DE971232C - Verfahren und Vorrichtung zum Roesten feinkoerniger sulfidischer Erze in der Wirbelschicht - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Rösten feinkörniger sulfidischer Erze in der Wirbelschicht Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Rösten feinkörniger sulfidischer Erze von I mm Korngröße bis hinab zur Staubfeinheit in der Wirbelschicht.
• Es ist bekannt, in einer Wirbelschicht staubfeine Rohstoffe in einem zylindrischen Ofen mit gelochtem Boden abzurösten, wobei die Röstluft durch den gelochten Boden eingeblasen wird und den feinen Feststoff aufwirbelt. Das feine Erz tritt unmittelbar über dem Ofenboden in den Ofen ein und verläßt ihn an der Oberfläche der Wirbelschicht wie eine überlaufende Flüssigkeit. Bei diesem Verfahren durchsetzen der Feststoff und die Gase den Reaktionsraum im Gleichstrom. Dies ist besonders beim Rösten von Pyrit von Nachteil, weil, selbst wenn besondere Kühlmaßnahmen ergriffen werden, die Temperatur der Schicht nur schlecht zu beherrschen ist und die Gefahr besteht, daß die Pyritteilchen zusammensintern. Besonders gefährlich ist in dieser Beziehung das teilweise abgeröstete Gut der Zusammensetzung Fels. Das erfindungsgemäße Verfahren schafft hier Abhilfe, indem dafür gesorgt wird, daß Feststoff und Gas den Reaktionsraum im Gegenstrom durchsetzen.
• Es wurden auch schon mehrere Wirbelschichten übereinander angeordnet, wobei der Feststoff die Schichten von oben nach unten durchwandert und das Gas die Schichten entgegengesetzt von unten nach oben durchstreicht. Auf diese Weise wird eine Art Gegenstrom von Gut und Gas erreicht, obwohl in den einzelnen Schichten kein Gegenstrom erhalten wird. Dafür ist ein erheblicher Aufwand nötig, und die einzelnen Roste sind ständig der Verstopfungsgefahr ausgesetzt, weil das aus einer unteren Stufe kommende und in eine obere Stufe eintretende Gas stets noch Feststoffanteile mitführt.
• Es wurde auch schon. das Gas in eine Wirbelschicht von einer den zylindrischen Ofenraum umgebenden Ringleitung aus vielen Düsen waagerecht zum Mittelpunkt hin eingeblasen, wobei das Gut durch den freien Querschnitt der Düsenebene nach unten absinkt. Die Bewegungsenergie der einzelnen gegeneinandergerichteten Gasteilströme hebt sich insgesamt auf, so daß nur ein nach oben gerichteter Gasstrom entsteht wie bei der Verwendung einer Rostplatte.
• Außer dem Wirbelschichtverfahren sind noch die Staubröstverfahren bekannt, bei denen mit so hoher Gasgeschwindigkeit gearbeitet wird, daß die feinen Feststoffteilchen, im Gas von oben herabgleitend, den ganzen Ofenraum ausfüllen. Diese Methoden können jedoch wegen der sehr dünnen Gas-Feststoff-Suspension hinsichtlich des Durchsatzes je Raumeinheit oder je Flächeneinheit des Ofenquerschnittes nicht mit den Wirbelschichtverfahren konkurrieren. Bei ihnen ist es bekannt, das Gas unter anderem auch tangential von der zylindrischen Wand aus einzublasen, so daß die Gas-Feststoff-Suspension eine drehende Bewegung erhält. Da das Gut von oben aufgegeben wird und entgegen dem Gasstrom nach unten absinkt, entsteht ein Gegenstrom von Gas und Feststoff.
• Soll in einer einzigen Wirbelschicht ein Gegenstromeffekt entstehen, indem das Gut auf die Oberfläche der Schicht fallen gelassen wird, so stößt die Wirbelschicht, d. h., es treten sehr heftige Umwälzungen von unten nach oben infolge des Durchbruchs größerer Gasmengen ein, die sich innerhalb der Schicht ansammeln konnten. Diese heftigen auf und ab wirbelnden Vorgänge bilden sich in einer Wirbelschicht sowohl bei senkrechtem Einblasen der Röstluft durch einen gewöhnlichen Rost als auch bei waagerechtem Einblasen vom Rand des Ofens her aus. Bei den bekannten Wirbelschichten hindert also die Durchmischung in senkrechter Richtung die Ausbildung eines merklichen Gegenstromeffekts allein dadurch, daß das Gut an der Oberfläche der Schicht aufgegeben und unten abgezogen wird.
• Es wurde nun gefunden, daß sich dieser Mangel vermeiden läßt, wenn der feste Rohstoff beim Rösten feinkörniger sulfidischer Erze in einer Wirbelschicht von oben in den Ofen gegeben wird, so daß er, ein Stück dem aufsteigenden Gasstrom entgegenfallend, sich über die Schichtoberfläche einigermaßen verteilt, wenn ferner die Röstluft, von unten durch eine drehbare Gasverteiltmgsvorrichtung über den ganzen Querschnitt verteilt, derart eingeblasen oder eingesogen wird, daß sie aus dieser Gasverteilungsvorrichtung schräg nach oben und tangential zu gedachten, zum Ofenraum konzentrisch liegenden Zylindermänteln gerichtet austritt.
• Beim Rösten von feinkörnigen Erzen nach der Erfindung wird das vorgetrocknete Erz in einem zylindrischen Ofen an dessen oberem Ende aufgegeben und von unten Röstluft durch eine Verteilungsvorrichtungrderart eingeführt, daß das Gut eine kreisende Wirbelschicht bildet. Das behandelte Gut wird an der Gasverteilungsvorrichtung vorbei oder durch sie hindurch abgezogen und durch eine mechanische Austragsvorrichtung ausgetragen. Die Gasverteilungsvorrichtung wird langsam gedreht.
• Dadurch und durch die schräg nach aufwärts gerichteten Gasteilströme wird ein Kreisen der ganzen Schicht bewirkt, und es bilden sich in der Waagerechten drehende Wirbel auf Kosten der auf und ab wirbelnden Bewegung aus. Durch diese Wirbel wird aber die Gasströmung nicht gestaut, sondern genauso wie durch die sich drehende Gasverteilungsvorrichtung sehr gleichmäßig über den ganzen Querschnitt verteilt. Ein Stoßen der Schicht wird kaum beobachtet.
• Auf diese Art wird die Durchmischung in senkrechter Richtung gegenüber der gewöhnlichen Wirbelschicht- erheblich herabgesetzt. In den unteren Lagen der Schicht findet deshalb durch die Frischluft Abkühlung und in den oberen Lagen der Wirbelschicht infolge des dort bereits hohen SO2-Gehaltes eine Verzögerung in der Röstung des frisch aufgegebenen Gutes statt. Es ist der besondere Vorteil der erfindungsgemäß aufgestalteten Gasverteilungsvorrichtung, daß sich die Wirbel schicht derart gleichmäßig und ohne zu stoßen ausbildet, daß ein solcher Gegenstromeffekt überhaupt in Erscheinung treten kann. Die Ausbildung von Sinterzonen wird verhindert. Für die Regelung der Rösttemperatur können in bekannter Weise die Rückführung von gekühltem Röstgas oder kaltem Abbrand benutzt werden. Auch können an Stelle des Abbrandes im Röstvorgang indifferente Stoffe zugeschlagen werden, die bei der nachfolgenden Verlüftung des gerösteten Erzes erforderlich sind.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Arbeitsweise besteht in der weitgehenden Regelungsmöglichkeit des Röstvorganges. So kann z. B. je nach den Eigenschaften des Erzes bei hoher Temperatur schnell oder bei tiefer Temperatur langsam abgeröstet werden. Diese Regelung ist einmal durch Änderung der Schichthöhe im Ofen möglich. Eine solche Möglichkeit ist bei Wirbelschichtöfen, bei denen die Schichthöhe durch einen überlauf festgelegt ist, nicht möglich. Bei höherer Füllung dauert der Aufenthalt des Erzes im Ofen länger als bei niedriger Füllung. Durch Anderung der Füllhöhe wird also die vertikale Komponente der Erzbewegung geregelt. Die horizontale Komponente, also die Bewegung des Erzes vom Rande des Ofenraum zur Mitte oder umgekehrt und die kreisende Bewegung der gesamten Wirbelschicht, wird durch die Umdrehungszahl der Vorrichtung zur Verteilung und Lenkung der Röstluft geregelt. Durch diese Maßnahmen läßt sich in erster Linie der restliche Schwefelgehalt im Abbrand beeinflussen. Sie sind daher von besonderer Bedeutung, wenn z. B. Kupferkies nicht totgeröstet werden soll.
• Durch Änderung der Rückgasmenge in Verbindung mit der Gegenstromführung von feinkörnigem Erz und Gas ist es möglich, die Grenzen der Vorwännung und des Röstens der Erzes und die Abkühlung beliebig zu verschieben. Auf diese Weise können z. B. beim Rösten von Pyrit die Grenzen der Röstzone weit auseinandergehalten und dadurch Wärmestauunben und Sinterungen vermieden werden. Beim Rösten von Zinkblende dagegen wird die Grenze der Röstzone zweckmäßig enger zusammengehalten.
• Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, daß der Abbrand durch die eintretende Luft gekühlt wird, da er sich an der ebenfalls durch die eintretende Luft gekühlten Gasverteilungsvorrichtung vorbeibewegen muß.
• Das Verfahren der Erfindung kann in folgenden Vorrichtungen ausgeübt werden: Die Vorrichtung nach Fig. I besteht aus einem Ofen 1, der einen zylindrischen Teil 2 und einen konischen Teil 3 hat. Im konischen Teil befindet sich ein durch den Antrieb 4 von außen drehbares senkrechtes Rohr 5, das an seinem in den Ofen raum hineinragenden Ende eine Hohlscheibe 6 mit den Öffnungen 7 und 8 trägt. Die Öffnungen 7 sind so angeordnet, daß die durch das Rohr von unten eingeleitete Luft, schräg nach der Mitte zu gerichtet, nach oben ausströmen kann. Die Öffnungen 8 gehen durch die ganze Hohlscheibe hindurch, ohne mit dem Hohlraum zu kommunizieren. und lassen das geröstete Erz vom zylindrischen in den konischen Teil fließen. Am Ende des konischen Unterteiles befindet sich eine Schnecke 9. Im Oberteil des zylindrischen Ofenteiles befindet sich die Einführvorrichtung I7 für das feinkörnige Erz und die Absaugöffnung 10 für das Röstgas. Der konische Unterteil kann durch die Kühlung II von außen mit Wasser gekühlt werden, wobei das erwärmte Kühlwasser zum Speisen der mit den Röstgasen beheizten Dampfkesselanlage 12 verwendet werden kann. Ein Teil des Abgases der Kesselanlage saugt das Gebläse I3 wieder an und drückt es nach Vermischung mit der bei 14 angesaugten Frischluft in das drehbare Rohr 5 hinein. Vor dem Eintritt in die Kesselanlage wird das Röstgas in einem Zyklon I5 entstaubt. Der abgeschiedene Staub kann mittels Schnecke 16 in den Ofen I zurückgeführt werden.
• Die Fig. 3 stellt einen SchnittA-A der Fig. I dar.
• In Ausführung des Verfahrens wird das feinkörnige Erz in den Ofen am Umfang I7 eingeführt und das Luft-Röstgas-Gemisch durch die Hohlscheibe 6 eingeblasen. Zugleich wird die Hohlscheibe in der bezeichneten Richtung langsam gedreht. Das Luft-Röstgas-Gemisch strömt aus den Öffnungen 7 in schräger Richtung aus. Es bildet sich eine Wirbelschicht aus, die infolge der Drehung des Rostes und der schräg eingeblasenen Luft selbst in Drehung gerät. Dadurch wird eine vollkommen gleichmäßige Verteilung des Luft-Röstgas-Gemisches über den gesamten Ofenquerschnitt und infolgedessen eine nicht stoßende Wirbel schicht erzielt. Das abgeröstete Gut tritt durch die Öffnungen 8 in den konischen Unterteil und verläßt den Ofen durch die Schnecke g. Diese wird verzögert in Betrieb gesetzt, so daß der Ofen stets bis etwa I bis 2 ui oberhalb der drehbaren Hohlscheibe gefüllt bleibt.
• Die Vorrichtung nach Fig. 2 besteht ebenfalls aus einem zweiteiligen Ofen 1 mit einem zylindrischen Teil 2 und einem konischen Teil 3. Im konischen Teil befindet sich ein durch Antrieb 4 von außen drehbares senkrechtes Rohr 5, das an seinem in den Ofen hineinragenden Ende mehrere waagerechte Hohlscheiben 6, trägt, die am Umfang die Öffnungen 7 (vgl. Fig. 4, 5, 6) aufweisen. Diese Öffnungen sind so angeordnet, daß die durch das Rohr von unten eingeleitete Luft, schräg nach aus wärts gerichtet, nach oben ausströmen kann. Am Ende des konischen Unterteiles befindet sich die Schnecke 9. Im Oberteil des zylindrischen Ofen teiles befindet sich die Einführungsvorrichtung für das feinkörnige Erz I7 und die Absaugöffnung für das Röstgas IO.
• Die Fig. 4 stellt einen Schnitt B-B der Fig. 2 dar, Fig. 5 und 6 stellen Einzelheiten der drehbaren waagerechten Hohlscheiben 6 dar.
• Bei der Ausführungsweise nach Fig. 2 tritt das feinkörnige Erz in den Ofenraum in der Mitte ein und bewegt sich, eine drehende Wirbelschicht bildend, nach unten an den Umfang und verläßt den Ofen durch den konischen Unterteil 3 und ~die Schnecke 9. Auch hier wird die Schnecke erst in Betrieb gesetzt, nachdem sich im Ofen eine Erzschicht von z. B. I bis 2 ui Höhe über den Hohlscheiben gebildet hat.
• Das Röstgas des beschriebenen Ofens I kann vor dem Eintritt in die Kesselanlage 12 in dem Zyklon I5 entstaubt werden. Diese Maßnahme hat die Vorteile, daß die Staubablagerung auf den Heizrohren des Dampfkessels vermindert und somit der Wärmedurchgang verbessert wird. Der Staub aus dem Zyklon wird in den Ofen zurückgeführt. Dadurch wird der Arbeitsaufwand zum Reinigen der Heizrohre erheblich vermindert und, da der Staub mit dem Abbrand zusammen den Ofen verläßt, die Belästigung des Bedienungspersonals beim Abtransport des Staubes vermieden.
• Beispiel In einem Ofen von 3 m Durchmesser werden 50 t Pyrit je Tag umgesetzt. Der Pyrit enthält 48,00/0 Schwefel, 42,00/0 Eisen und IOO/o Gangart.
• Das Erz hält sich bei einer Schichthöhe im Ofen von 2 um etwa 8 Stunden in dieser Schicht auf. Der Ofen wird mit 260 000 m3 Luft je 24 Stunden gespeist. Es werden 35,3 t Abbrand mit 83,50/( Fe2O3, 2,85 O/o FeS2=i,520/o S und I4,I5 O/o Gangart und 230 ooo m3 Röstgas mit 7,0 Volumprozent S O2 und 8,6 Volumprozent °2 erhalten.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Wirbelschichtröstung feinkörniger sulfidischer Erze einer Korngröße von etwa 1 mm bis herunter zur Staubfeinheit in einem zylindrischen Ofen, dem die Feststoff- teilchen von oben zugeführt und in den von unten sauerstoffhaltige Gase eingeblasen werden und das abgeröstete Gut entweder an der Gasverteilungsvorrichtung vorbei oder durch Durchlaßöffnungen in der Gasverteilungsvorrichtung in eine darunterliegende Ofenzone fällt, aus der es abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die sauerstoffhaltigen Gase durch eine sich drehende Verteilungsvorrichtung, über den ganzen Ofenquerschnitt verteilt, derart eingeblasen oder eingesaugt werden, daß sie aus dieser Gasverteilungsvorrichtung schräg nach oben und tangential zu gedachten, zum Ofenraum konzentrisch liegenden Zylindermänteln gerichtet ausgetragen werden.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, bestehend aus einem Ofen mit zylindrischem Oberteil und konischem Unterteil, Eintrittsorganen für das zu behandelnde Gut am oberen Ende und Austrittsorganen für das behandelte Gut am unteren Ende sowie Eintrittsorganen für die Behandlungsgase am unteren Ende und Austrittsorganen für die gasförmigen Umsetzungsprodukte am oberen Ende des Ofens, dadurch gekennzeichnet, daß sich am unteren Ende des zylindrischen Teiles eine Verteilungsvorrichtung (6) befindet, die auf eine den konischen Teil konzentrisch durchsetzende hohle Welle aufgesetzt ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch.gekennzeichnet, daß die Verteilungsvorrichtung aus einem von außen drehbaren senkrechten Rohr (5) und aus einem mit diesem Rohr fest verbundenen hohlen Boden besteht, der von senkrechten, nicht mit dem Hohlraum des Bodens in Verbindung stehenden Rohren (8) und dessen Oberteil mit tangential zu gedachten, zum Ofenraum konzentrisch liegenden Zylindermänteln schräg nach oben verlaufenden Bohrungen (7) zur Zufuhr des Behandlungsgases durchsetzt ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsvorrichtung aus einem von außen drehbaren senkrechten Rohr (5) und aus mehreren an dessen in den Ofen hineinragenden Ende angeordneten und mit dem Rohrinneren in Verbund stehenden Hohlscheiben, vorzugsweise verschiedenen Durchmessers, besteht, die mit an ihrem Umfang tangential und schräg nach oben gerichteten Öffnungen versehen sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 624 647, 707 062, 403 67I, 35I350; französische Patentschriften Nr. 774 593, 754 573; britische Patentschriften Nr. 374 486, 457 957, 467 358, 6I3 I24; USA.-Patentschriften Nr. I 8I2 397, 2 530 077, 2 002 496, 885 766, I 687 II8, 1776876 729 009, I 7I8 830, 2 37I 38I, 2 I6I 974, 2 4I5 755, I 857 799, I 677 I96, I 983 943, 2 432 I35, I 9I2 62I, 2444990, 2 446076, 2 209 331, 2 383 626, 2367 351, 2403 375, 2 2428914, 2 429 359, 2 373 oo8, 2 453 740, 2 309 034, 2 420 542, 2 367 28I, 2 378 734, 2 409 707, 2 32I 310, 2 383 636, 2440990, I 94I 592, 90I 232; Zeitschrift Stahl und Eisen, I935,
5. 5. I543; Zeitschrift Chem. Ing. Techn. I952, S. 58/59; Zeitschrift Pit and Quarry, I947, 5. 72.