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Röstofen Das Hauptpatent 624647 betrifft einen Röstofen, in dessen
oberen Teil fein verteiltes Erz mittels eines einzigen Injektors eingeblasen wird.
Der Ofen besitzt einen geräumigen Ofenraum mit einer Höhe von vorzugsweise 4.,5
m und einem Durchmesser von vorzugsweise 7 m und hat eine im oberen Teil der Seitenwand
angeordnete Einführungsöffnung für den auf die Ofenachse gerichteten Injektor. Der
Injektor bläst das Gut -derart in den Ofenraum, daß es in dem gesamten oberen Teil
dieses Raumes ausgebreitet wird und, ohne die Ofenatmosphäre wesentlich zu durchwirbeln,
langsam zu Boden sinkt.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung dieses Ofens,
der insbesondere zum Rösten von mineralischen Sulfiden dient, wodurch zu jeder Zeit
eine genaue Kontrolle über den Gehalt an Sulfaten und Schwefel im Enderzeugnis ausgeübt
wird.
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An und für sich ist sulfatierendes Rösten von Erzen bekannt. Der neue
Ofen arbeitet aber wesentlich wirtschaftlicher als die bekannten Öfen und gestattet
eine vollkommene oder nach Bedarf eine bis zu einem beliebigen gewünschten Grade
gehende Sulfatierung. Beim Rösten von mineralischen Sulfiden ist nämlich die Art
des Röstens ausschlaggebend für die weiteren Verfahren, , durch welche das Metall
gewonnen wird. Z. B. ist es beim Rösten von Zinksulfiden für die Bildung von Zinkoxyd
für späteres Laugen und elektrolytisches Ausscheiden des Zinks für gewöhnlich wirtschaftlicher,
genügend lösbaren Schwefel' im Röstgut zu haben, um die Säure für den stattfindenden
Verlust während des Laugens und des elektrolytischen Vorgangs zu ergänzen. Beim
Rösten von mineralischen Sulfiden für die Herstellung von Säure und/oder für eines
der mannigfaltigen Reduzierverfahren ist ein ähnlicher Zustand auf alle Fälle nicht
nur erwünscht, sondern erforderlich, um für ein wirtschaftliches und leistungsfähiges
Verfahren in darauffolgenden Arbeitsgängen eine vollständige Ausscheidung von Sulfaten
und Schwefel soweit als möglich zu erzielen.
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Es ist auch in gewissen Fällen erforderlich, mehr als ein Erzeugnis
zu erzielen, und zwar jedes einzelne für sich. Ein Beispiel dafür findet sich bei
der Herstellung von Lithopone in Verbindung mit der Ausscheidung und Zurückgewinnung
von
Zink im Retortenverfahren, wobei es erwünscht ist, ein hochlösliches Sulfaterzeugnis
zurückzugewinnen. Bei der Vorbereitung von Sulfiden für das Red tionsv erfahren
in Retorten ist es dagegen 14h -wendig, die möglichst vollständige Aussceii dung
des Schwefels zu erreichen.
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Beim Rösten in der Schwebe ist der Brenn--' herd, welcher am Boden'
einen Sammelherd und eine Schürvorrichtung hat, am besten innerhalb einer Temperaturstufe
von etwa 9oo° C zu halten, welche die Bildung und das Bestehen metallischer Sulfate,
wie Zink und Eisen, ausschließt, so daß die meisten metallischen Sulfate, welche
in diesem Herd gesammelt oder dahin zurückgebracht werden, zu Oxyden zersetzt werden.
Irgendwelche metallischen Oxydteilchen jedoch, welche mit den Abgasen aus dem Brennofen
mitgehen, sind der sulfatierenden Wirkung dieser Gase ausgesetzt und bilden unterschiedliche
Mengen von Sulfaten, in Abhängigkeit von der Temperatur, der diese Teilchen ausgesetzt
sind, und der Zeitdauer ihrer Behandlung, ehe sie aus den Gasen entfernt werden.
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Der neue Ofen ermöglicht nun, eine beliebige, ganz bestimmte Menge
von Sulfaten zu gewinnen. Wenn ein Teil oder der ganze Inhalt des Ofens in einer
Schwefeldioxydatmosphäre geschürt wird, und zwar bei einer Temperatur, welche unterhalb
der Zersetzungstemperatur der Sulfate, vorzugsweise bei etwa 5oo° C bei Vorhandensein
von Zinksulfaten, liegt, so erfolgt schnell eine sulfatierende Wirkung. Hierbei
werden in Abhängigkeit von der Behandlungsdauer, der Anreicherung des Schwefeldioxyds
in den Gasen und der Temperatur bestimmte Mengen von Sulfaten gebildet, deren Anteil
so eingestellt werden kann, wie er für die weitere Behandlung des Gutes am besten
geeignet ist.
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Nach der Erfindung werden eine oder mehrere sulfatierende Kammern
unterhalb des Brennofens angeordnet und damit in solcher Weise verbunden, daß .alle
oder ein beliebiger Teil der Oxydteilchen so abgelenkt werden können, daß sie in
die sulfatierende Kammer auf einen Setzherd fallen, welcher den unteren Teil der
Kammer bildet, worauf sie geschürt werden, um jedes Teilchen der sulfatierende Wirkung
der Schwefeldioxyd enthaltenden Gase auszusetzen, während die Temperatur der sulfatierenden
Kammer unter derjenigen der Schmelztemperatur der gebildeten Sulfate gehalten wird.
Die sulfatierende Kammer ist ebenfalls so eingerichtet, um die ausströmenden Abgangsgase
aus der Röstkammer aufzunehmen und sie für weitere Verarbeitung abzuführen oder
sie zur Röstkammer zurückzusenden. - , Ferner werden Vorrichtungen vorgesehen, durch
welche die Staubteilchen, welche von den ausströmenden Gasen in den verschiedenen
Staubsammelkammern abgeschieden wurnach der Brennkammer zurückgeführt :@t-erden
k_ önnen, um ein Erzeugnis frei von 'Sulfaten und Schwefel zu ergeben, oder. sie
gelangen nach der sulfatierenden Kammer, um ein hochlösliches Sulfat zu ergeben,
oder sie werden ganz und gar ausgeschieden. Ferner ist eine Fördervorrichtung vorgesehen,
um die Erzeugnisse von der sulfatierenden Kammer abzuführen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt,
im welcher Abb. i eine senkrechte Querschnittsansicht des Ofens und der dazugehörigen
Teile zeigt. Abb. z ist eine senkrechte Ouerschnittsansicht des unteren Ofenteiles
mit mehr als einer sulfatierenden Kammer.
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Der Schachtofen i 'hat am oberen Ende liegende Trockenherden und 5;
der Trockenherd z steht mit Herd 5 durch die Tropflöcher 3 in Verbindung, welche
in bestimmten Abständen um die Welle q. herum angebracht sind.
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Die Brenn- oder Röstkammer 8 hat eine große Querschnittfläche und
eine verhältnismäßig große Höhe, so daß die fein zerteilten mineralischen Sulfide,
welche oben hineingeblasen werden, genügend Raum haben, sich frei in der ganzen
Kammer auszubreiten, um sich ungehindert durch die Kammer und durch die oxydierende
Raumluft darin nach unten zu senken, um vollständige Oxydierung der mineralischen
Sulfide in gasförmigem Zustand herbeizuführen.
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Der Setzherd 9 am Boden der Kammer 8 hat eine runde Öffnung io, die
eine kreisförmige Öffnung um die Wärmeschutzbekleidung 7 der Welle 4. bildet und
die Verbindung mit dem Herd i i herstellt.
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Eine Leitung 16 verbindet den Trockenherd 5 mit der Mühle o. dgl.
Pulverisier-' apparat 17 und die Leitung 18 führt von der Mühle 17 nach dem Trichter
i9. Der letztere steht durch die Leitung 30 mit der Düse 2o in Verbindung,
durch welche das pulverisierte Gut in die Brennkammer 8, gemeinsam mit einem Luftstrom,
geblasen wird.
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Das Gas aus der Brennkammer und den Setzherden wird durch die Gasleitung
27 abgeleitet und, nachdem es durch Entstaubungsapparate u. dgl. gegangen
ist, für spätere Verfahren angesammelt, oder wenn es erwünscht ist, so kann ein
Teil davon nach der Brennkammer zurückgeleitet werden, um die Temperatur in dieser
Kammer in der gewünschten Grenze zu halten, um ein Schmelzen oder die Neigung zum
Schmelzen der Teilchen zu verhindern.
Die Leitungen 13 und 14. stehen
mit Setzherden 9 und i i in Verbindung und sorgen für eine gesonderte Entleerung
des auf diesen Herden angesammelten gerösteten Gutes in den Behälter 15.
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Die senkrechte Welle ,4 ist mit Rührarmen A, D, C und
D versehen, womit die Herde 2, 5, 9 und i i bearbeitet werden; die Rührarme
sind so eingestellt, daß sie die Teilchen nach den Tropflöchern und Leitungen 16,
13- und 1,4 befördern.
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Nach der Erfindung ist unter dem Herde. i i ein weiterer Herd 57 .angefügt
und dazwischen die sulfatierende Kammer gebildet. Dieser Herd besteht am besten
aus Gußeisen oder Stahl. wobei ein Dichtungsring 7o die Fuge zwischen Herd und Isolierbekleidung
7 der Welle 4. abschließt.
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Der Herd i i steht mit dem Herd 57 durch das Tropfloch 65, durch welches
das Röstgut ` in die sulfatierende Kammer und auf den Herd 57 fallen kann, in Verbindung.
Heiße Gase, Schwefeldioxyd enthaltend, werden in die sulfatierende Kammer durch
die Öffnungen 69, welche in regelmäßigen Abständen um die Welle d. herum angeordnet
sind, eingeführt.
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Die Rührarme 58 sind an der Welle q. befestigt und so eingestellt,
daß sie das Gut auf dem Herd 57 in Bewegung setzen, um jedes Teilchen der sulfatierenden
Wirkung des Gases auszusetzen und um das Gut vom Rande des Herdes nach dem Tropfloch
66 zu bewegen, durch welches es auf die Fördervorrichtung 67 fällt, welche es nach
einem Lagerraum oder zur weiteren Bearbeitung weiterbefördert.
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Die Öffnung 65 im Herd i i ist mit einstellbaren Verschlußvorrichtungen
versehen, durch welche, wenn diese in Verbindung mit den Ventilen 72 und 73 in den
Leitungen 14 und 13 dementsprechend eingestellt sind, das Ganze oder jeder
gewünschte Hundertsatz des Gutes vom Herd i i entweder in die Leitungen 13 und 1.4
oder nach dem Herd 57 abgeleitet werden kann.
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Das Gas in der sulfatierenden Kammer wird durch die Gasleitung 59,
welche mit einem Entleerungskontrollventil6o versehen ist, abgeleitet. Die Gasleitung
59 steht mit der Hauptgasleitung 27 in Verbindung, welche die Gasströme in Staubsammelkammern
leitet, in welchen die Staubteilchen von den Gasen getrennt werden.
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Die Fördervorrichtung 62, welche die Staubteilchen aus den Staubsammelkammern
nach dem Herd 57 befördert, steht auch mittels der Fördervorrichtung 63 mit der
Fördervorrichtung 64 in Verbindung, durch welche der Staub eher nach der Brennkammer
als nach der sulfatierenden Kammer, je nachdem, wie es erwünscht wird, zurückgeführt
werden kann. Die Fördervorrichtung 62 steht gleichfalls mit der Fördervorrichtung
67 in Verbindung, durch welche der Staub vollständig aus dem Arbeitsgang zurückgezogen
werden kann.
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Die Gasleitung 27 ist ferner mit einem Ventil 61 versehen, welches
zwischen der Leitung 59 und der Brennkammer angeordnet ist, durch welches das Ganze
oder jeder gewünschteHundertsatz der gasförmigen Brennerzeugnisse von der Brennkammer
durch die Öffnungen 69 nach der sulfatierendenKammer abgeleitet werden kann.
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Die Arbeitsweise hängt von dem späteren Verfahren, für welches die
Enderzeugnisse bestimmt sind, ab. Bei der Behandlung z. B. von Zinksulfiden, wenn
das Enderzeugnis für eine Zinkauflösung oder ein Retortenverfahren bestimmt ist,
ist ein Erzeugnis erforderlich, welches niedrig in Sulfaten und ganzem Schwefel
ist. Das ganze Gut, welches sich finden Abzügen, Staubsammlern usw. angesammelt
hat, wird mittels Fördervorrichtung 62, 63 und 64. zurück nach dem am Boden der
Brennkammer 8 vorgesehenen Herd geführt und wird .in die Brennkammer an den Rand
des Senkherds 9 eingeführt. Es erreicht hier schnell die herrschende Temperatur
von ungefähr goo bis 93o° C und wird zusammen mit dem bereits auf diesem Herd angesammelten
Gut nach innen über denselben geschürt, welches zur Folge hat, daß *die wichtigsten
Sulfate, wie solche von Zink und Eisen, schnell zu Oxyden, Schwefeldioxyden und
Oxygen aufgelöst werden. Um sicher zu gehen, daß diese Reaktion vollständig vor
sich geht, und um irgendwelche Überreste von Sulfiden oder Sulfaten auszuscheiden,
wird das Gut durch die Öffnung io auf den Herd i i geträufelt, wo es nach außen
geschürt und vom Rande aus in Leitung 14. geschüttet wird, wo es frei von Sulfaten
und Schwefel ankommt.
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Während dieser Tätigkeit ist das Tropfloch 65 geschlossen und das
in die Leitung 14. führende Ventil 72 geöffnet, um ein freies Entleeren des
gerösteten Gutes zu gestatten. Das Ventil 6o in der Gasleitung 59 ist geschlossen,
das Ventil 61 in der Hauptgasleitung ist weit geöffnet, um einen freien Durchfluß
der gasförmigen Brennerzeugnisse aus der Brennkammer zu gestatten.
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Der Ofen kann auch leicht angewendet werden, um ein hochlösliches
Sulfaterzeugnis herzustellen, z. B. für die Herstellung von Lithopone oder für die
Herstellung von Zinksulfat. Dies Erzeugnis ergibt sich durch eine leicht ausführbare
Regulierung der Gasströmung von der Brennkammer im Zusammenhang mit der Ablenkung
des auf den Setzherden 9 und i i gesammelten Gutes. Wenn .der höchste
Grad
von Sulfation erwünscht ist, wird das ganze geröstete Gut des Brennens in der Schwebe,
zusammen mit dem angesammelten Staub ,aus den Abzügen der verschiedenen Staubsammelkammern,
in die sulfatierende Kammer durch das Tropfloch 65 im Herd i i eingeführt; die Ventile
72 und 73 in den Leitungen 14 und 13 sind dabei geschlossen, um hierdurch
den Durchgang von Gut und von Abzugsstaub durch die Fördervorrichtung 62 zu verhindern.
Das Gut setzt sich am Rande des Herdes 57 ab und wird mittels Schürer, auf Schürerarm
58 befestigt, nach innen über den Herd ins Tropfloch 66 geschürt. Durch dieses Schüren
ist jedes Teilchen der sulfatierenden Wirkung der Schwefeldioxyd enthaltenden Gase,
welche von der Brennkammer durch die Öffnungen 69 in Herd i i eingeführt "=erden,
ausgesetzt. Durch Regulierung des Ventils 6o in der Gasleitung 59 und des Ventils
61 in der Hauptgasleitung 27 wird eine genügende Gasmenge nach der sulfatieren.den
Kammer abgelenkt, um die Temperatur in dieser Kammer in einem Bereich zu halten,
in welchem der höchste Grad von Sulfatnerung erfolgt. Zweckmäßig wird die Temperatur
in der sulfatierenden Kammer auf ungefähr 48o° C gehalten, obgleich diese Temperatur
nicht unbedingt feststeht.
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Unter diesen Bedingungen, hauptsächlich bei Anwesenheit von Eisen
in der Form von eisenhaltigen Oxyden, welche katalektisch mitwirken, um metallische
Sulfate zu bilden, wird das Gut schnell sulfatiert, und wenn das Enderzeugnis endlich
vom Herd durch das Tropfloch 66 auf die Fördervorrichtung 67 geschüttet wird, ist
es in einem hochsulfatierten Zustande und ein für weitere Verwendung geeignetes
Erzeugnis.
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Die beiden oberen Beispiele zeigen an, wie zu verfahren ist, um ein
einzelnes Erzeugnis zu erhalten. Es ist auch möglich, mehr als ein Erzeugnis zu
erhalten, und zwar jedes für sich und fertig für weitere Verarbeitung. Ein Beispiel,
wo zwei Erzeugnisse aus einem Verfahren sich ergeben, besteht in der Gewinnung von
Zinksulfiden für Reduzierung im Retortenverfahren, wobei es notwendig ist, ein Minimum
von Sulfaten und Schwefel im fertigen Gut zu haben, in Verbindung mit einem Verfahren
für die Erzeugung von Lithopone, wobei es erwünscht ist, den größtmöglichen Hundertsatz
von Sulfaten im Enderzeugnis zu erhalten. Es ist zu ersehen, daß jedes einzelne
dieser Erzeugnisse gesondert gewonnen werden muß.
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Nehmen wir an, daß mehr als genügend staubförmiges Gut aus den verschiedenen
Staubsammelkammern gewonnen ist, um die gewünschte Menge von Schwefel in Sulfaten
herzustellen. Es wird dann genügend Staub auf den Rand des Herdes 57 mittels Fördervorrichtung
62 zurückbefördert. Durch Regelung der Ventile 6o und 61 in den Gasleitungen 59
und 27 wird die notwendige Menge von Gasen aus der Brennkammer nach der sulfabierenden
Kammer abgelenkt, um die Temperatur dieser Kammer innerhalb der gewünschten Grenzen
zu halten. Das Gut wird nach innen über den Herd 57 geschürt, erreicht schließlich
das Tropfloch 66 und fällt auf die Fördervorrichtung 67 als hochsulfatiertes Erzeugnis,
brauchbar für die weitere Verarbeitung.
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Der Rest des Staubmaterials wird mittels der Fördervorrichtung 63
und 64 abgelenkt, wodurch dasselbe nach der Brennkammer 8 auf den Rand des Setzherdes
9 gelangt. Es -wird hier mit dem andern Gut, welches sich auf diesem Herd absetzt,
gemischt und wird nach innen über den Herd nach Öffnung io geschürt, um auf Herd
i i zu fallen, und wird dann schließlich aus dem Ofen durch die Leitung 14 entleert.
Beim Vorrücken über die Herde 9 und i i wird das Gut auf die herrschendeTemperatur
gebracht, ungefähr 930o C. Bei dieser Temperatur können die metallischen Sulfate
als solche nicht mehr besteben, und wenn es aus dem Ofen entleert wird, ist es im
wesentlichen frei von Sulfaten und Schwefel.
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Während dies Beispiel die Verarbeitungsart erläutert, um zwei-Erzeugnisse
zu erhalten, wenn der gewünschte Bestand an Schwefel in Sulfaten kleiner ist als
der vorhandene Bestand von Abzugsstaub, so ist es klar, daß, sollten mehr Sulfate
verlangt werden, als Abzugsstaub vorhanden ist, der ganze Abzugsstaub nach dem sulfatierenden
Herd 57 zurückgeschickt und jeder Mangel gutgemacht werden kann bei Ablenkung eines
Teiles des gerösteten Gutes von Herd i i durch das Tropfloch 65 mittels Einstellung
des Klappenverschlusses und der Ventile 72 und 73, was zur Folge hat, daß jeder
gewünschte Hundertsatz des gerösteten Gutes in Sulfate verwandelt werden kann. Es
können sowohl Sulfate wie auch Oxyde getrennt gewonnen werden.
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Bei der verbesserten Arbeitsmethode nach der Erfindung ist es möglich
geworden, alle gewünschten Eigenschaften beim Brennen der mineralischen Sulfide
in gasförmigem Zustand zu erhalten, da das Rösten einzig und allein durch die Verbrennung
von Schwefelbestandteilen der Beschickung ohne Zuhilfenahme von fremden Brennstoffen
vor sich geht. Die schnelle Entladung des gerösteten Erzeugnisses aus der hohen
Temperatur der Brennkammer beschränkt die Bildung von Ferraten, wenn die Beschickung
Eisen und außerdem Zink enthält, auf ein Minimum, und ein Schmelzen oder ein Ansatz
zum Schmelzen
wird durch die Regelung der Brennofentemperatur verhindert.
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Es ist natürlich selbstverständlich, daß die Temperaturskala, in welcher
die sulfatierende Kammer gehalten wird, von der Art der zu verarbeitenden Beschickung
und dem gewünschten Sulfatierungsgrad abhängt. Im Falle von Zink, weil sich Zinksulfate
bei jeder Temperatur sagen wir unter 76o° C, der Auflösungstemperatur von Zinksulfat,
bilden, ist es vorzuziehen, die Temperatur auf ungefähr .I80° C zu halten, über
und unter welcher das Verhältnis der sulfatierenden Bildung abnimmt.
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In derselben Weise kann die Anzahl der sulfatierenden Kammern vermehrt
werden, wie aus Abb. ' ersichtlich, um eine größere Leistung zu erzielen oder um
verschiedene Erzeugnisse herzustellen, welche verschiedene Mengen von Sulfat enthalten.
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In Abb.2 sind weitere sulfatierende Herde 57a, welche sulfatierende
Zwischenkammern bilden, an der unteren Seite des Ofens unter den Oxydsetzherden
angebracht. Heiße Schwefeldioxyd enthaltende Gase werden in die sulfatierende Kammer
durch die Gaseinführungsöffnungen 69a eingelassen, und die geschwefelten Teilchen
werden der sulfatierenden Wirkung der Gase ausgesetzt; sie werden durch die Bewegung
der Schürer, .,&,dlche auf dem Schürei;arm 68a befestigt fs 2d und welche die
Teilchen nach den Tropf-Tchern 65a und in dieselben schieben, nach und nach von
einer sulfatierenden Kammer zu der nächsttunteren Kammer geleitet. Die Gase werden
aus den sudfatierenden Kammern durch die Leitung 59 entleert, die Menge der
einströmenden und der ausströmenden Gase in und aus den sulfatierenden Kammern wird
durch die Ventile 27 unä 6o geregelt.