FI84363B - Foerfarande foer oxidering av jaernhaltiga sulfider. - Google Patents

Description

1 84363

MENETELMÄ RAUTAPITOISTEN SULFIDIEN HAPETTAMISEKSI

Tämä keksintö kohdistuu rautapitoisten sulfidien, kuten pyriitin ja pyrrotiitin hapettamiseksi siten, että sulfidien rikkisisältö saadaan 5 mahdollisimman tarkoin talteen väkevänä rikkidioksidikaasuna ja voidaan käyttää rikkihapon tai elementtirikin valmistukseen. Edullisesti tämä kokonaishapetus suoritetaan liekkisulatustekniikan avulla.

Noin 20% maailmassa tuotettavasta rikistä on peräisin pyriittirikasteista 10 ja -malmeista. Pyriittejä käsitellään konventionaalisesti pasuttamalla, jolloin tuotteeksi saadaan rikkihapon valmistukseen käytettävä rikkidi-oksidikaasu, jonka SC^-pitoisuus on luokkaa 5 - 10 %, sekä hienojakoinen oksidinen, raudan ja sivukiven sisältävä materiaali, jonka varastointi on ongelmallista erityisesti materiaalin hienojakoisuuden takia. 15 Pasutusolosuhteista johtuen jätteessä on vielä jonkin verran, 0,5 - 3 % rikkiä. Tämä voi aikaa myöten muodostua ympäristölle haitaksi, mikäli jätteen rikki pääsee liukenemaan ja happamoittamaan ympäristöä. Pasu-teprosessin jätettä ei pystytä hyödyntämään esim. rakennusteollisuudessa jätteen hienojakoisuuden ja sen sisältämän rikin vuoksi. Hieno-20 jakoinen jäte muodostaa ongelman myös pölyämisen muodossa.

Useasti pyriitit sisältävät pieniä määriä arvometalleja, kuten kuparia, kultaa, hopeaa sekä muita ei-rautametalleja. Itse asiassa juuri nämä ei-rautametallit aiheuttavat sen, että pasutetta ei voi käyttää raudan ja 25 teräksen valmistukseen. Samoin useat pyriitit ovat kompleksimuodossa, jolloin mineraalikiteet ovat hyvin pieniä, niin että malmi on jauhettava hyvin hienoksi ennen rikastusta. Pasutukseen syötettävä materiaali ei kuitenkaan saa olla liian hienojakoista, koska tällainen materiaali saattaa aiheuttaa vaikeuksia leijupatjaprosessissa. Joissakin tapauksissa vaah-30 dottamalla rikastettu pyriitti on liian hienojakoista käsiteltäväksi sellaisenaan pasuttamalla, joten rikasteesta pitää ensin erottaa hienojakoisin aines esim. syklonin avulla. Tätä hienointa ainesta ei pystytä käsittelemään pasutusprosessin yhteydessä ja paitsi että sen rikkisisältö menetetään, se muodostaa myös ympäristöongelman.

35

Nyt kehitetyn menetelmän mukaisesti pyriitti- tai pyrrotiittirikaste tai -malmi hapetetaan liekkisulatusuunissa niin pitkälle, että tuotteeksi \ 2 84363 saadaan pelkästään lähes rikitöntä fajaliittikuonaa ja väkevää rikkidi-rvksidipitoista kaasua. Prosessin etuina on, että liekki sulatuksessa voidaan käyttää hienojakoisia rikasteita, prosessi toimii autogeenisesti, rikasteen rikki saadaan tarkoin talteen väkevänä SO^-kaasuna, ja että 5 koska materiaali sulaa liekkisulatusuunissa, syntyvä rautapitoinen kuona on varastointikelpoista ja voidaan saattaa esim. rakennusteollisuudelle käyttökelpoiseen muotoon. Tällöin kuona valetaan uunista laskemisen jälkeen muotteihin. Jähmettymisen jälkeen se murskataan ja jauhe-osan haluttuun raekokoon. Sula kuona voidaan myös suoraan rakeistaa. ^0 Kuonan rikkipitoisuus ei aseta esteitä jälki käy töl le. Keksinnön olennaiset tuntomerkit käyvät esille patenttivaatimuksista.

Liekkisulatusuuniin syötettävä materiaali on hienojakoista ja mikäli syötettävä rikaste ei sitä vielä ole, se jauhetaan sopivan hienoksi ennen 15 syöttöä uuniin. Rikasteen edullinen raekoko on esim. alueella 70 - 90 % alle m ^um. Rikaste myös kuivataan. Liekkisulatusuuni muodostuu pystysuorasta reaktiokuilusta, johon rikaste ja fluksi syötetään reaktiokui-lun yläosasta erityisen rikastehajottimen kautta. Rikaste- ja fluksipar-tikkelit sulavat liekkiuunin lämpötiloissa ja reagoivat sekä keskenään 20 että erityisesti reaktiokuiluun samanaikaisesti syötetyn hapen kanssa.

napetu ^reaktioissa vapautuva energia pitää yllä prosessin vaatiman lämpötilan, joten ulkopuolista energiaa ei tarvita. Nykyisin happi syötetään yleensä happirikastetun ilman muodossa. Sulapisarat putoavat reaktiokuilun alapuolella sijaitsevaan alauuniin, jossa ne muodostavat 25 yleensä kuona- ja kivikerroksen. Reaktioissa syntyneet kaasut ja sulamatta jääneet kiintoainepartikkelit nousevat ylös aiauunin toisen pään yläpuolelle sijoitetun nousukuilun kautta ja johdetaan sieltä jätelämpö-ka'..tilaan ja edelleen sähkösuotimeen. Jätelämpökattiiassa ja sähkösuoti-messa kaasun mukana kulkeutuneet lentopölyt erotetaan kaasuista ja 30 palautetaan liekkisulatusuuniin. Puhdistetut kaasut johdetaan happoteh-taaile tai elementtirikin valmistukseen.

Puhtaan pyriitin ainoa arvokomponentti on rikki. Siten nyt kehitetyn menetelmän tarkoituksena on saada pyriittirikasteen rikki mahdollisin-35 man hyvin talteen. Liekkisulatusuunissa tämä käy edullisimmin siten, että pyriittirikastetta hapetetaan käyttämällä happirikastusta, jolloin on 3 84363 mahdollista saada väkevä S02-kaasu. Kokeissa on todettu, että hapen-käytön hyötysuhde on korkea, lähes 100 %. Mappirikastuksen aste määritellään lämpötaseen perusteella siten, että prosessi on autogeeninen, eli lisäpolttoainetta ei tarvita. Käytännössä happirikastus on alueella 30 5 - 60 %. Happirikastusta käytettäessä syntyvän rikkidioksidikaasun SO?- pitoisuus on vähintään 25 %. Kaasu johdetaan edelleen joko rikkihapon tai elementtirikin valmistukseen. Prosessi-ilman happirikastuksesta johtuen syntyvän kaasun kokonaismäärä on pieni, joten prosessilaitteiden koko muodostuu myös pieneksi.

10

Fluksina menetelmässä käytetään hiekkaa, jolloin saadaan fajaIiittipitoi— nen rautakuona ja syötetyn hiekan määrä riippuus siitä, minkälaiseksi kuonan piidioksidipitoisuus halutaan. Kuonan magnetiittipitoisuus riippuu hapetusasteesta, jota kuvaa esim. kuonan rikkipitoisuus. Suorite- 15 tuissa kokeissa magnetiittipitoisuus oli alhainen, 8 - 27 %. Siten kuonan juoksevuus on hyvä laskulämpötiloissa, jotka ovat yleensä alueella 1250 - 1350° C. Kuonan rikkipitoisuus voidaan säätää jäämään alle 0,1 %. Tällöin on myös selvää, että rikin saanti kaasufaasiin on hyvin korkea. Prosessin lentopölyt kierrätetään takaisin uuniin.

20

Edellä mainittua kuonan rikkipitoisuuden ja magnetiittisen raudan/koko-naisraudan riippuvuutta toisistaan kuonassa on kuvattu oheisessa diagrammissa 1.

25 Jos pyriitti sisältää pieniä määriä muita arvoaineita, kuten esim. kuparia, kultaa tai hopeaa, on liekkisulatusmenetelmällä mahdollista tuottaa myös pieni määrä kiveä (5 - 15 % pyriittisyötöstä), johon rikasteen arvoaineet saadaan talteen. Pasutettaessa näitä arvoaineita ei ole mahdollista ottaa talteen. Suoritetuissa kokeissa on todettu, että kuparin, 30 kullan ja hopean saanti liekkisulatusuunin kiveen on niin hyvä, että tällainen kivi voidaan syöttää esim. kuparisulattoon tai käsitellä erikseen. Kun tehdään menetelmän mukaisesti myös kiveä, kuonan rikkipitoisuus nousee jonkin verran.

35 Eräs keksinnön hengen mukainen sovellutus on käyttää menetelmää rau-tapasutteille, joissa on arvometalleja, kuten edellä mainittuja kuparia, kultaa ja hopeaa. Tällöin saadaan ensinnäkin pasutteen arvometallisisäl- 4 84363 tö talteen muodostamalla pieni kivitippa ja toiseksi pasute saadaan ympäristöystävälliseen muotoon. Pasute syötetään yhdessä py riittirikas-teen ja fluksin kanssa liekkisulatusuuniin. Pasutteen ja rikasteen syöt-tösuhde määräytyy prosessin lämpötaseen perusteella. Koska pasute-5 pyriittiseos sisältää vähemmän rikkiä kuin pelkkä pyriitti, on käytettävä korkeampaa happirikastusta, jotta prosessi olisi autogeeninen. Syötteen seossuhteesta riippuen saattaa 100 %:n hapen käyttö olla välttämätöntä. Tämän seurauksena on kaasuissa olevan rikkidioksidin pitoisuus hyvin korkea.

10

Keksintöä kuvataan vielä oheisten esimerkkien avulla. Esimerkkien kokeet on tehty pilotmittakaavan laitteistossa, jossa lämpöhäviöt ovat suuremmat kuin tuotantomittakaavan laitteistossa. Siten lämpötilat uunin eri kohdissa ovat noin 50° C korkeammat kuin tuotantomittakaavan 15 prosessissa.

Esimerkki 1

Pilotmittakaavan liekkisulatusuunissa käsiteltiin pyriittirikastetta 1000 -1500 kg/h. Rikasteen koostumus oli: 20 S 50,5 %

Fe 48,5 %

Cu 0,10 %

Zn 0,17 %

Pb 0,10 % 25 Si02 1,30 %

CaO 0,38 %

Al203 <0,50 %

Syötettävän rikasteen raekoko oli 70 % alle 74 ^um. Rikasteen lisäksi uuniin syötettiin fluksina käytettävää hiekkaa, jonka analyysi oli: 30 Si02 92,4 %

Al203 5,40 %

Fe 1,50%

CaO 0,60 %

Rikaste hapetettiin happirikastetulla ilmalla, jonka happipitoisuus oli 35 45,6 %. Happikerroin oli 470 Nm^/1000 kg rik. Reaktiokuilun lämpötila oli 1423°C. Syntyvän kuonan rikkipitoisuus oli alle 0,1 % ja magnetiitti-pitoisuus 25,7 %. Kuona laskettiin ulos 1389°C:een lämpötilassa ja se oli 5 84363

Juoksevaa. Syntyneen rikkidioksidin pitoisuus kaasussa oli 35 %. Jään-nöshapen pitoisuus poistokaasussa oli alle 1 %, joten hapen käytön hyötysuhde oli erittäin hyvä.

5 Esimerkki 2

Liekkisulatusuunissa käsiteltiin pyriittirikastetta, jonka analyysi oli: S 42,9 %

Fe 44,6 %

Cu 0,5 % 10 Pb 0,8 %

Zn 1,0 %

Si02 4,3 %

Rikasteen raekoko oli 88,0 % alle 74 ^um. Fluksina käytettiin hiekkaa, jonka analyysi oli sama kuin edellä. Happirikastuksen aste oli 52,2 % ja 15 happikerroin 368 Nn^/1000 kg rik. Reaktiokuilun lämpötila oli 1420°C. Syntyvän kuonan rikkipitoisuus oli alle 0,1 % ja magnetiittipitoisuus 19,0 %. Kuonan laskulämpötila oli 1320°C ja kuona oli juoksevaa. Rikkidioksidin pitoisuus kaasussa oli 30,6 %. Hapenkäytön hyötysuhde oli 99,2 %.

20

Claims (10)

1. Menetelmä rautapitoisten sulfidien, kuten pyriitin ja pyrrotiitin, tai pasutteen käsittelemiseksi rikkihapon tai elementtirikin valmistamista varten, tunnettu siitä, että hienojakoinen py riitti— tai pyrro-tiittirikaste tai -malmi tai pasute johdetaan liekkisulatusuuniin yhdessä 5 kuonaamuodostavan fluksin kanssa ja näitä käsitellään happirikastetulla ilmalla siten, että tuotteeksi saadaan ainakin rikkidioksidipitoista kaasua, jonka SO^-pitoisuus on vähintään 25 % ja lähes rikitöntä varastointi kelpoista fajali itti kuonaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuonan rikkipitoisuus on alle 0,1 %.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuonan magnetiittipitoisuus on 8 - 27 %. 15

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuonan laskulämpötila on 1250 - 1400°C.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 20 että happirikastettua ilmaa syötetään niin paljon, että rikasteen koko- naishapetus tapahtuu autogeenisesti.

6. Patenttivaatimusten 1 ja 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happirikastus on vähintään 30 %. 25

6 84363

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happirikastus on alueella 30 - 60 %.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 30 että muodostetaan pieni määrä, 5 - 15 % arvometallipitoista kiveä.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rautapitoisen sulfidin ja fluksin lisäksi uuniin syötetään pasutetta. 2 5 7 84363

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että pasutetta syötettäessä happirikastus on korkeimmillaan 100 %.