FI65806C - Foerfarande foer aotervinning av bly ur ett blyhaltigt sulfidkoncentrat - Google Patents

Description

RSrTl ΓβΙ -.«KWMi-UTUSjULKAIfU ,rön, «PV LBJ (·') (JTLÄGGN I NCSSSKRIPT 65 80 6 C Patentti myönne tty 10 07 19C4

Patent meddelat ^ ^ (51) lt».lk?/IntCL3 C 22 B 13/02 SUOMI —FINLAND (Z1) PimttlMiinui-riMnnMeMiii öo 1213 (22) Htkamlipllvi — An*6luil<i|idsg 16.0A.80 (23) AlkupMvt—Glltljh.tidi* 16.0A.80 (41) Tullut (ulkMctl — Uhrit 17.10.81

_ (44) Nlktivlktlpanon)a kuul)ulkalaw· pvm. — 30.03.8A

Patent- och regietaretyreleen ' ' Amekan utta«d ock utUkrift·* puMemd

(339(33)(31) ^rfdatty utwolkwn li|W prtorkM

(71) Outokumpu Oy, Outokumpu, Fi; Töölönkatu A, 00100 Helsinki 10, Suomi-Fin1and(FI) (72) Timo Tapani Talonen, Nakkila, Tuula Sisko Mirjami Mäkinen,

Vahna-Ulvila, Suomi-Finland(FI) (7A) Berggren Oy Ab (5A) Menetelmä lyijyn ottamiseksi talteen lyijypitoisesta sulfidi-rikasteesta - Förfarande för ätervinning av bly ur ett bly-haltigt sulfidkoncentrat Tämä keksintö kohdistuu menetelmää lyijyn ottamiseksi talteen lyijypitoisesta sulfidirikasteesta kuumentamalla rikastetta niin, että lyijyn yhdisteet siirtyvät kaasufaasiin.

Valtaosa maailman lyijystä tuotetaan lyijypitoisista sulfidi-rikasteista sintraus-kuilu-uuniprosessilla. Sintrauskoneessa rikaste hapetetaan rikin poistamiseksi ja se saatetaan kuilu-iinipelkistykseen sopivaan kappalemuotoon.

Prosessin pahin haitta on sen suuret jätekaasumäärät, joita syntyy sekä sintraus- että kuilu-uuniprosessista. On arvioitu, että rikkidioksidi- ja pölypitoisia prosessi- ja tuuletuskaa-suja syntyy n. 670 kmol (15 000 Nm"*) yhtä rikastetonnia kohti. Jätekaasujen puhdistaminen nykyisiä ympäristönsuojeluvaatimuksia vastaaviksi aiheuttaa merkittävän lisän lyijyn tuotantokustannuksiin.

Viimeaikaisen tutkimustyön päämääränä on ollut luoda sellainen prosessi, jossa rikkidioksidi saadaan väkevänä ja pöly-pitoisten jätekaasujen määrä on mahdollisimman pieni. Puhtaille, 65806 vain hyvin vähän kvartsia sisältäville rikasteille on yksivaiheinen prosessi periaatteessa mahdollinen. Sulfidinen lyijy-rikaste hapetetaan yhdessä prosessivaiheessa suoraan metalliksi. Osareaktiona on lyijysulfidin hapettuminen ensin oksidiksi alla olevan reaktion mukaisesti

PbS + 1/2 02 = PbO + S02 Tämän jälkeen ylimääräinen lyijysulfidi pelkistää oksidin metalliksi seuraavan reaktion mukaisesti 2PbO + PbS = 3Pb + S02

Alhaisessa prosessin toimintalämpötilassa saadaan oksidin sijasta lyijysulfaattia ja oksisulfaatteja. Metallinen lyijy syntyy näiden yhdisteiden reagoidessa lyijysulfidin kanssa.

Yksivaiheinen lyijynvalmistusmenetelmä soveltuu puhtaille rikasteille. Lyijyoksidin ja piidioksidin suuren keskinäisen affiniteetin vuoksi kuonan lyijypitoisuus nousee ja metallisen lyijyn saanti alenee rikasteen kvartsipitoisuuden noustessa. Lyijyn vapauttaminen silikaatista vaatii niin alhaisen happi-paineen, että metallisen lyijyn sijasta saadaan rikkidioksidin läsnäollessa lyijysulfidia.

Niissä lämpötiloissa ja happipaineissa, joita käytetään suorassa lyijyn valmistuksessa rikasteen sisältämä sinkki oksi-doituu ja menee kuonaan. Kuonan sulamispisteen pitämiseksi riittävän alhaalla joudutaan kuonaa fluksaamaan, joka taasen nostaa lyijyn kuonahäviöitä.

Epäpuhtaiden rikasteiden käsittelemiseksi onkin sovellettu useampivaiheisia prosesseja. Sintrausprosessin haitat, laimea rikkidioksidikaasu, lyijyoksidipölyn joutuminen ympäristöön, sulfaattien muodostuminen ja vaikeudet lämpötilan hallinnassa on kyetty välttämään siirtymällä suljettuihin reaktoreihin, joiden tuotteena on lyijyoksidin sisältävä sula. Tällainen on esim. Kivcet-prosessi (FI-kuulutusjulkaisu 56028).

Erikoisesti lyijysulfidin, mutta myös lyijyoksidin höyrynpai-ne lyijynvalmistusprosessien toimintalämpötiloissa on korkea. Tästä johtuu prosesseille tyypilliset ja erittäin haitalliset 3 C5806 suuret lentopölymäärät. Sekä useampivaiheisessa että yksivaiheisessa prosessissa tapahtuu sekä lyijysulfidin että oksidin höyrystymistä. Lyijysulfidin kiehumispiste on n. 1610 K ja lyi-jyoksidin n. 1810 K, joten prosessointilämpötiloissa voi kaasu sisältää ko. yhdisteitä suuria määriä. Höyrystyneet lyijy-yhdisteet poistuvat prosessilaitteesta rikkidioksidipitoisen kaasun mukana.

Rikkidioksidipaineesta riippuen ovat 1050-1150 K:n alapuolella vain lyijysulfidi, sulfaatti ja erilaiset oksisulfaatit stabiileja. Tästä johtuen jäähdytetystä kaasusta erotettu pöly, jonka määrä saattaa edustaa erittäin suurta osaa prosessiin syötetystä lyijymäärästä on pääasiassa näitä yhdisteitä. Lyijy-oksidin määrä on vähäisempi.

Lentopölyn syöttäminen oksidin pelkistysvaiheeseen ei ole mahdollista sen sisältämän rikin vuoksi. Pelkistysvaiheessa rikki pelkistyisi ja poistuisi kaasun mukana lyijysulfidina.

Samoin tuotetun lyijyn rikkipitoisuus olisi korkea. Tavallisin pölyn käsittelytapa on sen syöttäminen tuoreen rikasteen ohella takaisin hapetusvaiheeseen. Varjopuolena kuitenkin on en-dotermisten sulfaattien hajoamisreaktioiden vaatima energia sekä suuresta pölykierrosta johtuva prosessin kaasumäärän 1isääntyminen.

Eräs lyijyprosessien kehittelyn päätavoitteista on ollut pö-lymäärien peinentäminen. Eräs tapa, jolla tämä on pyritty aikaansaamaan on ollut kaasun jäähdyttäminen haptusreaktorin poisto-osassa niin, että lyijy-yhdisteet kondensoituvat ja putoavat takaisin kuumaan sulaan. Näin menetellään Kivcet-prosessissa. Jäähdytetyn, mahdollisesti sulfaatteja sisältävän pölyn palautuksesta seuraa kuitenkin ylimääräinen lämmön kulutus.

Suomalaisesta patenttijulkaisusta 54147 tunnetaan lisäksi menetelmä sulfidisten kompleksi- tai sekamalmien tai -rikasteiden suspensiosulattamiseksi niiden sisältämien epäpuhtauksien erottamiseksi, jossa haihtumattomat epäpuhtaudet saatetaan reaktio-vyöhykkeen alaosassa alttiiksi pelkistävälle tai sulfidoi-valle käsittelylle niiden palauttamiseksi kaasufaasiin ennen 65806 kiintoaineen erottumista ja törmäämistä sulaan. Tällä varmistetaan etteivät epäpuhtaudet olennaisesti,siirry sulaan vaan pysyvän kaasufaasissa. Tässä julkaisussa on todettu, että huomattava määrä lyijyoksidia saadaan pysymään kaasufaasissa pelkistyksestä huolimatta ja että lyijysulfidit voidaan haihduttaa alhaisiin pitoisuuksiin kaasufaasissa sulfidin hapettumatta. Samalla siinä todetaan, että lyijyn pelkistäminen ja sulfidoiminen sulista silikaateista on vaikeaa.

Toinen useissa prosesseissa sovellettu tapa pölymäärän vähentämiseksi on sulfidirikasteen injektointi joko uunissa olevan sulan pintaan tai sulapinnan alle. Tällöin saadaan aikaan sulfidin nopea liukeneminen sulaan lyijyyn tai reaktio kuonan sisältämän lyijyoksidin kanssa, jolloin lyijysulfidin aktiivisuus laskee ja höyrystyminen vähenee.

Mikään edellä kuvatuista menetelmistä ei kykene poistamaan lyijynvalmistusprosessin pölyprobleemaa kokonaan. Suuri osa rikasteen lyijysisällöstä poistuu edelleen kaasun mukana ja sulfatoituu tai sulfidoituu kaasun jäähdytyksen aikana.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on näin ollen eliminoida ennestään tunnetuissa jyijynvalmistusprosesseissa esiintynyt pölyongelma kokonaan ja aikaansaada menetelmä lyijyn ottamiseksi talteen lyijypitoisesta sulfidirikasteesta kuumentamalla rikastetta niin, että lyijyn yhdisteet siirtyvät kaasu-faasiin, ja keksinnön pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.

Esillä oleva keksintö perustuu siihen havaintoon, että on mah-dillista käyttää hyväksi lyjyä, rikkiä ja happea sisältävän kaasun lyijysisällön riippuvuutta sekä kaasun happipaineesta että lämpötilasta niin, että olennaisesti kaikki lyijyn yhdisteet saadaan pysymään kaasufaasissa ja reagoimaan siinä metalliseksi lyijyksi, joka sen jälkeen on erotettavissa kaasufaa-sista.

Alhaisessa happipaineessa kaasun sisältämä lyijy esiintyy pääosin lyijysulfidina, jonka höyrynpaine on korkeampi kuin lyijyoksidin ja metallisen lyijyn. Korkeassa happipaineessa 5 65806 lyijy esiintyy pääosin oksidina, jonka höyrynpaine sulatus-lämpötiloissa on myös korkeampi kuin metallisen lyijyn. Edellä mainittujen äärimmäisten happipaineiden välisellä alueella esiintyy kaasussa molempien edellä mainittujen yhdisteiden lisäksi metallista lyijyä kaasun happipainetta ja lämpötilaa vastaavassa termodynaamisessa tasapainossa.

Keksinnön mukainen menetelmä voidaan edullisesti toteuttaa kuumentamalla sulfidirikastetta ensin joko alhaisessa happipai-neessa tai korkeassa happipaineessa, niin että mahdollisimman paljon lyijy-yhdisteitä siirtyy kaasufaasiin, minkä jälkeen kaasufaasia hapetetaan tai vastaavasti pelkistetään sen happi-paineen säätämiseksi. Sulfidirikastetta kuumennetaan edullisesti niin korkeaan lämpötilaan, että se sulaa, esimerkiksi lämpötilaan, joka on vähintään 1373 K ja edullisesti korkeintaan 1773 K asti ja happipaine säädetään vastaavasti korkein- _7 taan noin 2 · 10 atmosfääriä ja vastaavasti edullisesti -4 korkeintaan noin 2 · 10 atmosfääriä. Mikäli sulfidirikastetta kuumennetaan ensin korkeassa happipaineessa, suoritetaan kuumennus vähintään lämpötilaan 1373 K ja edullisesti korkeintaan 1873 K ja happipaine säädetään vastaavasti ainakin noin 5 · 10 atmosfääriin ja vastaavasti ainakin noin 6 · 10~® atmosfääriin.

Kun metallinen lyijy on muodostunut kaasufaasissa, jäähdytetään kaasufaasi lämpötilaan, joka on vähintään 1073 K ja happipaine vähintään (0,1-1) · 10-10 atm ja pääosa lyijystä konden-soidaan lämpötilassa, joka on vähintään 1272 K ja jossa happipaine on 10 ^ - 10 ^ atm, ja loput edellistä alemmassa lämpötilassa.

Kaasufaasin jäähdytys voidaan suorittaa syöttämällä kaasufaasiin jäähdyttävää ainetta, kuten vettä, kylmää kaasua tai edullisesti lyijyä, jolloin happipaineen säätö ja jäähdytys edullisesti suoritetaan samassa vaiheessa syöttämällä tähän vaiheeseen kylmää hapetinta tai pelkistintä samalla jäähdyttäen.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää lyijyn, lyijyoksidin ja lyijysulfidin sekä 6 65806 rikkidioksidin pitoisuuksia tilavuusprosentteina lämpötilassa 1373 K kaasussa, joka sisältää rikkiä, happea, typpeä ja lyijyä, happipaineen funktiona tasapainossa metallisen lyijyn kanssa, kuvio 2 esittää diagrammaa sellaisen kaasun koostumuksesta lämpötilan funktiona, jonka happipaine on säädetty optimaaliseksi, ja kuvio 3 on tasapainopiirros systeemistä Pb-S-O rikkidioksidi-paineessa 1 atmosfääri.

Jos happipaine on alhainen ja toimitaan sellaisessa lämpötilassa, jossa rikasteen sivuaineista muodostettu kuona on sula, voi kaasu yleensä sisältää kaiken rikasteen lyijyn olematta vielä kylläinen lyijysulfidin suhteen. Korkeassa happipainees-sa tämä sama pätee lyijyoksidin suhteen. Jos sen sijaan toimitaan sopivassa happipaineessa edellä kuvattujen äärimmäisten happipaineiden välissä, metallisen lyijyn alhainen höy-rynpaine sulfidin ja oksidin höyrynpaineisiin verrattuna rajoittaa kaasun sisältämän lyijyn määrää.

Asian havainnollistamiseksi on kuviossa 1 esitetty rikkiä, happea, typpeä ja lyijyä sisältävän kaasun koostumus vakio-lämpötilassa, 1373 K, happipaineen funktiona tasapainossa metallisen lyijyn kanssa.

Säädettäessä kaasun happipainetta 1373 K:ssa kohden optimia, n. 6 · lo~7 alkaa lähestymissuunnasta riippuen joko PbS tai PbO pitoisuus alentua. Kun happipainetta säädetään edelleen kohti optimia metallisen lyijyn kyllästymispisteeseen saavuttamisen jälkeen alkaa metallinen lyijy kondensoitua nesteeksi. Metallisen lyijyn kondensoituminen aikaansaa sulfidin ja oksidin kokonaisreaktion

PbS(g) + 2PbO(g) —* 3Pb(l) + S02(g) (1)

Optimihappipaineessa kaasumaisten aineiden PbS(g), PbO(g) ja Pb(g) summa on minimissään.

Riittävän korkeassa lämpötilassa myös metallisen lyijyn höyrynpaine on niin suuri, että happipaineesta riippumatta ääritapauksessa kaikki prosessin käsittelemä lyijy sopii kaa- 7 65806 sufaasiin ja kaasu on edelleen alikylläinen lyijyn suhteen. Kuviossa 2 on esitetty länpötilan funktiona sellaisen kaasun koostunus, jonka happipaine on säädetty optimaalisesti.

Kaasu on saatu lyijyrikasteen sulatuksesta, joka on suoritettu lähes pelkällä hapella.

Kaasun kastepiste metallisen lyijyn suhteen on n. 1680 K.

Kun kaasua jäähdytetään kastepisteensä alapuolelle, metallinen lyijy kondensoituu ja kaasun PbS sekä PbO reagoivat lopputuotteena nestemäinen lyijy. Eräissä prosessiolosuhteissa on jo 1373 K:ssä 97 % kaasun syijysisällöstä kondensoitunut metalliseksi lyijyksi. 1173 K:ssä kaasu on käytännöllisesti katsoen lyijytön.

Kuviosta 3 nähdään, että rikkidioksidipaineessa 1 atmosfääri metallinen lyijy on stabiili vain suunnilleen 1173 K:n yläpuolella. Tässä lämpötilassa kuitenkin lyijyn rikkipitoisuus on korkea. Säädettäessä kaasun happipaine lämpötilassa 1373 K oikeaan arvoonsa, voidaan 97 % edellä kuvatun kaasun lyijy-sisällöstä kondensoida siten, että lyijyn rikkipitoisuus on vain n. 0,1 %. Laboratoriokokeissa on saavutettu tätäkin alempia rikkipitoisuuksia.

Suomalaisen patentin n:o 54147 mukaisessa menetelmässä ei pyritä säätämään happipainetta metallisen lyijyn stabiilisuus-alueelle ja lisäksi pyritään pysymään toimintalämpötilassa, jossa myös metallisen lyijyn höyrynpaine on korkea ja lyijy sekä sen yhdisteet pysyvät kaasufaasissa pusepensiossa olevaa kiintoainetta erotettaessa.

Soveltamalla edellä kuvattua mm. rikkiä, happea ja lyijyä sisältävän kaasun termodynaamista käyttäytymistä lyijynval-mistusprosesseihin, voidaan niitä oleellisilta osiltaan parantaa. Prosessien hapetusvaiheesta tulevien kaasujen happipaine on yleensä niin korkea, että niiden sisältämä lyijy on oksidin muodossa. Tällainen kaasu johdetaan korkeassa lämpötilassa pelkistysvyöhykkeeseen, johon kaasun lisäksi syötetään jotain pelkistintä esim. hiiltä tai hiilivetyä niin paljon, että kaasun happipaine lämpötila huomioon ottaen saavuttaa optimi-arvonsa .

05806

Kun kaasu tämän jälkeen jäähdytetään kaasun rikkidioksidi-paineesta riippuen lämpötilaan 1000-1500 K, saadaan kaasun lyijysisältö kondensoitumaan metalliksi. Metallisumu voidaan poistaa kaasusta tunnettujen menetelmien mukaisesti. Kaasuun vielä jäävä vähäinen määrä lyijyä ja lyijy-yhdisteitä kondensoituu kaasun myöhemmässä jäähdytyksessä ja saadaan talteen lyijysulfidina ja sulfaatteina. Tämä pöly voidaan palauttaa takaisin sulatusprosessiin.

Kaksivaiheisen lyijyprosessin pelkistysvyöhykkeestä poistuva kaasu saattaa sisältää lyijyä paitsi metallihöyrynä, myös sul-fidina hapetusvaiheen epätäydellisestä hapettumisesta johtuen. Pelkistysvyöhykkeen sijaan tällainen kaasu on syytä johtaa hapetusvyöhykkeeseen, jossa kaasun happipaine säädetään teknillisen hapen, ilman, niiden seoksen tai muun hapettimen avulla samaan arvoon kuin happirikkaan kaasun kyseessä ollen tehtiin pelkistysvyöhykkeessä. Lyijyn kondensoimiseksi kaasu käsitellään samalla tavalla.

Optimaalisen tuloksen saamiseksi on paitsi kaasun happipaine myös sen lämpötila kondensointivyöhykkeessä . säädettävä tarkasti. Jos kondensointi suoritetaan liian korkeassa lämpötilassa, kaasufaasiin jäävän lyijyn ja lyijy-yhdisteiden määrä on suuri. Jos taas lämpötila kondensoinnissa on liian alhainen, on kondensoituvan lyijyn rikkipitoisuus suuri tai tuotteena saadaan metallisen lyijyn sijaan rikkidioksidi- ja happipai-neesta riippuen vaihtelevia määriä lyijysulfidia, -sulfaattia tai -oksisulfaatteja.

Kaasu voidaan jäähdyttää kondensointilämpötilaan tunnetuilla tavoilla, kuten edullisimmin ns. suoralla jäähdytyksellä, jolloin kaasun sekaan ruiskutetaan sopiva määrä vettä, nestemäistä lyijyä tai kylmää kaasua, joka ei aikaansaa haitallisia reaktioita prosessikaasussa. Epäsuorassa jäähdytyksessä tulee riittävän jäähdytyskylvyn aikaansaamiseksi lämmönsiirtopinto-jen olla alemmassa lämpötilassa, kuin mihin prosessikaasu on jäähdytettävä, mahdollisesti jopa lyijyn stabiilisuusalueen alapuolella. Tällöin lämmönsiirtopintoihin kertyvän lyijyn rikkipitoisuus on korkea tai niihin muodostuu lyijysulfaatteja ja sulfidia.

9 65806

Happipaineen säädön jälkeen, ennen kaasun jäähdytystä suuri osa sen lyijysisällöstä on sulfidina ja oksidina. Jäähdytyksen aikana ja sen jälkeen nämä reagoivat keskenään muodostaen metallista lyijyä, joka kondensoituu. Mahdollisimman täydellisen reaktion aikaansaamiseksi saattaa olla tarpeellista järjestää kaasulle viipymäaikaa ennen nestelyijyn erottamista.

Myös saattaisi olla tarpeellista suorittaa jäähdytys useammassa vaiheessa ja antaa kaasun aina välillä reagoida tai suorittaa jäähdytys tiettyä ajasta riippuvaa funktiota noudattaen.

Lyijyn rikkipitoisuuden ja epäpuhtauksien jakautumisen hallitsemiseksi saattaa olla tarpeen suorittaa lyijyn pääosan kon-densoiminen korkeammassa lämpötilassa, esim. 1473 K:ssä sekä toinen kondensointi alhaisemmassa lämpötilassa, esim. 1173 K:ssä, jolloin jälkimmäisessä vaiheessa kondensoidun lyijyn rikkipitoisuus on korkeampi. Alhaisemmassa lämpötilassa lyijyn höyrynpaine on hyvin pieni, vain n. 0,004 bar, joten lyijyn talteen saanti on hyvin korkea. Tällöin prosessin aikaisempaan vaiheeseen palautettavia pölyjä ei synny.

Koemittakaavaisissa kokeissa lyijyrikasteen hapetus on suoritettu liekkisulatusuunin reaktiokuilussa kaasun ja kiintoaineen muodostamassa suspensiossa. Tällöin on todettu, että lyijyn ja lyijy-yhdisteiden haihtumat ovat suuresti riippuvaisia paitsi suspension lämpötilasta, myös rikasteen hapetusasteesta eli siten kaasun happipaineesta. Korkeassa lämpötilassa (1700-1750 K) sekä käyttäen lievää rikasteen hapetusta oli lyijyn haihtuma parhaimmillaan yli 97 %. Samanaikaisesti haihtui reaktoriin syötetystä hopeasta samoin n. 97 %. Liekkisulatusuunin reaktiokuilu on haihtumista ajatellen erittäin edullinen. Nopean kuumenemisen johdosta sulfidit haihtuvat rikasteesta, jossa niiden aktiivisuus on korkea, ennen kuin metallit ennättävät sitoutua kuonaa muodostaviin yhdisteisiin. Hapetus-astetta edelleen laskemalla vastaavat haihtumat voitaneen saavuttaa alemmassa lämpötilassa.

Soveltamalla edellä kuvattua lyijyprosessin kaasufaasin happipaineen ja lämpötilan säätöä liekkisulatusprosessiin tai johonkin vastaavaan hapetusprosessiin, saadaan menetelmä, jossa 10 65806 lyijyrikasteen lyijysisltö saadaan erotetuksi yhdessä uunissa ja lyijyn talteenottolaitteessa suoraan metallisena lyijynä.

Prosessin haihdutusvaiheeseen, esim. liekkisulatusuunin reak-tiokuiluun syötetään happea, ilmaa tai niiden seosta joko kylmänä tai esilämmitettynä sekä mahdollisesti polttoainetta lämpötilan kohottamiseksi. Polttoaineen hapettamisen lisäksi rikasteen polttamiseen käytettävä happi säädetään optimaalisesti siten, että rikasteen haihtuvien arvoaineiden kuten lyijyn ja hopean haihtumat ovat mahdollisimman suuret mutta samalla polttoainetta tulee käytetyksi prosessin taloudellisen tuloksen ja prosessin lämpötaseen kannalta sopiva määrä.

Prosessin seuraavassa vaiheessa kaasuun syötetty kiintoaine erkanee kaasuvirrasta uunin pohjalle. Haihtumattomien metallien yhdisteet, kuten kupari- ja rautasulfidit muodostavat uunin pohjalle kiven. Samojen metallien oksideista sekä kuonaa muodostavista aineista muodostuu kiven päälle kuona. Kivi ja kuona lasketaan uunista ja käsitellään edelleen tunnetuilla tavoilla .

Erotusvaiheesta kaasu johdetaan edellä kuvattuun hapetus- tai pelkistysvaiheeseen sekä sen jälkeen lyijyn kondensointiin.

Menetelmällä on suuria etuja tunnettuihin menetelmiin verrattuna. Jos uuni rakennetaan siten, että hapetusvaiheessa kaasun mukana kulkeva hienojakoinen pöly poistuu tehokaasti kaasufaasista, saadaan rikasteen ei haihtuvien aineiden, kuten esim. kuparin, raudan ja kuonaa muodostavien komponenttien sekä toisaalta haihtuvien aineiden kuten lyijyn, hopean, sinkin, anti-monin ja arseenin välille tehokas erotus. Haihtumattomien komponenttien poistumista kaasusta voidaan tehostaa johtamalla kaasu edellä kuvattuun prosessivaiheeseen, jossa suoritetaan happipaineen säätö joko pelkistämällä tai hapettamalla.

Toinen tehokas rikasteen sivuaineiden erotuspaikka prosessissa on lyijyn kondensointivaihe. Arseeni, vismutti ym. suuren höy-rynpaineen omaavat aineet liukenevat kondensointivaiheessa lyijyyn vain hyvin vähäisessä määrin. Jäähdytettäessä kaasu lyijyn kondensointilämpötilaan vain osa sinkistä pysyy kaasu- 11 65806 faasissa metallina, osa liukenee tuotettuun lyijyyn tai jäähdytykseen käytettyyn lyijyyn. Jos rikasteen sinkkipitoisuus on suuri, pääosa sinkistä oksidoituu kondensoinnissa ja saadaan drossina lyijyn päältä.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin esimerkkien avulla. Esimerkki

Keksinnön mukaisella menetelmällä käsitellään lyijyrikastetta, jonka koostumus on seuraava:

Pb 72 %

Fe 5 % S 14 %

Si02 3 %

CaO 3 %

Al203 3 %

Rikaste kuumennetaan lähes vapaata happea sisältämättömillä savukaasuilla, jotka on saatu polttamalla fossiilista polttoainetta ilmalla 1400 K:n lämpötilaan, jolloin 97 % rikasteen lyijysulfidisisällöstä haihtuu. Haihdutuksesta saatavan kaasun koostumus on esimerkissämme seuraava: C02 9,5 %

Co 1,0% H20 12,5 % H2 0,6 % S02 0,8 %

Na 64,4 % H2S 0,07% S2 0,04%

PbS 10,1 %

PbO 0,03%

Pb 0,84% p02 0,28 · 10-11 atm

Seuraavaksi haihdutusvaiheesta saatavaan kaasuun lisätään happea n. 0,11 kmol yhtä kaasukilomoolia kohden. Osa kaasun sisältämästä lyijysulfidistä hapettuu oksidiksi ja metalliksi, osa jää edelleen sulfidiksi.

12 65806

Kaasun koostumus hapetusvaiheen jälkeen 1400 K:ssä on seu-raava: C02 10,4 %

Co 0,05 % H20 13,1 % H2 0,03 % S02 10,8 % N2 64,0 %

Pb 0,84 %

PbS 0,24 %

PbO 0,52 % _7 PO2 0,44 · 10 atm

Haihdutuksesta tulevan kaasun lyijysisällöstä on 86 % tiivistynyt .

Hapetettu kaasu jäähdytetään lämpötilaan 1273 K. Tällöin lyijy-höyryä kondensoituu edelleen sekä lyijysulfidi ja -oksidi reagoivat keskenään metalliksi. Jäähdytetyn kaasun koostumus on seuraava: C02 10,6 %

Co 0,01 % H20 13,2 % h2 0,01 % so2 11,1 % N2 64,7 %

Pb 0,18 %

PbS 0,07 %

PbO 0,13 % P02 0,53 * 10~9 atm 97 % kaasun lyijysisällöstä on kondensoitunut metallina. Loppu tiivistyy kaasun jälkijäähdytyksessä lyijyoksidina, -sulfi-dina sekä -sulfaattina ja -oksisulfaatteina. Tämä pöly kerätään talteen ja syötetään prosessin haihdutusvaiheeseen tai edullisesti hapetusvaiheeseen.

65806

Patenttivaatimukset 1. Menetelmä lyijyn ottamiseksi talteen lyijypitoisesta sul-fidirikasteesta kuumentamalla rikastetta niin, että lyijy ja/tai sen yhdisteet siirtyvät kaasufaasiin, tunnettu siitä, että kaasufaasin happipainetta säädetään hapettamalla tai pelkistämällä lyijyn yhdisteiden saattamiseksi reagoimaan keskenään lyijyksi ja kaasufaasia jäähdytetään metallisen lyijyn kondensoimiseksi kaasusta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasufaasi jäähdytetään lämpötilaan, joka on vähintäin 1073 K ja jossa happipaine vastaavasti on vähintäin -12 -11 10 3a korkeintaan 10 atm.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pääosa lyijystä kondensoidaan lämpötilassa, joka on vähintäin 1272 K ja jossa happipaine on vastaavasti vähin--10 -7 täin 10 ja korkeintaan 10 atm sekä loput edellistä alemmassa lämpötilassa.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulfidirikastetta kuumennetaan alhaisessa happipaineessa niin, että mahdollisimman paljon lyijyn yhdisteitä siirtyy kaasufaasiin, minkä jälkeen kaasufaasia hapetetaan happipaineen säätämiseksi.

5. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulfidirikastetta kuumennetaan vähintäin lämpötilaan 1373 K vastaavasti happipaineessa, joka _7 on pienempi kuin 2 * 10 atm ja edullisesti korkeintaan lämpötilaan 1773 K vastaavasti happipaineessa, joka on korkeintaan 2 * 10 4 atm.

6. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulfidirikastetta kuumennetaan ensin korkeassa happipaineessa ja sen jälkeen kaasufaasi pelkistetään sen happipaineen säätämiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulfidirikastetta kuumennetaan vähintäin lämpötilaan 1373 K vastaavasti happipaineessa, joka on suurempi kuin 14 65806 5 · 10 ^ atm ja edullisesti korkeintaan lämpötilaan 1873 K vas-taavasti happipaineessa, joka on suurempi kuin 6 · 10-6 atm.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasufaasia jäähdytetään syöttämällä kaasufaasiin jäähdyttävää ainetta kuten vettä, kylmää kaasua tai edullisesti lyijyä.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happipaineen säätö ja jäähdytys suoritetaan samassa vaiheessa syöttämällä tähän vaiheeseen kylmää hapetinta tai pelkistintä samalla jäähdyttäen.