DE60123025T2

DE60123025T2 - Verfahren zur regelung eines röstofens

Info

Publication number: DE60123025T2
Application number: DE60123025T
Authority: DE
Inventors: Heikki SIIRILÄ
Original assignee: Outokumpu Oyj; Outokumpu Technology Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj; Metso Outotec Oyj
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2021-03-17
Also published as: CA2401253A1; CN1418258A; NO20024132D0; ZA200206763B; FI20000608A; US6641392B2; KR100808819B1; EP1266042B1; DE60123025D1; AU4659501A; US20030010268A1; EP1266042A1; EA200200980A1; ATE339528T1; CA2401253C; PE20030105A1; CN1236225C; FI109606B; KR20020081429A; WO2001068926A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regulieren des aus einem Röstofen beim Fließbett-Rösten zu entfernenden Kalzin-Anteils. Ein Teil des Rostes des Röstofens ist separiert in einen separaten Rostabschnitt, der als Überlaufrost (engl. overflow grate) bekannt ist, wo die Düsen und die hier hindurch zu blasende Röstgasmenge unabhängig vom Hauptrost reguliert werden können. Der separat regulierbare Rost ist im Abschnitt des Ofens angeordnet, wo die Überlauföffnung angeordnet ist.
Das Rösten von Konzentraten, wie beispielsweise Zinksulfid-Konzentrat, findet gewöhnlich unter Anwendung des Fließbett-Verfahrens statt. Beim Röst-Verfahren wird das zu röstende Material, ein feinpulvriges Konzentrat, über Zuführeinheiten in der Wand des Ofens oberhalb des Fließbettes in den Röstofen eingebracht. Am Boden des Ofens befindet sich ein Rost, über den Sauerstoff enthaltendes Gas eingeführt wird, um das Konzentrat zu verflüssigen. Die Anzahl an Düsen pro m² liegt im Bereich von 100. Mit dem Verflüssigen des Konzentrats steigt die Höhe des Einspeisbettes auf ca. die Hälfte derjenigen Höhe des festen Materialbettes. Die Höhe des Bettes liegt im Durchschnitt bei 8–12 % der Gesamthöhe des Ofens. Der Druckabfall in dem Ofen wird durch den Widerstand des Rostes und des Bettes verursacht. Der Widerstand des Bettes entspricht mehr oder weniger der Masse des Bettes, wenn das Bett in einem verflüssigten Zustand vorliegt. Der Druckabfall liegt im Bereich von 240–280 mbar.
Das Konzentrat in dem verflüssigten Bett wird oxidiert (verbrannt) zu einem Kalzin aufgrund der Wirkung des den Sauerstoff enthaltenden Gases, das über den Rost eingeführt wird; so wird beispielsweise Zinksulfidkonzentrat in Zinkoxid geröstet. Beim Zinkkonzentrat-Rösten liegt die verwendete Temperatur im Bereich von 900–1050° C. Das Kalzin wird teilweise über die Überlauf-Öffnung aus dem Ofen abgeschieden, wobei es teilweise mit den Gasen an einen Abhitzekessel und von dort weiter an den Zyklon sowie elektrostatische Abscheider mitgenommen wird, wo das Kalzin rückgewonnen wird. Im Allgemeinen ist die Überlauföffnung auf der gegenüberliegenden Seite der Zuführeinheiten im Ofen angeordnet. Das aus dem Ofen abgeschiedene Kalzin wird gekühlt und zum Laugen fein zermalen.
Für ein gutes Rösten ist es wichtig, das Bett zu kontrollieren, d.h. das Bett sollte gut und die Verflüssigung gesteuert sein. Eine Verbrennung sollte so vollständig wie möglich sein, wobei das Kalzin in guter Qualität aus dem Ofen kommen sollte. Die Partikelgröße des Kalzins hängt bekanntlich von der chemischen Zusammensetzung und der Mineralogie des Konzentrats wie auch von der Temperatur und der Sauerstoffanreicherung des Röstgases ab. Eine gute Verflüssigung und eine gute Bettstabilität können beispielsweise durch Regulieren des Verunreinigungsgrades in der Konzentratmischung oder durch Zusatz von Wasser zu dem feinen Konzentrat verbessert werden, was eine Mikropelletisation hervorruft. In dem US-Patent 5,803,949 ist die Stabilisierung eines Fließbettes beim Zinkkonzentrat-Rösten beschrieben, wobei das Bett durch Regulieren der Partikelgrößeverteilung des Bettes stabilisiert wird.
Der tatsächliche Druckabfall im Röstofen ist bestimmt durch die Partikelgröße und das Volumengewicht des Konzentrats in dem Fließbett, der Höhe des Bettes in dem Röstofen, sowie der Roststruktur. Damit der Röstofen stabil funktionieren kann, sollte der Druckabfall in einer bestimmten Position des Ofens verbleiben. Ein geringer Druckabfall kann beispielsweise das Ergebnis eines niedrigen Bettes sein. Damit können lokale Hitzepunkte gebildet werden, oder es kann ein Sintern auftreten.
Herkömmlicherweise werden der Ofen-Druckabfall und die Betthöhe durch Hinzufügen oder Entfernen von Begrenzerwand-Verriegelungen, die am unteren Rand der Überlauföffnung angeordnet sind, reguliert. Ein Druckabfall kann ebenso gewissermaßen von der durch den Rost hindurch geführten Gasmenge beeinflusst sein, insbesondere bei dem durch den Rost selbst gebildeten Teil. Das Hinzufügen und Entfernen von Begrenzerwand-Verriegelungen ist begrenzt und andererseits ist die Handhabung der Verriegelungen selbst aus Gründen einer industriellen Sauberkeit nicht empfehlenswert.
Im Dokument GB 740974 ist ein Fließbett-Röstofen aufgezeigt, bei dem das zu röstende Material von der Wand oberhalb des Fließbettes zugeführt und das geröstete Material von der Wand oberhalb des Bettes abgeführt wird. Es liegen mindestens zwei unterschiedliche Bereiche vor, durch die Gas geführt werden kann, d.h. ein zirkularer mittlerer Gitterbereich, der in jedem Fall Verwendung findet, und ein weiterer peripherer kreisförmiger Gitterbereich, der zusätzlich verwendet werden kann, wenn das zugeführte Material eine feine Korngröße hat. Ein größeres Material erfordert im Vergleich zu einem feinen Zufuhrmaterial eine höhere Gasgeschwindig keit, wobei bei einer Verwendung von nur den Gaszufuhrleitungen des zentralen Bereichs eine erhöhte Gasgeschwindigkeit zum Verflüssigen größeren Materials erhalten wird.
Das Dokument US 2,943,929 betrifft ein Verfahren zum Rösten von Sulfiden in einem Fließbett-Ofen. Hauptgedanke ist es, dass das Rösten bei einer hohen Zufuhrrate und einer hohen Gasgeschwindigkeit ausgeführt werden kann, wenn das zu röstende Material durch einen Zyklon in einer Menge in den Röster rückgeführt wird, die mindestens der fünffachen Menge an ungeröstetem Sulfid entspricht, das dem Bett zugeführt wird.
Ferner beschreibt das Dokument US 2,930,604 ein Fließbett-Rösten von Sulfidkonzentraten, wobei das Konzentrat als Aufschlämmung zugeführt wird und der Zuführpunkt am Dach des Ofens ist. Der Rost ist aus drei separaten Teilen gebildet, wobei die hierdurch zugeführte Gasmenge eingestellt werden kann.
Es wurde nun ein Verfahren gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung entwickelt, das die Regulierung von Röstofen-Arbeitsbedingungen erlaubt, wenn Material zum Rösten oberhalb des Fließbettes und verflüssigendes Röstgas durch den Rost am Boden des Röstofens zugeführt werden, wobei zumindest ein Anteil des Kalzinmaterials an der Überlauföffnung abgenommen wird, die auf Höhe des oberen Bereichs des Fließbettes angeordnet ist. Ein Teil des Ofenrostes ist zum Bilden eines separaten Abschnitts getrennt, der als Überlauf-Rost bekannt ist, wo die Düsen und die hier hindurch geblasene Gasmenge unabhängig vom Hauptrost reguliert werden. Der separat regulierte Rost ist in demselben Abschnitt des Ofens wie die Kalzin-Überlauföffnung angeordnet, und zwar unterhalb der Überlauföffnung. Die wesentlichen Merkmale der Erfindung gehen aus den beigefügten Ansprüchen hervor.
Es hat sich gezeigt, dass sich bei Verwendung eines separat regulierten Rostes das Verhältnis reguliert werden kann, zu dem das Kalzin aus dem Ofen über die Überlauföffnung entnommen wird. Die Verwendung eines Überlaufrostes kann den Anstieg einer günstigen Partikelgröße beeinflussen. Es wurde herausgefunden, dass ein Überlaufrost verwendet werden kann, um die Ofen-Arbeitsbedingungen selbst dann zu regulieren, wenn nur weniger als 0,5 % aller Düsen in dem Rost in dessen Bereich liegen. Der Kontrollbereich des Druckabfalls des Überlauf-Rosts selbst sollte vorzugsweise breit sein, ca. 200–2500 mbar.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass der Anstieg des Überlaufrost-Druckabfalls die Menge an Kalzin erhöht, die über die Überlauföffnung entnommen wird, im Vergleich zu der Kalzinmenge, die anderswo rückgewonnen wird. Andererseits kann die Kapazität des Ofens auch durch ein Umleiten eines größeren Betrages an Kalzin über die Überlauföffnung angehoben werden, wobei dies genau durch die Verwendung des Überlauf-Rostes erreicht werden kann. Das Ansteigen des Überlaufrost-Druckabfalls kann die Turbulenz des Fließbettes beeinflussen, was dazu führt, dass gröberes Material im unteren Bereich des Bettes nach oben steigt, und durch die Überlauföffnung aus dem Ofen freigegeben wird.
Das über die Überlauföffnung entfernte Kalzin wird gekühlt, vorzugsweise in einem Vortex-Kühler. Im Stand der Technik ist es bekannt, dass der Sulfatgehalt des von einem Hitzkessel erhaltenen Kalzins höher ist, als derjenige Kalzingehalt, der aus einem Vortex-Kühler gewonnen wird. Kalzin, das Sulfate beinhaltet, kann in dem Hitzekessel zu Blockierungen führen, so dass die Abnahme der Kalzinmenge, die vom Hitzkessel gewonnen wird, einem gleichmäßigen Funktionieren des Hitzkessels verhilft, und damit dem gesamten Verfahren.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele beschrieben:
Beispiel 1
Ein Produktionsröstofen wurde mit einer konstanten Menge Luft (42.000 Nm³) betrieben, sowie mit standardisierten Begrenzerwand-Verriegelungen mit einer zusammengesetzten Höhe von 75 mm. Die Temperatur wurde konstant bei 950° C gehalten, wobei die Zuführmischung ebenso konstant gehalten wurde. Es war möglich, den Ofen-Druckabfall durch Regulieren des Druckabfalls des Überlaufrostes zu steuern, wie das in der unten angeführten Tabelle gezeigt ist: Tabelle 1
Beispiel 2
Ein Röstofen gemäß Beispiel 1 wurde verwendet. Sauerstoff (500 Nm³) wurde der Rostluft (44.000 Nm³) hinzugefügt, woraufhin der Druckabfall des Ofens zu steigen begann, wobei dieser jedoch durch Anheben des Druckabfalls des Überlaufrostes von 800 mbar auf 1.200 mbar stabilisiert wurde.

Claims

Verfahren zum Regulieren der Kalzinmenge, die aus einer Überlauföffnung aus einem Röstofen entnommen wird, welche Öffnung auf Höhe des oberen Bereichs eines Fließbettes angeordnet ist, wobei Material zum Rösten oberhalb des Fließbettes und ein verflüssigendes Röstgas durch einen Rost am Boden des Ofens zugeführt werden, und wobei ein Teil des Röstofen-Rostes unterhalb der Überlauföffnung separiert ist, um einen separaten Abschnitt, d.h. einen Überlauf-Rost zu bilden, wo die Gaszufuhr unabhängig vom Hauptrost stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabfall des Überlaufrostes reguliert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Düsen in dem Überlaufrost maximal 0,5 % aller Düsen in dem Rost beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabfall des Überlaufrostes in den Bereich von 200–2500 mbar reguliert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabfall des Ofens durch Regulieren des Druckabfalls des Überlaufrostes eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelgröße des Fließbettes durch Regulieren des Druckabfalls des Überlaufrostes eingestellt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu kalzinierende Material ein Zinksulfidkonzentrat ist.