DE976168C

DE976168C - Process for the continuous, sulphating roasting of sulphidic copper ores or concentrates in the fluidized bed process

Info

Publication number: DE976168C
Application number: DED949A
Authority: DE
Original assignee: Dorr Oliver Inc
Current assignee: Dorr Oliver Inc
Priority date: 1949-04-13
Filing date: 1950-02-09
Publication date: 1963-04-11

Description

Verfahren zum kontinuierlichen, sulfatisierenden Rösten von sulfidischen Kupfererzen oder -konzentraten im Wirbelschichtverfahren Auf Grund des Massenwirkungsgesetzes ergibt es sich, daß bei der sulfatisierenden Röstung von sulfidischen Erzen die Ausbeute an CuS04 um so ergiebiger ist, je größer die zur Umsetzung erforderliche Sauerstoffkonzentration ist. Man kann daher durch die Wahl des Sauerstoffüberschusses das Mengenverhältnis zwischen dem sich bildenden Cu0 und CuS04 regeln.Process for the continuous, sulphating roasting of sulphidic Copper ores or concentrates in the fluidized bed process on the basis of the law of mass action it turns out that in the sulfating roasting of sulfidic ores the The higher the yield of CuSO4, the greater the amount required for the conversion Oxygen concentration is. One can therefore choose the oxygen excess regulate the quantitative ratio between the Cu0 and CuS04 that is formed.

Beim Rösten nach dem Wirbelschichtverfahren wurde festgestellt, daß eine Rösttemperatur unter etwa 5oo° C ungenügend ist, um hohe Prozentsätze löslicher Kupferverbindungen zu liefern, während Temperaturen über etwa 75o° C eine merkliche Verminderung des Gesamtgehaltes an löslichen Kupferverbindungen in dem Produkt zur Folge haben. Die letztere Erscheinung beruht vermutlich auf der Bildung von unlöslichen Eisen- und Kupferverbindungen, insbesondere Ferriten. Bemerkt sei, daß der Temperaturbereich, innerhalb dessen die Röstung unter Erzielung löslicher Kupferverbindungen vorgenommen werden kann, Temperaturen oberhalb der Zersetzungstemperatur von Cuprisulfat (CUS04) einschließt. Es zeigte sich nämlich unerwarteterweise, daß das Röstprodukt dann einen sehr hohen Prozentsatz an wasserlöslichen Kupferverbindungen (nämlich CuS04) aufwies, wenn das Rösten der Wirbelschicht bei z. B. 670° C durchgeführt wurde. Diese Temperatur liegt etwa 20° C höher als die Zersetzungstemperatur von Cuprisulfat, wie sie in dem »Handbook of Chemistry and Physica«, 23. Ausgabe, herausgegeben von der Chemical Rubber Publishing Company, Cleveland, Ohio, angegeben ist. Mit anderen Worten, die Erfindung ergibt bei der angegebenen Temperatur eine nahezu roo°/oige Umwandlung des in dem aufgegebenen Material ursprünglich vorhandenen sulfidischen Kupfers, obwohl Cuprisulfat sich auf Grund der Literaturangaben bei dieser Temperatur zersetzt. Man kann auch den Vorgang so definieren, daß mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung Cuprisulfat dann gebildet wird, wenn für gewöhnlich seine Zersetzung zu erwarten wäre. Diese Erscheinung setzt sich, zwar in verringertem, aber doch noch technisch brauchbarem Maße, bis zu Temperaturen von etwa 75o° C fort. Gleichzeitig verringert sich der Gehalt an unerwünschten löslichen Eisenverbindungen, und zwar bis auf weniger als etwa 3 % der ursprünglich in den aufgegebenen Feststoffen enthaltenen.When roasting by the fluidized bed process, it was found that a roasting temperature below about 500 ° C is insufficient to make high percentages more soluble Copper compounds deliver a noticeable temperature above about 75o ° C Reduction of the total content of soluble copper compounds in the product Have consequence. The latter phenomenon is presumably due to the formation of insoluble Iron and copper compounds, especially ferrites. It should be noted that the temperature range within which the roasting is carried out to obtain soluble copper compounds temperatures above the decomposition temperature of cupric sulfate (CUS04) includes. It was found, unexpectedly, that the roasted product then a had a very high percentage of water-soluble copper compounds (namely CuS04), when roasting the fluidized bed at z. B. 670 ° C was carried out. This temperature is about 20 ° C higher than the decomposition temperature of cupric sulfate, as in the Handbook of Chemistry and Physica, 23rd Edition, edited by Chemical Rubber Publishing Company, Cleveland, Ohio. In other words, the Invention gives near roo% conversion at the stated temperature the sulphidic copper originally present in the abandoned material, although cupric sulfate decomposes at this temperature based on the literature. One can also define the process so that by means of the method according to the invention Cupric sulfate is formed when it is usually expected to decompose were. This phenomenon continues, albeit in a diminished manner, but still technically usable extent, up to temperatures of about 75o ° C. At the same time reduced the content of undesirable soluble iron compounds, down to less than about 3% of the original solids in the abandoned matter.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Bemessung des Sauerstoffes, welcher ursprünglich in dem die Wirbelschicht bewirkenden Röstgas enthalten ist. Das Rösten von Erzen und Konzentraten ist mit verwickelten chemischen Umsetzungen verbunden, die nicht alle vollständig klarliegen. So können sich beispielsweise beim Rösten sulfidischer Kupfererze die folgenden Reaktionen abspielen: 1. Cu2S -I- 2 02 -@ 2 Cu0 -I- S02 2. 2 CtiFeS2 + 1s/2 02 2 CUO -f- Fe203 -I- q. S02 3. 2 FeS2 -f- 11/2 02 Fe203 + q. S02 q.. CuO -I- Fe203 -@- Cu(Fe02)2 5. Cu(Fe02)2 -I- S03 -@ CUS04 -f- Fe203 6. S02 -I- 1/2 02 -@ S03 7. Cu0 -h S03 .f CUS04 B. Fe,03 +3S03 f Fe2(S04)a Fes.' -I- s/2 02 -@ Fe0 + 2 S02 1o. 2 CUS04 Cu0 -f- CUS04 -I- S03 Wie man sieht, sind einige dieser Reaktionen entgegengesetzt gerichtet und halten anderen die Waage. Es ergibt sich so scheinbar eine mangelnde Bestimmtheit bei der Festlegung der theoretischen oder stöchiometrischen Menge des für den Röstpro7eß erforderlichen freien Sauerstoffes. Um diese Unbestimmtheit zu beseitigen, sei als theoretischer Sauerstoff (und sein Luftäquivalent) diejenige Menge bezeichnet, welche chemisch erforderlich ist, um das Beschickungsmaterial folgendermaßen zu oxydieren 1. Den gesamten Schwefelgehalt zu Schwefeldioxyd (S02)1 2. den gesamten Kupfergehalt zu Kupferoxyd (Cü0), 3. den gesamten Eisengehalt zu Eisenoxyd (Fe203), 4.. alle übrigen Metall(M)-sulfide zu Metalloxyden (MO).An essential feature of the invention is the dimensioning of the oxygen which is originally contained in the roasting gas causing the fluidized bed. Roasting ores and concentrates involves intricate chemical reactions, not all of which are completely clear. For example, when roasting sulfidic copper ores, the following reactions can take place: 1. Cu2S -I- 2 02 - @ 2 Cu0 -I- S02 2. 2 CtiFeS2 + 1s / 2 02 2 CUO -f- Fe203 -I- q. S02 3. 2 FeS2 -f- 11/2 02 Fe203 + q. S02 q .. CuO -I- Fe203 - @ - Cu (Fe02) 2 5. Cu (Fe02) 2 -I- S03 - @ CUS04 -f- Fe203 6. S02 -I- 1/2 02 - @ S03 7. Cu0 -h S03 .f CUS04 B. Fe, 03 + 3S03 f Fe2 (S04) a Fes. ' -I- s / 2 02 - @ Fe0 + 2 S02 1o. 2 CUS04 Cu0 -f- CUS04 -I- S03 As can be seen, some of these responses are opposing and balancing others. This apparently results in a lack of certainty in determining the theoretical or stoichiometric amount of free oxygen required for the roasting process. In order to eliminate this uncertainty, the theoretical oxygen (and its air equivalent) is the amount that is chemically required to oxidize the feed material as follows 1. The total sulfur content to sulfur dioxide (SO2) 1 2. the total copper content to copper oxide (Cü0 ), 3. the total iron content to form iron oxide (Fe203), 4 .. all other metal (M) sulfides to metal oxides (MO).

Von dieser theoretischen Sauerstoffbasis ausgehend findet gemäß der Erfindung eine weitgehende Umsetzung des Kupfers in das wasserlösliche Sulfat oder das säurelösliche Oxyd bei einem sehr geringen Anfall an löslichen Eisenverbindungen dann statt, wenn der einer im durchwirbelten Zustand befindlichen Kupfererz-Röstschicht, z. B. mit Luft, zugeführte Sauerstoff im Überschuß verwendet und so bemessen wird, daß der überschuß etwa 5oo/o und höher über dem stöchiometrischen Wert liegt, jedoch nicht über 400% hinausgeht.Proceeding from this theoretical oxygen base, according to FIG Invention an extensive implementation of the copper in the water-soluble sulfate or the acid-soluble oxide with a very small amount of soluble iron compounds then instead of when the roasted copper ore layer in a turbulent state, z. B. with air, supplied oxygen is used in excess and is dimensioned so that the excess is about 500 / o and higher above the stoichiometric value, however does not exceed 400%.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß unabhängig von jedem theoretischen Sauerstoffbedarf die Aufrechterhaltung der Wirbelschicht ihrerseits gewisse Anforderungen an die Raumgeschwindigkeit (und damit die Menge) des einer solchen Schicht zugeführten Behandlungsgases stellt. Unter Raumgeschwindigkeit, einem in der Wirbelschichttechnik üblichen Ausdruck, versteht man die berechnete Geschwindigkeit der Gase durch den Schichtbereich, wobei man diese erhält, indem man das aus der Schicht in der Zeiteinheit austretende Gasvolumen durch den von der Schicht eingenommenen Gesamtquerschnittsbereich teilt. Geeignete Raumgeschwindigkeiten liegen in einem Bereich von etwa 15 cm/sec bis etwa 4,5 m/sec. Um den theoretischen Sauerstoffbedarf und gleichzeitig der erforderlichen oder geeigneten Gasgeschwindigkeit zu genügen, kann es somit zweckmäßig sein, die Zusammensetzung des Behandlungsgases z. B. durch Anreicherung der Luft mit Sauerstoff oder umgekehrt durch Verdünnung der Luft mit einem inerten Gas, wie z. B. Stickstoff, zu verändern. Jede dieser Maßnahmen liegt im Rahmen der Erfindung. Die Erfindung kann in einer Einrichtung mit einer oder mehreren Wirbelschichten durchgeführt werden, sofern die allgemein gültigen Bedingungen eingehalten werden. Bei mit mehreren Wirbelschichten arbeitenden Einrichtungen wird die Beschickung einer obersten Schicht zugeführt und gelangt von dort jeweils in die nächstuntere. Der untersten Schicht wird ein Teil des die Durchwirbelung bewirkenden Behandlungsgases oder das gesamte Gas zugeführt, und es strömt daraufhin nacheinander durch die einzelnen Schichten. Eine andere Ausführungsform besteht darin, da.ß man die Feststoffe nacheinander von Schicht zu Schicht führt, dabei jedoch jeder Schicht getrennt Behandlungsgas zuführt und das austretende Gas jeweils getrennt ableitet. Mit anderen Worten, die Feststoffe wandern stufenweise nach unten, entgegen ein oder mehreren sich im Gegenstrom bewegenden auswärts gerichteten Gasströmen. Die Feststoffe werden so mehreren aufeinanderfolgenden Behandlungen unterworfen.It should be noted that regardless of any theoretical Oxygen demand the maintenance of the fluidized bed in turn certain requirements to the space velocity (and thus the amount) of that supplied to such a layer Treatment gas. Under space velocity, one in fluidized bed technology usual expression, one understands the calculated speed of the gases through the Shift range, which is obtained by dividing the shift in the unit of time escaping gas volume through the total cross-sectional area occupied by the layer Splits. Suitable space velocities are in a range of about 15 cm / sec up to about 4.5 m / sec. To the theoretical oxygen demand and at the same time the required or to meet suitable gas velocity, it may thus be appropriate to use the Composition of the treatment gas z. B. by enriching the air with oxygen or vice versa by diluting the air with an inert gas, such as. B. nitrogen, to change. Each of these measures is within the scope of the invention. the Invention can be carried out in a facility with one or more fluidized beds provided that the generally applicable conditions are observed. With several Fluidised bed equipment is charged to a top layer from there to the next lower. The bottom layer becomes part or all of the fluidizing treatment gas Gas is supplied, and it then flows one after the other through the individual layers. Another embodiment consists in that the solids are sequentially leads from layer to layer, but treating gas separately for each layer feeds and the escaping gas discharges separately. In other words, the Solids migrate gradually downwards, against one or more in countercurrent moving outward gas streams. The solids are so several consecutive Subjected to treatments.

Wenn man ein sehr niedriges Verhältnis von wasserlöslichen zu säurelöslichen Kupferverbindungen in dem Produkt erhalten will, so daß verhältnismäßig mehr säurelösliche Kupferverbindungen unter sonstiger Aufrechterhaltung einer hohen Gesamtkupferlöslichkeit gebildet werden, so ist es zweckmäßig, die Behandlung nahe der oberen Grenze des Temperaturbereiches durchzuführen. Dies begünstigt jedoch auch eine stärkere Bildung von unerwünschtem, säureunlöslichem Kupferferrit. Hier hat sich das mit mehreren Wirbelschichten arbeitende Verfahren als sehr günstig erwiesen. Bei diesem Verfahren findet zuerst eine Wärmebehandlung der durchwirbelten Feststoffe mit einem kleinen Überschuß über den theoretischen Sauerstoffbedarf bei mäßiger Rösttemperatur statt, welche mehr die Bildung einer säurelöslichen Kupferverbindung als diejenige der wasserlöslichen Form begünstigt. Dabei wird eine große lösliche Eisenmenge gebildet, die in einem Auslaugungskreislauf störend wirken würde. Um diesen Mangel zu beseitigen, werden die teilweise vorbehandelten Feststoffe nachher bei niedrigerer Temperatur mit einem größeren Überschuß über die theoretisch erforderliche Sauerstoffmenge behandelt. Hierdurch wird das Rösten beendet, und das anwesende säurelösliche Eisen wird selektiv in eine unlösliche Form umgewandelt (oder vielleicht in dieser gehalten), ohne daß die Menge der löslichen Kupferverbindung in dem Produkt eine Einbuße erfährt.When you have a very low ratio of water soluble to acid soluble Want to get copper compounds in the product, so that relatively more acid-soluble Copper compounds while otherwise maintaining a high total copper solubility are formed, so it is appropriate to close the treatment near the upper limit of the Temperature range. However, this also favors greater education of unwanted, acid-insoluble copper ferrite. Here it has been with several Fluidized bed processes have proven to be very favorable. In this procedure first takes place a heat treatment of the swirled solids with a small Excess over the theoretical oxygen demand takes place at a moderate roasting temperature, which more the formation of an acid-soluble copper compound than that of the water-soluble form favors. A large amount of soluble iron is formed in the process, which would interfere with a leaching cycle. To remedy this deficiency, the partially pretreated solids are afterwards at a lower temperature with a larger excess over the theoretically required amount of oxygen treated. This stops the roasting and the acid-soluble iron that is present is selectively converted into (or perhaps held in) an insoluble form, without sacrificing the amount of soluble copper compound in the product.

In. derTabelleIsind einigeBehandlungsbedingungen und Versuchsergebnisse zusammengestellt, welche beim Rösten eines Kupferkonzentrationssteines mit folgender angenäherter Analyse erhalten wurden: Material Gewichts- prozent Kupfer ......................... 2o Eisen .......................... 36 Zink ........................... 1,5 Schwefel ........................ 36 Feuchtigkeit ........ weniger als i a/o Tabelle I Lösliche Temperatur Luftüberschuß Wasserlösliche Säurelösliche Unlösliche Kupfer- Kupferverbindung Kupferverbindung Kupferverbindung verbindungen insgesamt 0 C 0/0 0/0 0/0 0/0 % 700 - 50 82,3 16,1 i;6 98,4 725 50 414 57,5 1,1 98,9 750 50 23,4 58,o 18,6 81,4 Bemerkt sei, daß, obgleich große Änderungen in dem Verhältnis von wasserlöslichen zu säurelöslichen Kupferverbindungen, nämlich von - bis angegeben sind, die Gesamtheit der löslichen Kupferverbindungen sehr hoch ist. Bei 75o° C tritt eine merkliche Verminderung der Summe der löslichen Kupferverbindungen in Erscheinung. Natürlich ist es für ein wirtschaftliches Arbeiten einer Auslaugungsanlage, möge sie nun mit Wasser, Säure oder Kombinationen davon arbeiten, wesentlich, daß die Gesamtkupferlöslichkeit sehr hoch ist. Da man dies durch Anwendung der vorliegenden Erfindung in einfacher und elastischer Weise erreichen kann, so liegen die Vorteile der Erfindung auf der Hand. Beispielsweise Ausführungsformen einer Anlage zur Ausführung der Erfindung zeigt die Zeichnung, und zwar ist Fig. i eine teilweise im Schnitt gehaltene schaubildliche Ansicht eines mit einer einzigen Wirbelschicht arbeitenden Rösters oder Reaktionsofens, Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gehaltene schaubildliche Ansicht eines mit mehreren Wirbelschichten arbeitenden Reaktionsofens und Fig. 3 eine teilweise schematische Darstellung eines mit einer einzigen Schicht arbeitenden Reaktionsofens gemäß Fig. i, in Verbindung mit einem Auslaugungskreislauf, einer elektrolytischen Kupfergewinnungsanlage und einer Rückführung eines Teiles des verbrauchten flüssigen Elektrolyten in das Reaktionsgefäß. Fig. i zeigt einen Reaktionsofen. i i, der eine Behandlungsschicht enthält. Der Reaktionsofen hat eine Seitenwand 12, einen abnehmbaren Deckel 13 und einen abnehmbaren Boden 14. Im Inneren ist er mit feuerfestem Material 15 ausgekleidet. Eine waagerechte Abschluß- oder Trennplatte 30 mit Durchlässen 31 teilt den Ofen i i in eine untere, mit einer Luftzufuhr versehene Abteilung 32, die man auch als Windkessel bezeichnen kann, und eine die Wirbelschicht enthaltende Zone ig. Die feste, feinzerkleinerte Beschickung wird in den Trichter 16 geschüttet und von dort mittels einer in einem Gehäuse 17 arbeitenden Schnecke 18 in die Wirbelschichtzone ig innerhalb des Ofens 1i befördert. Das Rösten der Wirbelschicht erfolgt durch Zufuhr von Luft oder einem anderen freien Sauerstoff enthaltenden Behandlungsgas unter Druck durch die Leitung 33 in den Windkessel 32. Aus dem Windkessel 32 steigt das Behandlungsgas durch die Durchlässe 31 der Trennplatte 3o nach oben hindurch, und zwar beispielsweise mit einer Raumgeschwindigkeit von 30,5 cm/sec. In der Schichtzone ig werden die darin befindlichen Feststoffe in den durchwirbelten Zustand übergeführt und nach ihrer Behandlung durch die Leitung 2o aus der Schicht entfernt. Das aus der Wirbelschicht austretende Gas strömt durch die Leitung 21 in einen Zyklon 23, in welchem mitgerissene feine Feststoffe oder Staub aus dem Gas abgeschieden werden. Daraufhin wird das Gas durch die Leitung 24 abgeleitet. Der in dem Zyklon 23 abgeschiedene Staub kann aus diesem durch ein in die Leitung 2o mündendes Saugrohr 26 entfernt werden. Die Temperatur in der Schichtzone ig kann während des Röstens mittels einer dünnen kupferhaltigen Lösung oder mittels einer anderen geeigneten Flüssigkeit auf dem für den Betrieb geeigneten Stand gehalten werden. Die Zugabe der Lösung oder sonstigen Kühlflüssigkeit erfolgt durch eineLeitung 40, an welche eine Brause 41 angeschlossen ist.In. Table I summarizes some treatment conditions and test results which were obtained when roasting a copper concentration stone with the following approximate analysis: Material weight percent Copper ......................... 2o Iron .......................... 36 Zinc ........................... 1.5 Sulfur ........................ 36 Moisture ........ less than ia / o Table I. Soluble Temperature excess air water-soluble acid-soluble insoluble copper Copper connection copper connection copper connection connections all in all 0 C 0/0 0/0 0/0 0/0% 700-50 82.3 16.1 i; 6 98.4 725 50 414 57.5 1.1 98.9 750 50 23.4 58, o 18.6 81.4 It should be noted that, although large changes in the ratio of water-soluble to acid-soluble copper compounds, namely - until indicated, the total of soluble copper compounds is very high. At 75o ° C there is a noticeable decrease in the sum of the soluble copper compounds. Of course, for a leaching plant to operate economically, whether it work with water, acid or combinations thereof, it is essential that the total copper solubility is very high. Since this can be achieved in a simple and elastic manner by using the present invention, the advantages of the invention are obvious. Exemplary embodiments of a plant for carrying out the invention are shown in the drawing, namely Fig. 1 is a partially sectioned perspective view of a roaster or reaction furnace operating with a single fluidized bed; Fig. 2 is a partially sectioned perspective view of a operating with multiple fluidized beds Reaction furnace and FIG. 3 is a partially schematic representation of a single-layer reaction furnace according to FIG. Fig. I shows a reaction furnace. ii, which contains a treatment layer. The reaction furnace has a side wall 12, a removable cover 13 and a removable bottom 14. Inside, it is lined with refractory material 15. A horizontal closure or partition plate 30 with passages 31 divides the furnace ii into a lower compartment 32 provided with an air supply, which can also be referred to as an air chamber, and a zone ig containing the fluidized bed. The solid, finely comminuted charge is poured into the funnel 16 and conveyed from there by means of a screw 18 working in a housing 17 into the fluidized bed zone ig within the furnace 1i. The roasting of the fluidized bed takes place by supplying air or another treatment gas containing free oxygen under pressure through the line 33 into the air chamber 32. From the air chamber 32 the treatment gas rises through the passages 31 of the partition plate 3o, for example with a Space velocity of 30.5 cm / sec. In the layer zone ig, the solids contained therein are converted into the fluidized state and, after their treatment, removed from the layer through the line 2o. The gas emerging from the fluidized bed flows through line 21 into a cyclone 23, in which entrained fine solids or dust are separated from the gas. The gas is then discharged through line 24. The dust separated in the cyclone 23 can be removed therefrom through a suction pipe 26 opening into the line 20. The temperature in the layer zone ig can be kept at the level suitable for operation during roasting by means of a thin copper-containing solution or by means of another suitable liquid. The solution or other cooling liquid is added through a line 40 to which a shower 41 is connected.

Die Geschwindigkeiten bzw. Durchflußmengen der Gase oder Feststoffe in den Leitungen 21, 24, 26, 4o, 2o und 33 können mit Hilfe von Ventilen 22, 25, 27, 42, 28 und 34 geregelt werden.The velocities or flow rates of the gases or solids in lines 21, 24, 26, 4o, 2o and 33, with the help of valves 22, 25, 27, 42, 28 and 34 are regulated.

Bei Inbetriebnahme der Anlage nach Fig. i wird zunächst dem Reaktionsofen i i durch die Leitung 33 Luft zugeführt. Weiterhin wird der Reaktionsofen durch nicht dargestellte Mittel mit Brennstoff beschickt, der dann entzündet wird. Dies wird so lange fortgesetzt, bis er auf die Betriebstemperatur gebracht worden ist. Daraufhin werden dem Ofen i i mittels einer Schnecke 18 feine Beschickungsfeststoffe mit einem Teilchendurchmesser von höchstens etwa 5 mm zugeführt. Die durch die Durchlässe 31 der Trennplatte 3o nach oben hindurchtretende Luft bzw. sonstigen Gase bewirken eine Durchwirbelung der Feststoffe in der Schichtzone ig und auch eine Vorerhitzung derselben. Sobald die Masse heiß genug ist, verbrennen die darin enthaltenen Schwefelverbindungen, und die weitere Zufuhr von zusätzlichem Brennstoff wird eingestellt. Der Oberflächenspiegel der fließfähigen Wirbelschicht hebt sich nach und nach immer mehr, bis er das obere Ende der Leitung 2o erreicht. Die behandelten Feststoffe verlassen dann den Reaktionsofen durch diese Leitung. Wie schon gesagt, kann, falls erforderlich, dem Ofen i I durch die Brause 41 ein flüssiges Kühlmittel zugeführt werden. Zur Kühlung der Schichtzone ig können aber auch andere Kühlmittel, wie z. B. übliche Kühlschlangen, Verwendung finden. Das einzige mitgerissene feine Feststoffe enthaltende Gas verläßt die Schichtzone ig und wird vor der Ableitung durch das Rohr 24 durch den Zyklon 23 hindurchgeschickt. Der Betrieb wird nun innerhalb der beschriebenen Temperaturgrenzen und der mengenmäßigen Grenzen der Gaszufuhr fortgesetzt.When the plant according to FIG. I is started up, air is first fed to the reaction furnace ii through the line 33. Furthermore, the reaction furnace is charged with fuel by means not shown, which is then ignited. This continues until it has been brought to operating temperature. Then, by means of a screw 18, fine feed solids having a particle diameter of at most about 5 mm are fed to the furnace ii. The air or other gases passing upwards through the passages 31 of the separating plate 3o cause the solids in the layer zone ig to be swirled through and also to preheat them. As soon as the mass is hot enough, the sulfur compounds it contains burn and the further supply of additional fuel is stopped. The surface level of the flowable fluidized bed rises gradually more and more until it reaches the upper end of the line 2o. The treated solids then exit the reaction furnace through this conduit. As already said, a liquid coolant can, if necessary, be fed to the furnace i I through the shower 41. To cool the layer zone ig, however, other coolants, such as. B. conventional cooling coils, use. The only entrained gas containing fine solids leaves the bed zone ig and is sent through the cyclone 23 through the pipe 24 before it is discharged. Operation is now continued within the described temperature limits and the quantitative limits of the gas supply.

Fig. 2 zeigt die Behandlung von feinen Feststoffen in einem Mehretagenofen. Bei dieser Anlage werden feinzerkleinerte Beschickungsfeststoffe in den Trichter 52 eingefüllt und durch die in einem Gehäuse 55 arbeitendeSchnecke 56 der oberenfließfähigen Wirbelschicht 61 in dem Reaktionsgefäß 51 zugeführt. Das Behandlungsgas gelangt durch die Leitung 70 in den unteren Teil des Reaktionsgefäßes 51 und wandert durch dieses nach oben hindurch, um dann aus dem oberen Teil durch die Leitung 57 abgeführt zu werden. Im Innern des Reaktionsgefäßes 51 sind senkrecht übereinander zwei waagerechte, mit Durchlässen versehene Trennplatten 67 und 68 angeordnet, von denen jede eine fließfähige Wirbelschicht trägt. Die Feststoffe werden in der oberen Schicht 61 fließfähig gemacht und dort auch teilweise behandelt. Aus der Schicht 61 werden die Feststoffe durch Einlauf in das obere offene Ende des senkrechten Verbindungsrohres 65 abgeleitet. Das Rohr 65 mündet mit seinem unteren Ende unterhalb des Oberflächenspiegels der unteren Wirbelschicht 62, wohin die durch das Rohr 65 wandernden Feststoffe befördert werden. In der Schicht 62 erhalten die festen Teilchen, welche durch das mittels der Leitung 70 zugeführte Gas im durchwirbelten Zustand gehalten werden, ihre endgültige Behandlung. Nach der Behandlung fließen die Teilchen in das obere offene Ende der Feststoffabfuhrleitung 59 und werden durch diese nach unten aus dem Reaktionsofen 51 entfernt. Die Stromgeschwindigkeiten bzw. Durchflußmengen werden in den Leitungen 57, 59 und 7o durch einstellbare Ventile 58 bzw. 6o bzw. 71 geregelt. Die Temperaturen der Schichten 61 und 62 können durch Einleitung eines Kühlmittels mit Hilfe nicht dargestellter Mittel geregelt werden.Figure 2 shows the treatment of fine solids in a multiple hearth furnace. In this plant, finely divided feed solids are poured into the hopper 52 and fed to the upper flowable fluidized bed 61 in the reaction vessel 51 by the screw 56 operating in a housing 55. The treatment gas passes through the line 70 into the lower part of the reaction vessel 51 and travels upward through it, in order then to be discharged from the upper part through the line 57. In the interior of the reaction vessel 51, two horizontal dividing plates 67 and 68 are arranged vertically one above the other and are provided with passages, each of which carries a flowable fluidized bed. The solids are made flowable in the upper layer 61 and are also partially treated there. The solids are discharged from the layer 61 by running into the upper open end of the vertical connecting pipe 65. The pipe 65 opens with its lower end below the surface level of the lower fluidized bed 62, to which the solids migrating through the pipe 65 are conveyed. In the layer 62, the solid particles, which are kept in a fluidized state by the gas supplied by means of the line 70, receive their final treatment. After the treatment, the particles flow into the upper open end of the solids discharge line 59 and are removed through this downwardly out of the reaction furnace 51. The flow rates or flow rates are regulated in lines 57, 59 and 7o by adjustable valves 58 and 6o and 71, respectively. The temperatures of the layers 61 and 62 can be regulated by introducing a coolant with the aid of means not shown.

Fig. 3 zeigt das Leitungsschema einer Anlage zur Behandlung von sulfidischem Kupferkonzentrationsstein in einer einzigen fließfähigen Wirbelschicht, Auslaugung der behandelten Feststoffe und Gewinnung der darin erhaltenen Kupfermengen und zum elektrolytischen Ausfällen des Kupfers aus den erhaltenen Kupferlösungen, wobei ein Teil des verbrauchten flüssigen Elektrolyten in die fließfähige Schicht zurückgeführt wird. Durch die Anlage wird eine Verbesserung der Gesamtleistung der Kupfergewinnung erreicht.Fig. 3 shows the line diagram of a plant for the treatment of sulfidic Copper concentration stone in a single fluidized bed, leaching the treated solids and recovery of the amounts of copper obtained therein and for electrolytic precipitation of the copper from the copper solutions obtained, wherein some of the used liquid electrolyte is returned to the flowable layer will. The plant will improve the overall performance of copper extraction achieved.

Die festen Beschickungsstoffe werden dem Reaktionsofen i i i in Form feiner Teilchen durch eine Leitung 1f6 zugeführt, die mit einem Ventil 117 versehen ist und unterhalb des Oberflächenspiegels der Wirbelschicht 115 in dem Abschnitt 124 der Leitung ausmündet. Das Behandlungsgas, in der Regel Luft, tritt durch die Leitung 113 in den unteren Teil des Reaktionsgefäßes i i i ein. Die Mengenregelung erfolgt dabei durch das Ventil 114. Das Behandlungsgas wandert aufwärts durch die Durchlässe in der Trennplatte 112 und wird, nachdem es die Feststoffe in der Schicht 115 fließfähig gemacht hat, durch die Leitung 118 abgeführt. Gegebenenfalls kann in dem Reaktionsofen i i i durch entsprechende Einstellung des Ventils i i9 ein Staudruck aufrechterhalten werden. Die in der Schicht i 15 gerösteten Feststoffe werden mit ihrem im wesentlichen in löslicher Form befindlichen Kupfergehalt aus der Schicht 115 durch eine mit einem Ventil 128 versehene Leitung 127 entfernt. Die herausbeförderten Feststoffe treten in den Mischer 130 ein, in welchem Schaufeln 131 die gerösteten Feststoffe mit einer aus der mit einem Ventil 133 versehenen Leitung i32 kommenden wässrigen Flüssigkeit mischen. Daraufhin verlassen die gerösteten Feststoffe und die zugegebene Flüssigkeit den Mischer 13o durch eine mit einem Ventil 135 versehene Leitung 134 und gelangen zusammen mit weiterer durch die mit dem Ventil 166 versehene Leitung 165 zugeführter Waschflüssigkeit zu der Eindickungsanlage 16o. In der Eindickungsanlage 16o, bei der es sich um eine solche von bekannter Bauart, z. B. um eine Dorr-Eindickungsanlage handeln kann, überfließt die starke Kupferlösung den oberen Teil, um dann durch die Leitung 170, die in ihrem oberen Teil ein Ventil 171 besitzt, abgeführt zu werden. Die abgesetzten Feststoffe werden durch Kratzvorrichtungen oder Rechen 161 gerecht und durch die Leitung 162 mit den Ventilen 163 und 164 abgeleitet. Diese abgesetzten Feststoffe werden mit Waschwasser und zurückgeführter verdünnter Kupferlösung gemischt und der Eindickungsanlage 150 zugeführt, von wo die überfließende Flüssigkeit durch die Leitung 165 entweder zu dem Mischer 130 oder zu der Eindickungsanlage 16o zurückgelangt. Die Kratz- oder Rechvorrichtung 151 treibt die übrigbleibenden abgesetzten Feststoffe in die mit einem Ventil 153 versehene Leitung i52, welche diese Abfallstoffe entfernt.The solid feeds are fed to the reaction furnace iii in the form of fine particles through a conduit 1f6 which is provided with a valve 117 and opens below the surface level of the fluidized bed 115 in the section 124 of the conduit. The treatment gas, usually air, enters the lower part of reaction vessel iii through line 113. The amount is regulated by the valve 114. The treatment gas travels upward through the passages in the separating plate 112 and is discharged through the line 118 after it has made the solids in the layer 115 flowable. If necessary, a dynamic pressure can be maintained in the reaction furnace iii by setting the valve i i9 accordingly. The solids roasted in the layer 15, with their copper content, which is essentially in soluble form, are removed from the layer 115 through a line 127 provided with a valve 128. The solids conveyed out enter the mixer 130 , in which blades 131 mix the roasted solids with an aqueous liquid coming from the line i32 provided with a valve 133. The roasted solids and the added liquid then leave the mixer 13o through a line 134 provided with a valve 135 and, together with further washing liquid fed through the line 165 provided with the valve 166, reach the thickening system 16o. In the thickening system 16o, which is of a known type, e.g. B. can be a Dorr thickening plant, the strong copper solution overflows the upper part, in order to then be discharged through the line 170, which has a valve 171 in its upper part. The settled solids are removed by scrapers or rakes 161 and discharged through line 162 with valves 163 and 164. These settled solids are mixed with wash water and recycled dilute copper solution and fed to thickener 150, from where the overflowing liquid is returned through line 165 to either mixer 130 or to thickener 16o. The scraper or rake device 151 drives the remaining settled solids into the line i52 provided with a valve 153 , which removes these waste materials.

Die der Eindickungsanlage 16o mittels der Leitung 170 entnommene starke Kupferlösung kann eine besondere Verwendung finden, durch nicht dargestellte Eindampfungsmittel konzentriert oder einer elektrischen Fällanlage 172 zugeführt werden, so daß man metallisches Kupfer 173 und eine zurückbleibende arme kupferhaltige Flüssigkeit erhält. Die arme kupferhaltige Flüssigkeit wandert mit durch die Ventile 175, 123 und 143 geregelter Geschwindigkeit durch die Leitung 174 und wird entweder der Rückführungsleitung 122 für die verbrauchte Flüssigkeit oder der ihr entsprechenden Leitung 1,42 zugeführt. Im letzteren Falle mischt sich die verbrauchte Flüssigkeit mit dem Waschwasser, welches in durch ein Ventil 141 geregelter Menge durch die Leitung 140 fließt. Die erhaltene gemischte Lösung gelangt durch eine mit einem Ventil 146 versehene Leitung 145 zu der Eindickungsanlage 15o. Wenn die verbrauchteFlüssigkeit oder ein Teil derselben durch die Leitung 122 in den Kreislauf zurückgeführt wird, so wird sie als Kühlmittel für die fließfähige Wirbelschicht 115 in den Reaktionsofen i i i eingebracht. Die verbrauchte Flüssigkeit kann dabei durch Wasser ergänzt oder sogar ersetzt werden, das in durch das Ventil 121 geregelter Menge durch die Leitung 120 zugeführt wird. Durch die Rückführung der kupferhaltigen Lösung wird nicht nur die Temperatur in der Schicht 115 geregelt, sondern auch die aus den aufgegebenen Feststoffen gewonnene Gesamtkupfermenge vergrößert. Weiterhin wird durch eine Verstärkung der einer nachfolgenden elektrolytischen Behandlung zugeführten kupferhaltigen Lösungen eine Verminderung der hierfür erforderlichen Menge an elektrischer Energie erzielt.The strong copper solution removed from the thickening system 16o by means of line 170 can be used in particular, concentrated by evaporation means (not shown) or fed to an electrical precipitation system 172 so that metallic copper 173 and a remaining poor copper-containing liquid are obtained. The poor copper-containing liquid travels at a rate controlled by the valves 175, 123 and 143 through the line 174 and is fed either to the return line 122 for the used liquid or to the line 1,42 corresponding to it. In the latter case, the used liquid mixes with the washing water, which flows through the line 140 in an amount regulated by a valve 141. The mixed solution obtained passes through a line 145 provided with a valve 146 to the thickening plant 15o. When the spent liquid or a portion of it is recycled through line 122, it is introduced into reaction furnace iii as a coolant for the fluidized bed 115. The consumed liquid can be supplemented or even replaced by water, which is supplied through line 120 in an amount regulated by valve 121. The return of the copper-containing solution not only regulates the temperature in layer 115, but also increases the total amount of copper obtained from the solids added. Furthermore, by strengthening the copper-containing solutions supplied to a subsequent electrolytic treatment, a reduction in the amount of electrical energy required for this is achieved.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the continuous sulphating roasting of sulphidic copper ores or concentrates in the fluidized bed process, characterized in that the roasting in the temperature range of about 65o to 75o ° C at an approx Oxygen excess which is 50% and higher above the stoichiometric value, but which does not exceed 400%, is carried out, the oxygen excess, depending on whether more or less of the water-soluble copper compound is to be obtained at a constant roasting temperature within the specified range , is increased or decreased. Considered publications: German Patent Nos. 596019, 350518; French Patent No. 943 907; U.S. Patent No. 1468806; Chemical Engineering, 1947, p. 112 ff.