-
Verfahren zum Rösten von Pyriten Es ist bekannt, das Rösten von Pyriten
in Gegenwart eines sauerstoff- und schwefeldioxydhaltigen Gases vorzunehmen. Beispielsweise
wurde schon vorgeschlagen, sowohl in Schachtöfen wie auch in mechanischen mehrstöckigen
Öfen mit Rührwerk die aus den frisch .aufgegebenen Teilen der Beschickung entstehenden
Röstgase über das in der Röstung bereits weiter vorgeschrittene Gut zu leiten. Zum
Zwecke der Begünstigung der Überführung des Schwefels bzw. der schwefeligen Säure
in Schwefelsäure ist ferner vorgeschlagen worden, das abwärts sinkende Gut zunächst
der Einwirkung eines aufsteigenden Stromes von heißer Luft oder Sauerstoff aufzusetzen,
um den Schwefelgasen dieselbe Richtung (entgegengesetzt der Bewegung des Erzes)
zu erteilen, und dann die Bewegungsrichtung umzukehren, wovon man sich vor 'allen
Dingen eine bessere Verteilung der Wärme in der Beschickung versprach. Diese allgemeinen
Anweisungen genügen jedoch nicht, um Höchstleistungen im Sinne der Erfindung herbeizuführen,
nämlich aus dem Eisensulfid möglichst allen Schwefel iti elementarer Form und ein
möglichst schwefelfreies Eisenoxyd zu gewinnen.
-
Erst ein späterer Vorschlag befaßt sich damit, eine bestimmte Zusammensetzung
für das Behandlungsgas vorzuschreiben. Anknüpfend an die bekannte Einführung von
aus der Beschickung kommendem Röstgas, gegebenenfalls mit Dampfzusatz, in den Ofen
wird empfohlen, statt dessen ein Gemisch aus Schwefeldioxyd und einem inerten Gas
zu verwenden. Während das gewöhnliche Röstgas etwa io °/o SO. enthält,
soll ein Gemisch aus Wasserdampf und Schwefeldioxyd zur Anwendung kommen, das mindestens
5o % S0_ enthält. Aber auch die Leistungen dieses Verfahrens befriedigen nicht,
denn der Sauerstoffgehalt ist zu gering.
-
Ist beim Rösten von Pyriten die Luftmenge kleiner als gemäß der Gleichung
q. FeS2 -f- i i 02== a Fe@03 -f- 8 S02, so wird das zuerst mit der Luft in Berührung
kommende Erz zu Eisenoxyd und Schwefeldioxyd verbrannt, und zwar in einer so weit
reichenden Zone, wie noch Sauerstoff in den Gasen enthalten ist. Außerhalb, also
im allgemeinen oberhalb dieser Verbrennungszone wird aus den Pyriten durch die heißen
Verbrennungsgase der freie Schwefel abdestilliert. Wenn die Gaswärme dazu ausreicht,
kann man auf diese Weise höchstens bis zur Hälfte des Gesamtschwefels als freien
Schwefel und den Rest als Schwefeldioxyd gewinnen. Sucht man nun den Anteil an freiem
Schwefel durch Einschränkung; der Luftzufuhr zu erhöhen, so verunreinigt
sich
infolge unvollkommener Verbrennung (las entstehende 1?isenox@.(1 erheblich mit (nicht
durch Reaktion mit Schwefeldioxyd entfernten) Eisensulfid. Diesen Mangel der bekannten
Verfahren will die Erfindung beseitigen.
-
Es wurde gefunden, daß eine Einschränkung der Luftzufuhr zu dem erwähnten
Zweck mög-lich ist, dann wenn mit in der z,ünstiggünstigem Verbrennungszone Er folg
des Ofens eine gewisse optimale Schwefeldioxydkonzentration eingehalten wird. Erfindungsgemäß
soll die Endkonzentration an der Oberseite oder kurz über der Verbrennungszone mindestens
2o "J" des Gasvolumens an SO, betragen. Zu diesem Zwecke werden den Röstgasen,
nachdem ihr Schwefelgehalt entfernt wurde, entsprechende Mengen konzentrierten oder
reinen Schwefeldioxyds zugesetzt. Mittels des an S02 angereicherten Gases wird zugleich
die Temperatur in der Verbrennungszone auf etwa 8oo bis zooo° (: gehalten und bei
einer Luftmenge ungefähr nach der Gleichung 4FeS2+302=2Fe=O3+8S der freie Schwefel
abdestilliert. Das neue Verfahren der Pyritröstung in Gegenwart eines Sauerstoff-
und schwefeldioxydhaltigen Gases kennzeichnet sich also durch die Zuführung einer
beschränkten Menge Luft oder eines anderen sauerstoffhaltigen Gases unter Aufrechterhaltung
einer Schwefeldioxydkonzentration von mindestens 2o "J" an der Oberseite der Verbrennungszone
oder kurz darüber durch Einführung von Schwefeldioxyd oder einem solches enthaltenden
Gases.. Es soll weniger Sauerstoff als gemäß Gleichung 4 FeS2 -j- 7 02 = 2 Fe--0,
+ .l S + 4 S02, jedoch eine für die Bindung des Eisens ausreichende Sauerstoffmenge
vorhanden sein, um das Merkmal der »beschränkten« Menge zu erhalten.
-
Die praktische Ausübung des Verfahrens kann z. B. wie folgt geschehen.
Die freien Schwefel, Stickstoff und Schwefeldioxyd ententhaltenden Ofenabgase werden
entstaubt und gekühlt, worauf der freie Schwefel in beliebiger geeigneter Weise
entfernt wird. Das Restgas (Stickstoff und Schwefeldioxyd) wird beispielsweise nach
einem von der Erfinderin angegebenen Verfahren durch Adsorption oder Absorption
mittels Silicagel oder einer geeigneten Flüssigkeit oder aber durch Verflüssigung
finit S 02 angereichert. Dabei wird das konzentrierte Schwefeldioxvd in bekannter
Weise gesammelt und ein Teil davon dem Ofen zugeführt, während man den Stickstoffrückstand
entfernt. Das Verfahren kann auch derart geführt werden, daß ein Teil des Umlaufgases
nicht durch die Schwefeldioxy(ll:onzentrationsvorrichtung geschickt wird, um den
Stickstoffgehalt im Ofen entsprechend dem Stickstoffgehalt der Verbrennungsluft
zu regeln.
-
Durch Regelung der Uinlaufgasmenge nach Maßgabe der Verbrennungsluftmenge
je Zeiteinheit wird die Höchsttemperatur des Ofens beeinflußt. Wenn ein großer Teil
bzw. der ganze Schwefel in freiem Zustande gewonnen wird, vermindert sich der Bedarf
an Umlaufgas zur Aufrechterhaltung der optimalen Temperatur soweit, daß gegebenenfalls
seine fühlbare Wärme zur Destillation des freien Schwefels im Ofenoberteil nicht
ausreicht. In diesem Falle wird das Umlaufgas, dessen Temperatur erheblich unterhalb
der Temperatur in der Verbrennungszone liegt, vor dem Wiedereintritt in den Ofen
vorgewärmt. Das bietet den Vorteil, -daß im Verhältnis zur Verbrennungsluftmenge
eine größere Umlaufgasmenge benutzt werden kann, ohne die günstigste Ofentemperatur
zu beeinträchtigen. Die Gasmenge im Ofen wächst, und es steht mehr Wärme zur Verfügung,
um den freien Schwefel abzudestillieren. ' Nach der Erfindung wird ein hochwertiges
Eisenoxyd mit einem geringeren Schwefelgehalt, als er bei gewöhnlichen Pyritöfen
auftritt, gewonnen. Zu diesem Zweck wird die Verbrennungsluft an einem Punkte in
den Ofen eingeführt, der unterhalb der Eintrittsstelle des Umlaufgases liegt, während
dieses selbst unterhalb der Zone höchster Temperatur (Verbrennungszone) eingeführt
wird. Vorzugsweise soll die Verbrennungsluft vorgewärmt werden. Durch die Anordnung
des Lufteintrittes wird erreicht, daß das unvollkommen entschwefelte Gut im Ofenunterteil
stark oxydiert und so der Schwefelgehalt des Eisens auf ein Minimum reduziert wird.
Die Vorwärmung der Verbrennungsluft kann durch Wärmeaustausch mit den Ofenabgasen,
und zwar vor der Abscheidung des Schwefels aus diesen, erfolgen.
-
Ein Beispiel einer Einrichtung zur Ausübung der Erfindung ist auf
der Zeichnung schematisch dargestellt.
-
Der Ofen z kann ein Schachtofen sein, der oben bei 2 mit stückigem
Pyrit beschickt und dem unten bei 3 eine beschränkte Menge Verbrennungsluft zugeführt
wird. Es entsteht eine obere getrennte Destillationszone 4, oberhalb deren die Abgase
durch eine Leitung 5 abgezogen werden. Sie gehen durch- einen Staubabscheider 6,
eine Kühlvorrichtung 7 un(l einen Schwefelsammler B. Die Apparate 7 und 8 können
nach einem von der Erfinderin anderweitig gemachten Vorschlage zu einer einzigen
Vorrichtung (Kocher mit elektrischer Staubabscheidung) vereinigt sein. Ein
Teil
des Gases gelangt. dann in die Konzentriervorrichtung 9, beispielsweise in einen
Waschtui#m, der mit einem zur Absorption des Schwefeldioxyds dienenden Lösungsmittel
betrieben -wird. Das Schwefeldioxyd wird --daraus durch Erwärmung und gegebenenfalls
-Druckverminderung in ziemlich reinem Zustande gewonnen. Zur Konzentrierung kann
auch eine Verflüssigungsvorrichtung benutzt werden, die das Schwefeldioxyd flüssig
und im wesentlichen rein liefert, worauf es verdampft werden kann. -Der andere Teil
der Abgase wird durch den rechten, neben dem Waschturm 9 gezeichneten Umgang um
die Konzentriervorrichtung herumgeleitet, um die SO2-Konzentration des Umlaufgases
zu regeln. Ein Wärmeaustauscher io dient zur Vorwärmung des Gases; dieses wird unterhalb
,der Verbrennungszone, aber oberhalb der Zufuhrstelle 3 für die Verbrennungsluft
in den Ofen eingeführt. Die Regelung der Schwefeldioxydkonzentration steigert die
Reaktion zwischen dem Eisensulfid und dem Schwefeldioxyd, wodurch der Schwefel möglichst
restlos in elementarer Form gewonnen wird. Man kann ihn aber auch teils in elementarer,
teils in Form von Schwefeldioxyd gewinnen. Das Verhältnis zwischen beiden Formen
wird durch die Luftzufuhr bei 3 nach Maßgabe der Gutzufuhr bei 2 je Zeiteinheit
geregelt.
-
Die Luftzufuhr beeinflußt auch die Konzentration der schwefeldioxydhaltigen
Gase, denn je Zeiteinheit muß der mit der Luft eingeführte Stickstoff gleich der
aus dem Kreislauf ausgeschiedenen Stickstoffmenge sein. .Nach Einstellung der Pyritzufuhr,
der Luftzufuhr und der Menge des abzuscheidenden Stickstoffes kann die Temperatur
der Verbrennungszone im Ofen i noch durch Veränderung der Geschwindigkeit des Umlaufgases
beeinflußt werden. Für den Fall, daß die Luftzufuhr auf Erzeugung von freiem SchNvefel
und Schwefeldioxyd eingestellt ist, kann man die Ausbeute an freiem Schwefel durch
Zusatz eines Reduktionsmittels, z. B. Koks, in den Ofenoberteil erhöhen. Zum -gleichen
Zwecke kann man schon der ursprünglichen Pyritbeschickung eine gewisse Menge Koks
zusetzen. Beispiel Ein Ofen mit einem täglichen Durchsatz von etwa 318 t Pyrit empfängt
stündlich 7450 cbm Luft. Stündlich werden 37 200 cbm Ofengase mit 55o° C abgezogen,
die 25 04 Schwefeldioxyd, 6 % Schwefeldampf und 69 % Stickstoff enthalten. Nach
dem Abkühlen des Gases und dem Abscheiden des freien Schwefels kommen stündlich
8ooo cbm Gas mit 27 0lo S O= in der Konzentrierv orrichtung zur Behandlung. Sie
liefert stündlich 59oo cbm Gas, das mit dem umgeleiteten Rest wieder vereinigt wird.
Das Gemisch von 29 ooo cbm mit 32 % S 02 wird auf 300° C erhitzt und wieder in den
Ofen geführt. Die Zahlen gelten für normale Temperatur und normalen Druck. Dabei
wird im wesentlichen der ganze Schwefelgehalt der Pyrite in elementarer Form gewonnen.