders schwefelfrei.

Die Behandlung läßt sich in Schachtofen und auch in Öfen anderer Bauart durchführen. Ferner ist es möglich, die Oxydation des Eisensulfids und die Sulfatisierung in je einem besonderen Ofen vorzunehmen. Die Erfindung betrifft nur die Behandlung solcher Erze oder Stoffe, die genügend Schwefel oder Metallsulfid enthalten, um die erforderliche Reaktionstemperatur gegebenenfalls bei Vorwärmung der Verbrennungsluft oder des Schwefeldioxyds oder beider aufrechtzuerhalten. Durch Versuche sind folgende vorzugsweise günstigen Bedingungen für die Durchführung des Verfahrens, und zwar beispielsweise mit Bezug auf das Rösten von Pyriten in einem Schachtofen, gefunden worden.

Die Erze werden oben in den Schachtofen eingefüllt. In seinem Oberteil vollzieht sich die erste Behandlungsstufe, nämlich die Oxydation der frischen Pyrite unter Bildung von Eisenoxyd, Schwefeldioxyd und gegebenenfalls von freiem Schwefel. In dieser Stufe können die Nichteisenmetalle, z. B. Kupfer und Zink, die Form ihrer Sulfide behalten, aber sie können auch ganz oder teilweise oxydiert werden. Die Temperatur liegt zwischen Soo und 1000⁰C; sie beträgt zweckmäßig in der Regel höchstens etwa 850⁰C und wird vorzugsweise durch abgekühltes Ofengas im Sinne der späteren Angaben geregelt.

Die zweite Verfahrensstufe vollzieht sich im unteren oder mittleren Teile des Ofens. Hier werden unter fast vollständiger oder vollständiger Oxydation der übrigen Sulfide die Nichteisenmetalle bei einer zwischen 600 und 800 ° C liegenden Temperatur sulfatisiert. Für diese Zone ist eine Schwefeldioxydkonzentration der Gase von mindestens 20% erforderlich. Es hat sich gezeigt, daß die günstigste Temperatur für die Sulfatisierung bei 700⁰C liegt, weil bei dieser die Nichteisenmetalle, insbesondere Kupfer, sehr schnell sulfatisiert werden. Bei der besten Temperatur von 700 ° C nimmt die Sulfatisierung rasch zu, während die Schwefeldioxydkonzentration auf ungefähr 25% wächst. Oberhalb einer Schwefeldioxydkonzentration von 25⁰J₀ bleibt der Sulfatisierungsgrad im wesentlichen konstant.

Die Einregelung des Arbeitsganges auf die günstigsten Temperaturen, etwa 700 ⁰C in der Sulfatisierungszone und bis etwa 850 ° C in der Oxydationszone, unter Aufrechterhaltung der verlangten Schwefeldioxydkonzentration, erfolgt erfindungsgemäß vorteilhaft durch die Zuführung eines Gasgemisches von beispielsweise 3 Volum Luft und 1 Volum S O₂. Gegebenenfalls go empfiehlt es sich, das Gemisch zwecks Sicherung der Reaktionstemperaturen vorzuwärmen, und zwar um so höher, je geringer der Schwefelgehalt der Erze ist. Nach dem Ergebnis von Versuchen kommt beispielsweise bei einem Schwefelgehalt der Erze von 5% eine Vorerhitzung auf etwa 310 ° C, bei einem Schwefelgehalt von 10.% eine Erhitzung auf etwa 170 ° und bei 15 % Schwefel im Erz eine Erhitzung auf etwa 35 ° C in Betracht.

Der einfachste Weg besteht in der Einführung der Luft und von konzentriertem Schwefeldioxydgas unten in den Ofen, wo ungefähr 400 bis 600⁰C herrschen. Beim Aufstieg der Gase in Berührung mit den Pyriten wachsen die Temperatur und die Schwefeldioxydkonzentration. In halber Höhe beträgt die Temperatur 600 bis 800 ° C (Sulfatisierungszone) und im oberen Ofenteil liegt sie zwischen 800 und 1000° C (Oxydationszone). Der Verbrennungsluft muß die genügende Menge Schwefeldioxyd n₀ zugesetzt werden, um das Entstehen zu hoher Temperaturen in der Oxydationszone zu verhindern.

Bei dieser einfachsten Ausführungsform des Verfahrens sind allerdings die Oxydationsbedingungen im unteren Ofenteil noch nicht günstig genug, um sämtliche Eisensulfide umwandeln zu können. Darum soll gegebenenfalls nur ein Teil der Luftzufuhr von unten her zusammen mit dem SO₂-haltigen Gas erfolgen und eine weitere Luftzufuhr so vorgesehen werden, daß sich die Oxydationswirkung im unteren Teil