DE886390C - Verfahren zum Schmelzen von sulfidhaltigen Rohstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung· bezieht sich auf ein Verfahren zum Schmelzen von feinverteilten, sulfidhaltigen Rohstoffen, wie z. B. von Kupferkonzentrat.

Die bekannten Verfahren, die in Verbindung mit der Extraktion· von Kupfer benutzt werden, beruhen, in der Hauptsache in der Anwendung· von Schachtöfen, Flammöfen oder elektrischen Öfen. Das am häufigsten benutzte Schmelzverfahren beruht auf dem Flammofen, wobei z. B. ein bis zu einem spezifischen Schwefelgiehalt geröstetes Konzentrat in den Ofen geschickt und die erforderliche Temperatur durch Verbrennung z. B. von pulverisierter Kohle, Brennöl oder natürlichen Gasen erzielt wird. Bei dem Verfahren mit dem elektrischen Ofen tritt die elektrische Energie an die Stelle von Brennstoff. Vom metallurgischen Standpunkt aus sind diese beiden Verfahren brauchbar, jedoch erfordern sie beide einen erheblichen Aufwand von ,äußerer Hitze, nämlich Schmelzung im Flammofen annähernd 10 bis 20 0/0 Kohle je Tonne Konzentrat und elektrische Schmelzung ungefähr 500 kWh je Tonne Charge.

Theoretisch kann das sogenannte Pyritschmelzen ohne Anwendung von äußerem Brennstoff durchgeführt werden, d. h. daß die Verbrennungswärme des in dem sulfidhaltigen Rohmaterial enthaltenen Schwefels und Eisens ausgenutzt wird. Dias Pyritschmelzen findet im Schachtofen statt, und auf Grund der Bauart und der Arbeitsweise des Ofens iruuß als Rohmaterial reiches Stückerz verwendet werden. Pyritschimelzen ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ofen die Verbrennungsluft und das Rohmaterial immer im Gegenstrom gehen, so daß die Verbrennungswärme des sogenannten Pyritschwefels nicht wirksam ausgenutzt wird, weil er nicht bis zur Mündung- des Schachtofens brennt.

Die Erfahrung¹ hat gezeigt, daß das Pyritschmelzen schwierig durchzuführen ist und die Charge einen zusätzlichen Aufwand von ungefähr ι bis 3% Koks erfordert.

H. Freeman (z. B. schwedisches Patent 77454) hat ein Verfahren angegeben, nach dem Eisensulfid mittels eines oxydierenden Gases zu Schwefeloxyd ■und Eisenoxyd geröstet wird. Für dieses Verfahren ist kennzeichnend, daß das der Verbrenniungskammer zugeführte pulverisierte Sulfiderz bei seinem Fall in den aufsteigenden oxydierenden Luftstrom gelangt, der den Fall der Teilchen 'verzögert. In dem oberen Teil der Verbrennungskammer, wo· Stickstoff und Schwefeldioxyd die Hauptbestandteile des Gases sind, wird das Konzentrat in der Hauptsache auf die· Reaktionstemperatur vorgewärmt. Die eigentliche Verbrennung dieses Schwefels erfolgt in der Zwischen- oder ersten Verbrennungszone. In der Boden-- oder zweiten Verbrennungszone trifft die aufsteigende Luft auf die glühenden Teilchen und verbrennt dort den größeren Teil des Eisens und den Schwefelrest. Die Bildung von schwarzem Eisenoxyd findet in dieser Zone statt. Unterhalb der zweiten Verbrenniungszone kühlt dann die Luft das Eisenoxyd, welches als ein schweres schwarzes Pulver anfällt. Bei diesem Verfahren ist der Teildruck des Sauerstoffs am kleinsten an dem Punkt, wo das Konzentrat in den Ofen geschickt wird und am größten, wenn die Reaktion praktisch vollendet ist und das Eisenoxyd seine feste Phase erreicht hat.

Außerdem wurde (vgl. amerikanisches Patent ι 888 164, H. Freeman) ein Verfahren beschrieben, bei welchem¹ das Erz und das oxydierende Gas zusammen in derselben Richtung in den Ofen geschickt werden, auf dessen Boden geschmolzenes Metall und Schlacke· fallen, um von dort entnommen zu werden. Die gasförmigem Verbrennungsprodukte werden unmittelbar oben am Ofen in , 40 einer Richtung abgeführt, die der Bewegung des Erzes und der Luft entgegenläuft. Der Wärmeinhalt dieser gasförmigen Verbrenniuixgsprodukte wird zur Vorwärmung der Verbrennungsluft ausgenutzt. Auf diese Weise haben diese 'direkt aus der Verbrennungszone mtmommenen gasförmigen Produkte keine Berührunig mit den Produkten auf dem Ofemboden, die deshalb tatsächlich nur in Ausnahmefällen im geschmolzenen Zustand anfallen. Aus diesem Grund muß im allgemeinen zusätzlicher Brennstoff, z. B. Öl oder feinverteilte Kohle, dem Ofen zugeführt werden. Selbst in 'diesem Fall wird aber die Trennung von Stein und Schlacke auf dem Ofenboden unbefriedigend sein.

T. R. Haglund (schwedisches Patent 96977) hat ein Röstverfahren bzw. ein Verfahren zum Rösten und Schmelzen von sulfidhaltigem Rohmaterial angegeben, das von dem vorbeschriebenen u. a. - darin abweicht, daß als Oxydierungsgas Sauerstoff oder ein mit Sauerstoff angereichertes Gas verwendet wird, welches merklich mehr Sauerstoff als der Luftsauerstoff enthält.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schmelzen von pulverisierten sulfidhaltigen Rohmaterialien, bei welchem das Rohmaterial selbst als wärmeliefernder Stoff wirksam ist. Gegenüber anderen bekannten Verfahren ergibt die Erfindung eine wesentliche Verbesserung der Verfahren zum Schmelzen von pulverisierten sulfidhaltigen Rohmaterialien dadurch, daß auf dem Ofenboden stets eine Temperatur auftritt, die für die vollständige Trennung von Stein und Schlacke genügend hoch ist. Die pulverisierten Rohmaterialien und eine für die Reaktion ausreichende Luftmenge werden von oben nach unten in einen senkrechten Schmelzofen in gleicher Richtung in der Weise geschickt, daß durch Verbrennung auf dem Ofenboden ein geschmolzenes Reaktionsproduikt gewonnen wird. Für die Erfindung ist kennzeichnend, daß die heißen Abgase über und in gleicher Richtung wie 'die geschmolzenen Produkte durch eine horizontale oder schräge, vorzugsweise kanialförmige Verlängerung des Ofens geführt werden, wobei der Wärmegehalt der Gase ausgenutzt wird, um die Schmelze ini flüssigem Zustand zu erhalten. Stein und Schlacke werden dabei völlig getrennt und entnommen. Vorzugsweise wird der Wärmeinhalt der aus der Ofenverlängerung entfernten Abgase in bekannter Weise für die Vorwärmung der Verbrennungsluft ausgenutzt.

In dem Ofen beginnt der in dem Rohmaterial enthaltene Schwefel sofort zu dissoziiren und zu brennen. Dadurch beginnt ein sofortiger Temperaturanstieg schon- oben im Ofen,, 'und dieser Temperatunanstieg bewirkt wiederum eine Steigerung der eigenen Reaktionsgeschwindigkeit des sulfidhaltigen Rohmaterials in Hinsicht auf den in der Luft enthaltenen Sauerstoff. Die Erfahrung hat gezeigt, daß durch Führung des Rohmaterials in der Strömungsrichtung des vorgewärmten Luftstromes in dem Ofen gemäß der Erfindung dieses. Rohmaterial tatsächlich sehr schnell schmilzt, weil die Temperatur dieses Materials ständig weiter steigt, während es längs des immer heißer werdenden Gasstromes wandert. Indem man die Luft auf die gewünschte Menge regelt und sie vorwärmt, kann der Prozeß in solcher Weise gesteuert werden, daß ein getrenntes Reaktionsprodukt erhalten wird. Dies ist leicht zu erreichen,.weil der Teildruck am.Anfangspunkt des Prozesses am größten ist und mit fortschreitender Verbrennung abnimmt, während andererseits die Reaktionsgeschwindijgkeit auf Grund der ansteigenden Temperatur zunimmt. Die Erfahrung zeigt im besonderen, daß, wenn man die Mengen des Rohmaterials .und der Luft in gegenseitiger Beziehung richtig regelt, ein tbeoretisch berechnetes Ergebnis erzielt werden kann. Bei Anwendung der Erfindung in der Praxis wurde festgestellt, daß in der Reaktionsaone, wo die Schmelzung eintritt, so viel Wärme entwickelt wird, daß mittels der Abgase die Vorwärmung der Verbrennungsluft sowie die Trocknung und Vorwärmung des Rohmaterials wirksam durchgeführt werden und daß Strahlungsverluste ebenfalls ausgeglichen werden. Durch das Rösten und Schmelzen der sulfidhaltigen Rohmaterialien in der Strömung?-" richtung des z.B. durch Abgase vorgewärmten Luft-

stromes wird das Rohmaterial ohne Anwendung· von äußerem Brennstofif in flüssigem Zustand als Stein und Schlacke oder als Metall und Schlacke erhalten, und dieser flüssige Zustand ist für eine Zeit gewährleistet, die ausreicht, um die erhaltenen Produkte voneinander zu trennen.

Die Zeichnung· veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung·. Die Erfindung· ist jedoch keineswegs auf die an Hand der Zeichnung beschriebene Ausführungsform beschränkt, vielmehr ist das Verfahren der Erfindung- auch in Verbindung mit anderen Konstruktionen ausführbar.

Das trockene sulfidhaltige Rohmaterial, wie Kupferkonzentrat, und schkckenbildende Stoffe werden in einen Einfülltrichter 8 und von dort mittels einer genau geregelten Beschickungseinrichtung 9 in einen Brenner 10 geschickt. Sie werden unter der Wirkung von vorgewärmter Luft in der Verbrennungskammer 1 geschmolzen, von wo sie auf einen Ofenherd 2 fallen, der sich von dem Ofenboden in horizontaler Richtung erstreckt. In diesem Herd 2 trennen sich Schlacke und Stein oder Schlacke und Metall. Die heißen Abgase strömen in gleicher Richtung wie die Schlacke und gehen durch einen Gasabzug 3, einen Luftvorwärmer 4 und einen Konzentrattrockner7. Ein Ventilators bläst Verbrennungsluft in den Luftvorwärmer, und die Luftmenge wird mittels einer Überwachungseinrichtung 6 richtig geregelt und gemessen und strömt dann in den Brenner 10, wo· sie auf das trockene und warme Konzentrat trifft.

Die aus dem Ofenherd erhaltenen flüssigen Produkte werden in bekannter Weise gewonnen und je nach ihrer Qualität nach bekannten Verfahren behandelt. Nun könnte man zweckmäßig, insbesondere wenn ein reicherer Stein als normal oder z. B-. rohes Metall erhalten wird, mit der gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Apparatur einen Flammofen oder einen Elektroofen bekannter Bauart verbinden, wo z. B. die Raffination der Schlacke nach bekannten Verfahren durchgeführt werden kann. Dadurch ergibt sich ein großer wirtschaftlicher Vorteil, weil der Aufwand an Brennstoff oder elektrischer Energie, der während der Rafßnationsphase erforderlich ist, in diesem Fall geringer ist, als der normalerweise angewendete, da die in einen solchen Ofen geschickten Materialien sich bereits in geschmolzenem Zustand befinden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schmelzen vom sulfidhaltigen, insbesondere von Kupfer bzw. Nickel enthaltenden Rohmaterialien, z. B. von FIotationsschlich, unter Benutzung der beim Verbrennen des Rohmaterials in Luft frei werdenden Eigenverbreninungswärme des Materials, wobei das fein'verteilte Rohmaterial und eine regelbare, vorgewärmte und zur Durchführung der Reaktionen genügende Luftmenge von oben nach unten in einen Schmelzofen geleitet werden •und hierbei miteinander mit gleicher Strömungsrichtung in Reaktion treten, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Abgase über die entstehende Schmelze in gleicher Strömungsrichtung wie diese weitergeleitet werden, um die Schmelze in flüssigem Zustand zu erhalten, wobei Rohstein und Schlacke sich trennen und je für sich entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entstehende, sich auf dem Boden des Ofens ansammelnde Schmelze durch eine horizontale bzw. schräge, kaJnalförmige Verlängerung des Schmelzofenbodens weitergeleitet wird, wobei die heißen Abgase über die Schmelze in gleicher Strömungsrichtung mit dieser in der Bodenverlängerung geleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeinhalt des Rohmaterials durch Zuführung eines Stoffes mit hohem Wärmewert, z. B. Pyrit, geregelt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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