NO116366B

NO116366B -

Info

Publication number: NO116366B
Application number: NO143793A
Authority: NO
Inventors: U Colombo; I Vaccari; A Morra
Original assignee: Montedison Spa
Priority date: 1961-03-28
Filing date: 1962-03-26
Publication date: 1969-03-17
Also published as: CY439A; FI42837B; NL7018200A; ES276109A1; NL276515A; GB992855A; US3160496A

Description

Fr'<<ini-r,ariiicun°ila Lii uLn.yLLol.iio av svovelkis.

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte til utnyttelse av svovelkis med et svovelinnhold over 18#, på en slik måte at der utvinnes svoveldioxyd, varme og magnetiske jernoxydprodukter med et hbyt innhold av jern, og som er et ibrdelaktig utgangsmateriale for fremstilling av rujern og stål.

Fremgangsmåten ifdlge oppfinnelsen er i sine hovedtrekkkarakterisert veden kombinasjon av fblgende trinn i den angitte rekkefolge:

(a) knusing av ikke anriket råmalm til en stykkstbrrelse under

12 mm,

(b) roetning uten ytterligere nedknusning av den således knuste råmalm i et fluidisert skikt, til hematittavbranh, under

utvinning av svoveldioxyd og varme,

(c) reduksjon av hematittavbrannen fra trinn (b), mens den frem-deles er i varm tilstand med en reduserende gass inneholdende hydrogen og carbonoxyd, så at hematitten overfores til

magnetitt,

(d) avkjSling av det magnetittholdige materiale fra trinn (c) og eventuelt anrikning av dette for fraskillelse av gangart og

materiale med lavt jerninnhold,

(e) magnetisk anrikning av det avkjblede og eventuelt siktede materiale fra trinn (d).

Ved denne fremgangsmåte muliggjores altså utnyttelse i industriell målestokk av ikke anriket og relativt grovknust svovelkis, for utvinning av et magnetittkonsentrat, svoveldioxyd og varme, uten nbdvendigheten av noen ytterligere nedknusning av utgangsmaterialet under prosessens forlbp. Dette er åpenbart en betydelig fordel både i bkonomisk og teknisk henseende. Det er nemlig funnet at svovelkisstykkene under rbstningen i fluidisert skikt automatisk oppdeles i slik grad at den erholdte hematittholdige avbrann er så findelt at den direkte - uten formaling - kan underkastes den påfblgende reduksjon. Denne oppdeling synes å forårsakes av at en rask forbrenning (deflagrasjon) i de enkelte kisstykkers masse splintrer dem, eller bringer dem til å falle sammen til mindre partikler.

En ytterligere fordel ved fremgangsmåten er at man unngår utgifter til og spesielle forholdsregler for oppvarmning av hematittavbrannen i reduksjonstrinnet, da dens temperatur når den fores til dette trinn ira rbstningstrinnet allerede er til-strekkelig hby for formålet.

Det ved den magnetiske separasjon erholdte magnetittkonsentrat er egnet for opparbeidelse til pellets, for produksjon av jern eller stål.

Reduksjonen kan utfbres i roterovner eller i fluidiserte skikt og ved temperaturer som er avpasset efter den anvendte apparatur. I alminnelighet anvendes temperaturer mellom 500 og 1000°C. Ved reduksjon i roterovner ligger det fordelaktige temperaturområde mellom 700 og 1000°C, og ved reduksjon i fluidiserte skikt mellom 500 og 900°C.

De anvendte reduserende gasser kan vsre fremstilt ved partiell forbrenning av koke, mineraloljer som brenselsoljer eller naturgass, i brennere som 1 alminnelighet er adskilt fra reduksjonsovnen.

De reduserende gasser kan også dannes i reduksjonsovnen ved at ovnen sammen med den varme avbrann tilfores brenselsstoffer og materiale som underholder forbrenningen.

I vedfbyede proseasdiagram vises skjematisk en utforelses-form for fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen. I dette diagram betegner:

A svovelkis

B luft

E varm hematittavbrann

G reduserende gass

V damp

W svovelsyre

X uttatt verdilbst materiale med partikkeldiameter stbrre enn

1 eller 2 mm

Y uttatt findelt, verdilbst materiale

Z pelletieert produkt med 65 - 75# jern, egnet for anvendelse i metallurgien

I rdstning i ovn med fluidisert skikt

I<*>gjenvinning av varme som er utviklet ved rbstningen;I" katalytisk oxydasjon av svoveldioxyd;II reduksjon av avbrannen til magnetitt;III gjenvinning av reduksjonsvarme;III avkjbling av redusert (magnetittholdig) materiale;IV eventuell siktning av det magnetittholdige materiale fra reduksjonen (maskevidde 1 eller 2 mm) ;V eventuell nedknusning av det erholdte magnetittholdige materiale ;VI magnetisk anrikning;VII pelletisering av det erholdte produkt;Efter en enkel nedknusning rbstes ikke anriket svovelkis;i fluidisert skikt, hvorved der dannes avbrann som inneholder jernoxyd (Pe20j) og svoveldioxyd samt utvikles varme. Da ikke anriket svovelkis kan inneholde gangart som hovedsakelig består av kalsiumkarbonat, foretrekkes det å utfbre rbstningen i fluidiserte skikt ved temperaturer over 800°C (f.eks. mellom 800 og 1100°C) for å forskyve likevekten ved oxydasjonen av svoveldioxyd til trioxydet i retning av dannelse av dioxydet. Anvendelsen av ;relativt hbye temperaturer medforer også den fordel at der dannes betydelige mengder damp. ;Avbrannen fra ovnen med fluidisert skikt og denne ovns syklon har en hby temperatur (ca. 800 - 1000°C henh. ca. 300 - 500°). Denne avbrann fores umiddelbart inn i en reduserende ovn hvor reduksjonen utfores ved temperaturer mellom 500 og 1000°C med en reduserende gass, vanligvis med hydrogen og carbonoxyd som hovedbestanddeler, og fremstilt av koks, flytende eller gassfor-mige brenselsstoffer. ;Den hematittholdige avbrann som erholdes i rbstningstrinnet i foreliggende fremgangsmåte, har - i motsetning til naturlig forekommende heraatitt - en meget stor spesifikk overflate og folgelig én sterk reaktivitet. Reduksjonen foregår derfor meget raskt. I roterovner finner den sted i lopet av ca. 20 - 30 minutter, og det er ikke nodvendig å la materialet forbli i ovnen i lengere tid (1 a 2 timer). Når reduksjonen utfbres i fluidiserte skikt, i ett eller flere trinn, foregår den meget raskere, i lbpet av brokdeler av et minutt. ;Det ved reduksjonen erholdte magnetittholdige materiale avkjbles og kan om Snakes siktes gjennom en sikt med maskevidde 1 - 2 mm for fraskillelee av en grovkornet fraksjon be-stående av gangart og materiale med lavt jerninnhold. ;Avkjblingen utfbres under utelukkelse av luft når der bnskes å unngå enhver reoxydasjon av magnetitten. Når der der-imot bnskes å fremme dannelse av magnetisk gammahematitt, utfbres avkjølingen i nærvær av luft under hertil egnede betingelser. Det er funnet at man for å oppnå denne omdannelse må holde det magnetittholdige materiale på en temperatur av 200 - 250°C i minst 5 minutter under avkjblingen. ;Sluttelig underkastes det magnetittholdige, eventuelt gammahematittholdige, materiale en magnetisk separasjon hvorved man får et produkt med hbyt jerninnhold, egnet til fremstilling av pellets. ;Om bnskes kan det magnetittholdige materiale erholdt ved reduksjonen underkastes en formaling fbr det går til den magnetiske separasjon, slik at det bringes på en partikkelstbrrelse mellom 0,05 og 2 mm ved våtformaling, eller på en partikkelstbrrelse mellom 0,1 og 2 mm ved tbrrformaling. ;Den gass som dannes i reduksjonstrinnet, kan forbrennes;for utvinning av dens varmeinnhold.;Et interessant trekk ved oppfinnelsen er muligheten for efter reduksjonen å fraskille en grovkornet fraksjon dannet ved svovelkisens oppdeling under rbstningen og som består av verdilbst materiale med lavt jerninnhold. En stor del av dette materiale kan fjernes ved siktning gjennom sikt med 1 - 4 mm maskevidde. Herved minskes utgiftene ved den magnetiske anrikning av det ved reduksjonen erholdte magnetittholdige materiale. ;Vesentlige fordeler som oppnåes ved fremgangsmåten ifblge oppfinnelsen er fblgende: 1) Den muliggjbr rbstning av ikke anriket svovelkis med svovelinnhold varierende fra den rene pyritts og ned til ca. ;18 - 20 vektjt.;2) Den muliggjbr besparelse av omkostninger ved knusning av malmen (knusning er ellers nbdvendig for anrikning) ved at det stykkformede utgangsmateriale oppdeles automatisk i ;rb stningstrinnet.;3) Den muliggjbr reduksjon til magnetittholdig materiale av hematittavbrannen uten at der forbrukes varme til å bringe ;denne opp til reduksjonstemperaturen.;4) Reduksjonen av hematittavbrannen i fluidiserte skikt foregår meget raskt på grunn av denne avbranns store spesifikke ;overflate.;5) Besparelse av varme også i reduksjonstrinnet ved forbrenning av gassene fra reduksjonen. 6) Utgiftene til magnetisk anrikning av det ved reduksjonen erholdte magnetittholdige materiale kan minskeBpå en lett-vint måte ved at verdilbst materiale kan fraskilles ved en ;enkelt siktning for den magnetiske separasjon.;7) Det erholdte magnetittkonsentrat har et hbyt innhold av jern (over 63# Fe) og lar seg lett opparbeide til pellets som er egnet til fremstilling av jern og stål med hby kvalitet i elektriske ovner. ;I det fblgende beskrives som eksempler noen utfbrelses-former for oppfinnelsen. ;Eksempel 1;Ber ble anvendt 100 tonn ikke anriket svovelkis fra en grube 1 Maremma og med fblgende sammensetning: ; Malmen ble nedknust med en kjeftknueer anbrakt 1 serie med en Symons knuser med konisk hode og med 10 mm åpning. Den knuste malm hadde fblgende korngraderlng: ; Den således knuste svovelkis ble fort Inn i en ovn for rbstning 1 fluidisert skikt (innvendig diameter 3 m, hbyde 6 m) utstyrt med dampkjel, syklon og filter for oppsamling av stbv. Sammen med svovelkisen ble der fbrt inn luft i en mengde som var 5 - 10$ stbrre enn den ekvivalente mengde for oxydasjon av svovelkis til hematitt efter ligningen: ; Tilfbrselen av svovelkis ble utfort kontinuerlig slik at hele mengden på 100 tonn var rbBtet i et tidsrom på 24 timer. Tempera-turen i ovnen er omkring 850 - 900°C. Fra dampkjelen ble der ut-vunnet damp med temperatur 400°C og med 35 atmosfæres trykk i forholdet 930 kg damp pr. 100 kg rostet materiale. Fra filterets avlop fikk man en gass som inneholdt svoveldioxyd og som er egnet til fremstilling av svovelsyre. Omtrent 638 kg svoveldioxyd produseres fra hvert tonn rostet pyritt. S02-konsentrasjonen i den erholdte gass var ca. 10 - 11 volum-. ;Kisavbrannen som ble oppsamlet fra det fluidiserte skikt;i ovnen, dampkjelen, syklonen Og stovfilteret, hadde fblgende sammensetning: ; Fraksjonene av den varme kisavbrann ble umiddelbart blandet og blandingen fbrt til en ovn for reduksjon i fluidisert skikt, med innvendig diameter 2,20 m og hbyde 4,5 m. Reduksjonsovnen var anbrakt tilstbtende til rbeteovnen. Avbrannen som gikk til reduksjon, hadde fblgende korngradering: ; Reduksjonsovnen ble tilfort en reduserende gass erholdt;ved delvis forbrenning av "Bunker C"-olje, og med temperatur ca. 1000°C ved ovnens innleip. Denne gass hadde fblgende sammensetning: ; ; Avbrannens midlere temperatur ved ovnens tilforselsåpning var ca. 520 - 550°C, og den midlere temperatur i reduksjons-ovnens indre var 600 - 650°C. Utbyttet av redusert materiale var ca. 3200 kg pr. time. ;Det reduserte materiale ble avkjblt under utelukkelse av luft, malt og underkastet magnetisk anrikning ved tbrrseparasjon. ;Man fikk to fraksjoner, én magnetisk og én ikke magnetisk, i fblgende mengder og med fblgende jern- og svovelinnhold: ; Den magnetiske fraksjon ble knust og formet till pellets som hadde et jerninnhold på 65,2# og med et innhold avBvovel som sulfid på 0,02 vekt#. ;Der ble gjenvunnet 92,5796 av den mengde jern som var tilstede i den som utgangsmateriale anvendte ikke anrikede svovelkis. ;Eksempel 2;Der ble anvendt 2 tonn ikke anriket svovelkis fra en grube i Maremma, med fblgende kjemiske sammensetning og korngradering efter nedknusning: ; Svovelkisen Tale tilfort til en ibrsbksovn for rbstning i fluidisert skikt (diameter 0,6 m, hdyde 3,50 m) forsynt med syklon og med en kapasitet på 100 kg kis pr. time. Rostingen ble utfort med et lite overskudd av luft i forhold til den kjemiske ekvivalente mengde. Ovnstemperaturen ble holdt på ca. 900 - 950°C. Avbrann ble oppsamlet fra det fluidiserte skikt i ovnen og fra dens syklon, mens de svoveldioxydholdigé gasser ble ledet til et anlegg for fremstilling av svovelsyre. Avbrannen fra det fluidiserte skikt hadde en temperatur på 860 - 870°C og avbrannen fra syklonen hadde en temperatur på 350°C. De to fraksjoner av avbrann ble blandet og blandingens temperatur var ca. 530°C. ;Avbrannen ble kontinuerlig fort inn i en reduksjonsroter-ovn (lengde 6,50 m, innvendig diameter 0,45 m) sammen med koks-pulver (partikkelstbrrelse opp til 3 mm) i en mengde tilsvarende 3# av avbrannens vekt. Fra ovnens motsatte ende ble der fort inn luft i et slikt mengdeforhold at der ved koksens forbrenning dannes en reduserende gass inneholdende 30 - 35# carbonoxyd og hydrogen. Denne kontrollerte forbrenning ga en temperatur på ca. 900°C i ovnens sentrale sone. Avbrannens oppholdstid i reduksjonsovnen var gjennomsnittlig ca. 40 minutter. Den totale tfMrøHg ;av redusert materiale fra ovnen ble innstillet slik at tona 3. 24 timer .avtok den mengde avbrann som erholdes ved røst-JinjBBianr svovelkisen (ca. 1500 kg). ;Det reduserte materiale ble bråkjølt i vann og siktet jrjkinnom en sikt med 1P38 mm åpning mellom maskene. Man fikk her-md Hm fraksjoner, ar hvilke den grovkornede (utgjørende 12,1 som inneholdt 16,2)( jern, ble fjernet som avfall. Sen flUsmmrnede fraksjon (utgjørende 87,9 vektjt) som inneholdt 50,33* jooai» ible nedknust til en partikkelstørrelse på 0,2 mm og under-Tntattst anrikning ved våtmagnetlsk separasjon.

Herved fikk man to fraksjoner, én magnetisk og én ikke mwajtistlsk, i følgende mengder, og med fblgende jern- og svovel-

Dette tilsvarer et utbytte av jern på 88,05^ av den mengde $sam som var tilstede i den som utgangamateriale anvendte ikke aumdlcede svovelkis.

Av den erholdte magnetiske fraksjon kan der dannes pellets mfl meget god kvalitet.

fflkaem<p>el 3

Han gikk frem således som angitt i eksempel 1, men SBBmnetitten fra reduksjonen i det fluidiserte skikt ble skilt i 1te -fraksjoner etter partikkelstørrelsen, nemlig en grovkornet Æssftaøjon fra reaksjonsskiktet og en finkornet fraksjon fra øgøklonen. De herved erholdte konsentrater ble blandet, hvorved man fikk et produkt som inneholdt en mindre mengde vann enn den morn er nødvendig for dannelse av pellets. Ved fremstilling av gallets i et anlegg forsynt med rist, av dette produkt, får man jmellets som er i høy grad lett reduser bare, på grunn av deres^permeabilitet. De er derfor førsteklasses produkter for fremstilling av svampjern i reduksjonsanlegg.

Claims

1. Fremgangsmåte til utnyttelse av svovelkis med et svovelinnhold over 18JÉ, under utvinning av svoveldioxyd, varme og et magnetisk jernoxydprodukt med et høyt jerninnhold, karakterisert ved en kombinasjon av fdlgende trinn i den angitte rekkefølge: (a) knusning av ikke anriket råmalm til en stykkstørrelse under 12 mm, (b) røstning uten ytterligere nedknusning av den således knuste råmalm i et fluidisert skikt, til hematittavbrann, under utvinning av svoveldioxyd og varme, (c) reduksjon av hematittavbrannen fra trinn (b), mens den frem-deles er i varm tilstand med en reduserende gass inneholdende hydrogen og carbonoxyd, så at hematitten overføres til magnetitt, (d) avkjøling av det magnetittholdige materiale fra trinn (c) og eventuelt sikting av dette for fraskillelse av gangart og materiale med lavt jerninnhold, (e) magnetisk anrikning av det avkjoiede og eventuelt siktede materiale fra trinn (d).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at rbstningen i det fluidiserte skikt (trinn b) utfbres ved en temperatur mellom 800 og 1100°C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at reduksjonen (trinn c) utføres 1 en reduksjonsovn ved en temperatur mellom 500 og 1000°C.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at reduksjonen utfbres i en roterovn ved en temperatur mellom 700 og 1000°C.

5. Fremgang småte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at reduksjonen utføres i et fluidisert skikt ved en temperatur mellom 500 og 900°C.

6. Fremgangsmåte -ifølge hvilketsomhelst av krav 1-5 til fremstilling av magnetisk gamma-hematitt, karakterisert ved at magnetitt-materialet fra trinn (c) avkjøles i kontakt med luft, hvorunder dets temperatur holdes på 200 - 250°C i minst 5 minutter.

7. Fremgangsmåte ifolge hvilketsomhelst av de foregående krav, hvorved det magnetittholdige materiale fra trinn (c) siktes for fraskillelse av gangart og materiale med lavt jerninnhold, karakterisert ved at det ved siktingen erholdte konsentrat for det underkastes magnetisk anrikning bringes på en partikkelstørrelse mellom 0,05 og 2 ram ved våtformaling eller på en partikkelstorrelse mellom 0,1 og 2 mm ved torrformaling.