NO116955B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til røstning av metallsulndkonsentrater i et fluidisert lag.

Denne . oppfinnelse angår røstning av metallsulfidkonsenlrater i fluidisert lag, og formålet er å skaffe forbedringer i meto-

den og apparatet for behandling av metall-sulfidholdig slam i røsteovner som arbeider med prinsippet for fluidisert lag.

Mere spesielt vedrører oppfinnelsen innføring i slike ovner av metallsulfidslam som med fordel inneholder slampartikler og/eller vannoppløselige materialer, slik at den agglomererende virkning av meget fint slam og vannoppløselige materialer blir en fordel i stedet for en ulempe ved arbeidet i fluidisert lag. Et spesifikt formål med oppfinnelsen består med andre ord i å hindre dannelse av for store, faste masser,

som ellers ville samle seg i det fluidiserte lag, mens det i stedet dannes meget små agglomerater, som skaffer flere fordeler ved behandlingen.

Hittil er metallsulfidslam som regel

blitt pumpet inn i fluidiseringslagrøsteov-

ner gjennom et horisontalt tilførelsesrør som befinner seg i ovnsveggen nedenfor overflaten av del hvirvlende lag, eller like over denne overflate. I begge tilfeller må avvanningen av slammet foregå i selve det fluidiserte lag, og lagets turbulens nyttes derfor til å løsgjøre de enkelte partikler slammassen består av, ettersom denne masses tørking skrider frem. Dette vil med andre ord si, at så lenge som vann er del eneste bindemiddel i slammet vil fjernel-

sen av vannet ved fordampning frigjøre de enkelte partikler som da-kan. innta sin plass som enkelte enheter i laget og laget forsynes på denne måle med*riytt materiale som har en partikkelstørrelsesfordeling

som er praktisk talt lik den som opptrer i slammet. Når de normalt slimfri sulfid-flotasjonskonsentrater tilføres røstelaget i form av vandig slam som ikke inneholder mere vannoppløselig materiale enn det som normalt forekommer som rester av flotasjonsreagenser og forurensninger foregår derfor omdannelsen fra slam til fasle enkeltpartikler ubrutt, og dette gir nok forholdsvis uforstyrret drift av røsteappa-ratet, men det føres ofte med altfor meget støv.

Hvis derimot slammet som behandles inneholder visse- typer av slam- eller slimmaterialer og/eller vannoppløselige stoffer som et salt eller saller, vil slammet selv etter tørking ikke dele" seg opp på den ovenfor beskrevne måte, og meget av det nye materiale som innføres i laget blir agglomerert; agglomeratene har tilbøyelig-

het til å øke i størrelse og forbli i laget som klumper av for stor størrelse, slik at laget defluidiseres og prosessen går ikke lengre. Slimmaterialene og de vannoppløselige materialer virker med andre ord som klebe-stoffer mellom kornene i slammassene, og hindrer at partiklene løsnes fra hverandre ved hvirvlingen i det fluidiserte lag, selv etter at fullstendig avvanning og derpå følgende røstning har funnet sled. Denne klebevirkning av de nevnte materialer er ikke bare virksom mellom friske slampartikler, men kan også bevirke agglomere-

ring mellom nyinnført slam og de partikler som finnes i det fluidiserte lag som slam-

met innføres i. På denne måte resulterer den fortsatt tilføring av slike slam direkte til laget i at del dannet stadig større meng-

der av agglomerater som kan ansees som for store klumper i forhold til de partikkel-størrelser som er ønskelige i fluidiserte lag som anvendes ved røstning av sulfider, nemlig størrelser på 6vér ca. 4 masker. Det innsees lett av en fagmann, at dannelse av økende mengder av agglomerater større enn ca. 4 masker i det fluidisérte lag bare kan resultere i al laget mister fluiditet og at røsteoperasjonen stanser.

Dannelsen av for store klumper på den ovenfor beskrevne måte forverres ytterligere ved anvendelse av hvilke som helst av de vanlige tilførselsmetoder for slam av den type som den foreliggende oppfinnelse gjelder. Hvis f. eks. slim- eller saltholdig metallsulfidslam tilføres et fluidisert lag på et punkt under lagets overflate vil det opptre en tendens til dannelse av hårde, delvis røstede sulfidkruster på tilføringsmunn-stykket. Slike kruster stopper ofte igjen til-førselsrøret og hindrer jevn drift av røste-apparatet. Farligere er imidlertid disse krusters innvirkning på lagets fluiditet, idet de brekker løs og samler seg i laget sammen med de andre defluidiserende, for store klumper. Hvis et slikt slam føres horisontalt inn i ovnen på et punkt ovenfor det fluidiserte lags overflate vil en betydelig del av slammet ganske enkelt falle eller dryppe ned fra tilførselsrørets munning, som nødvendigvis må befinne seg nær ved røsteapparatets vegg. Lagpartiet nær ved denne sone er noe mindre bevegelig enn lagets midtparti, på grunn av den såkalte «vegg-effekt», og det er derfor særlig uheldig at slammet faller ned på dette sted. Da ennvidere gassene som omgir innfø-ringsmunnstykket har en temperatur nær ved den som oppnås i røstelaget vil ned-dryppingen av slam bevirke at det gradvis bygges opp hardt, samrrienbakt-"materiale på munnstykket. Stykker herav faller ned i laget og minsker dettes mobilitet og fluiditet. Ettersom dette gjentar seg blir lagets turbulens nær ved munnstykket eventuelt brakt til å opphøre, og resultatet er at en ansamling av rått, sammentaakt sulfid strekker seg fra laget til innføringsrøret og vokser fra veggen hen mot lagets midte når driften fortsetter. Denne inaktive ansamling nedsetter det effektive herdareal og dermed kapasiteten av ovnen. Innføring av trykkluft sammen med slammet gjennom tilførselsrøret bidrar litet til å for-bedre denne tilstand og har dessuten den : ulempe at slammet derved ofte får så stor hastighet at det kan rekke hen til ovnens motsatte vegg og der bygge seg opp til hårde kaker av rå sulfider, som eventuelt kan falle ned i laget og ytterligere bidra til at dette mister sin fluiditet.

De skadelige virkninger av slim eller vannoppløselige materialer, som salter, i sulfidslam som innføres i fluidiseringsrøste-ovner er av kumulativ art, da det fluidiserte lags turbulens er det eneste middel ved hvilket de fra begynnelsen for store agglomerater eller sammenvoksninger kan bli brutt i stykker når slammet innføres direkte i laget. Tilstedeværelse av disse nedsetter lagfluiditeten eller -turbulensen, hvilket igjen ikke bare øker tilbøyeligheten til dannelse av mere agglomerater men og-så minsker sannsynligheten for at de som en gang har dannet seg skal bli brutt i stykker igjen. Sådan kumulativ virkning kan eventuelt bevirke at fluiditeten går helt tapt og at røsteapparatets drift .må stanses og apparatet renses.

Oppfinnernes undersøkelser har ført til den oppdagelse at slike driftsvanskelig-heter kan overvinnes for den største del og at andre fordeler kan oppnås, hvis man går frem i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Oppfinnelsen vedrører røstning av metallsulfidkonsentrater i et fluidisert lag, hvor et slam tilberedes ved at metallsulfidkonsentrater og slim blandes med vandig væske. Slammet sprøytes el Lilstrekkelig stykke inn i og gjennom det hete fri-bord-rom ovenfor det fluidiserte lag til det .fås en stor mengde meget små, våte agglomerater, som dannes av en flerhet av konsentratpartikler som er bundet sammen av slimet og væsket i slammet. Hvis det skulle hende, at overskudd av vandig væske fri-gjøres fra slammet som følge av dannelsen av de våte agglomerater, blir dette vann fordampet fullstendig i fribord-rommet av de hete gasser som stiger opp fra det fluidiserte lag, slik at den frigjorte væske hindres i å komme til og fukte det fluidi-serle lag. De nettopp dannede agglomerater passerer en lang vei i fribord-rommet så det blir tid nok til at fuktigheten i dem kan fjernes, idet fuktigheten fordamper fra agglomeratene mens de passerer gjennom denne lange vei i fribord-rommet i be-røring med de hete gasser, hvorved det dannes tørkede agglomerater og fuktige sådanne hindres i å komme til og fukte det fluidiserte lag. Den resulterende blanding av damper og gasser trekker ut fra det øvre parti av fribord-rommet, og de tørkede agglomerater faller ned på, det fluidiserte lag og røstes.. Agglomeratene i det fluidiserte lag holdes stadig tørre, slik at de ikke kan binde seg sammen lii for store kium-per, som ville defluidisere laget. De tør-kede agglomeraler røstes autogent i del fluidiserte lag og beholder i det store og hele samme størrelse og form under røste-operasjonen, slik at laget får jevn fluiditet. De resulterende kalsinerte agglomerater fjernes fra det fluidiserte lag.

I en for tiden foretrukken utførelses-form av oppfinnelsen er et slamtilførings-rør anordnet i taket av fluidiseringsrøste-ovnen og rettet mot midten av det fluidiserte lags overflate. Med dette arrangemenl er det mulig å gi slamstrømmen slike has-tigheter at den findeles, med eller uter bruk av en i samme retning forløpende strøm av trykkluft, uten fare for at del skal dannes ansamlinger av rått sulfid på ovnsveggene. Det således dannede findelte slamagglomerater har da en meget stoi overflate i forhold til sitt volum, mens de passerer nedover i motstrøm til de hete gasser som stiger opp gjennom ovnens fribordrom. Dette bevirker at slamagglomeratene avvannes mens de faller ned, og de vil ikke binde seg sammen til for store klumper. De tørkede agglomerater som således fås har et så stort område av par-tikkelstørrelser at de danner et nytt lagmateriale som er meget tilfredsstillende med hensyn til opprettholdelse av fluiditeten i laget. Når slamtilførselsrøret inntar vertikal stilling får heller ikke slammet noen tilbøyelighet til å dryppe ned og bygge opp materialkaker ved enden av røret slik at dette siste alltid holdes åpent, og røsteovnsdriflen kan foregå jevnt og re-gelmessig.

Tørkingen av slamagglomeratene i den

foreliggende oppfinnelse kan forstås bedre hvis man sammenligner den med en to-trins prosess i hvilken sulfidslam underkastes en distinkt, separat tørkebehandling før det innføres i røsteåpparatet i form av tørre, faste partikler. En måte å ulføre tørkeoperasjonen på kunne bestå i å dusje slammet vertikalt ned i et dusjtørketårn i motstrøm til oppad strømmende hete gasser og å samle opp det tørkede materiale ved bunnen av tårnet. Deretter skulle da det tørkede materiale føres til røsteovnens fluidiseringslag ved hjelp av en mekanisk eller pneumatisk transportør. I henhold til den foreliggende oppfinnelse anvendes fribord-rummet i fluidiseringsrøsteovnen som tørketårn, hvorved arbeidsmåten forenkles meget.

Den sammenbindende virkning mellom

partiklene i slim eller vannoppløselige materialer i slammet nyttes med fordel når sulfidslam som inneholder slike materialer føres inn fra toppen av røsteåpparatet, derved at de fordelte slampartikler og nydan-

: nede agglomerater under sin nedsynking gjennom røsteapparatets fribordsparti vir-- ker som samlende kjerner som støv der er blitt revet med i de oppadstigende ovns-- gasser adherer til, slik at sådant sløv føres tilbake til laget. Denne samvirkning mel-- lom de forstøvede slampartikler og nydan-- nede agglomerater på den ene side og på den annen side støv som føres med av røstegassene, synes å ha en dobbelt for-; delaktig funksjon i røsteprosessen fordi stø-vets adhering til de fuktige slam og agglo-i meratene ikke bare fjerner støv som sådant fra systemet men også bevirker dannelse ; av forholdsvis tørre overflater på slam-l agglomeratene, slik at disse agglomerater ikke agglomereres mere, før de er blitt fullstendig avvannet under sin nedsynkning gjennom apparatets fribordparti. Oppfinnelsen er generelt anvendbar - for røstning av metallsulfidkonsentrater i - fluidisert lag, men forsøk viser at den særlig egner seg for behandling av konsentrater av nikkel-, kopper-, sink-, gull-, jern-malmer, osv.

En av de for tiden viktigste nikkel-kilder er malmene fra Sudbury i Canada. I disse finnes metallene, spesielt nikkel, kobolt, kopper og jern i form av sulfider. Malmens nikkelholdige bestanddeler utgjø-; res i en betydelig utstrekning av magnetkis som inneholder nikkel i en mengde av , fra ca. 1/2 til ca. 1 vekt-pst. av magnetkisen, i en form som ikke kan skilles fra magnetkisen ved kjente mekaniske metoder.

Dette innhold av magnetkis i råmaterialet i nedsetter naturligvis nikkelprosenten til en lav verdi og medfører at en tilsvarende mengde jern må forslagges i smelte-prosessen.

I en utførelsesform av den foreliggen-' de oppfinnelse blir praktisk tall alt nikkel, kobolt og kopper, som finnes i et konsen-i trat som består hovedsakelig av den nevn-i te lype av magnetkis, gjort ekstraherbar i

en meget fordelaktig vannoppløselig sul-i fat-form, mens jernresten fås i en meget nyttbar vannuoppløselig oksydform, og om ; det ønskes av tilstrekkelig renhet til å kunne anvendes som høyverdig jernmalm. Jernet kan utvinnes for seg ved hjelp av

kjente metoder, og det samme gjelder nik-: kei, kobolt og kopper. Magnetkiskonsentratene kan fås av

den nikkelholdige malm ved en hvilken

. som helst vel kjent metode, men størrel-sen av de nikkelholdige partikler må være slik at den såkalte «kjerne-røste-effekt»

(som beskrives nedenfor) praktisk talt unngås. Forsøk har vist, at denne effekt stort sett unngås hvis man i prosessen anvender

el konsentrat av hvilket minst ca. 90 pst. passerer gjennom en 200 maskers sikt.

Forsøk har også vist, at for å få nikkelinnholdet i vahnoppløselig form er det nødvendig at el alkalisalt, f. eks. et na-triumsalt, er i berøring med magnetkispartiklene mens disse røstes. Natriumsulfat har vist seg mest egnet, da det er lett å skaffe.

Det fremstilles et slam ved at saltopp-løsriingen og konsentratpartiklene blandes slik at man får en konsistens som gjør at blandingen lett kan føres inn i røsteoven. Konsentratpartiklene som er dispergert i slammet vil da hurtig danne agglomerater.

Dette foregår på følgende måte: Slammet pumpes, under trykk fra en beholder gjennom et rør som fører til det åpne rom i røsteapparatets øvre del. Slammet innfø-res i røsteåpparatet i form av en dusj, enten ved at innføringsrøret ender i et spre-dehode av passende konstruksjon eller ved at slammet blandes med trykkluft i innfø-ringsrøret. I begge tilfeller skal slammet tre inn i den øvre del av røsteapparatets fribordparti i form av en dusj av dråper av hvilke de største ikke er større enn den maksimale partikkelstørrelse som kan tå-les i det fluidiserte lag.

Agglomeratenes størrelse kan reguleres ved at man tilpasser de variable fak-torer som opptrer i dette arbeidstrinn, deriblant slammets konsistens, innføringsrø-rets dimensjoner, trykket og mengden av trykkluft som innføres i røret. I løpet av det overordentlig kortvarige tørketrinn får saltoppløsningen en slik konsentrasjon at den kan virke som bindemiddel for dannelse in situ av agglomerater av konsentratpartiklene. De nettopp dannede agglomerater holdes suspendert i fribord-rommet lenge nok til at de tørkes fullstendig før de kommer inn i det fluidiserte lag. Lagets og dermed agglomeratenes' turbulens er tilstrekkelig til å hindre at agglomeratene klebes sammen, slik at partikkelstørrelsen i laget vil ligge innenfor det optimale område, ikke større enn ca. 6 masker.

Røstning i fluidisert lag av de tørre agglomerater som er blitt dannet in situ skjer innenfor et optimalt temperaturom-råde. En temperatur av ikke under ca. 600° C og ikke over ca. 700° C har gitt gode resultater. Røsteoperasj onene foregår autogent, og temperaturen reguleres ved å av-passe tilmatningen og, om nødvendig, ved innføring av vann i fribord-sonen. Tilfør-selen av luft til det fluidiserte lag er minst så stor som den kreves av tilførselen pr. tidsenhet beregnet etter den ønskede stø-kiometri, og forsøk viser at kalsinerte par-1, tikler som egner seg for fremgangsmåten kan fås når tilførselen av luft overskrider denne verdi med så meget som 300 pst.

De særlige fordeler som oppnås ved å anvende agglomerater av magnetkiskon-sentratpartikler som holdes sammen av et nettverk av natriumsulfat blir tydeligere hvis man betrakter slike agglomeraters oppførsel i et fluidisert lag. Hva det fluidiserte lags mekanikk angår utgjør hvert enkelt agglomerat en særskilt enhet, og blir som sådan påvirket av den ensartethet i temperatur og gassomgivelse som fås på grunn av den konstante turbulens i det fluidiserte lag. På den annen side fdrbiir agglomeratpartiklene i berøring med det samme sammenbindende nettverk av salt under hele behandlingen, altså i en for-lenget kontaktperiode som er av vesentlig betydning for at natriumsaltet skal kunne virke på heldig måte i sin egenskap av en kjemisk reagens. Til tross for saltets effektivitet som bindemiddel mellom partiklene i et enkelt agglomerat opptrer det ingen tilbøyelighet hos agglomeratene til å forene seg med hverandre under behandlingen i det fluidiserte lag. Agglomeratene vil, med andre ord, ikke bake sammen og bevirke at laget mister sin fluiditet.

Den selektive røstning av nikkelholdig magnetkis er basert på det termodynamis-ke forhold mellom sulfatene av de metaller som er tilstede i et konsentrat som er rikt på dette mineral. Under praktiske røste-forhold avtar metallsulfatenes termodyna-miske stabilitet i følgende orden: kobolt, nikkel, kopper og jern. Da disse sulfaters stabilitet er direkte funksjoner både av temperaturene og av partialtrykkene av de svoveloksyder som er tilstede i systemet kan en passende regulering av disse fakto-rer skaffe et system i hvilket sulfatene av kobolt, nikkel og kopper er termodyna-misk stabile, mens jernsulfat ikke er det. Hvis ennvidere magnetkisen og andre inneholdte metallsulfidmineraler underkastes røsteoperasj onene med en passende hastighet i det samme system blir sluttproduk-tene av disse reaksjoner kalsinerte stoffer som består i det vesentlige av jernoksyd og sulfater av kobolt, nikkel og kopper. Man gjør med andre ord jernet vannuoppløselig, mens kobolt, nikkel og kopper blir giorl vannoppløselig.

Kobolt- og koppersulfidene i magnetkiskonsentratene kan omdannes til sulfater, og således gjøres vannoppløselige, ganske lett hvis konsentratene røstes under passende temperatur- og gassomgivel-sesforhold. Nikkélsulfid har, som nevnt, en sterk tilbøyelighet til å unngå sulfatdan-neise. Dette synes å skyldes slike grunner som følgende: (1) Nikkelsulfids evne til å danne forholdsvis stabile nikkelferriter av forskjellige sammensetninger, og (2) «kjernerøste»-effekten ved hvilken nikkelet i en jern-nikkelsulfidpartikkel har tilbøyelighet til å bli konsentret i rest-sulfidkjernen av den hete partikkel, ettersom røslningen skrider frem. Den progres-sive økning av proporsjonen av nikkel i restsulfidels kjerne ledsages av en synken-de tilbøyelighet hos nikkelsulfidet til å delta i de ønskede røstereaksjoner. Dette skyldes delvis den mere tett beskyttende natur av jernoksydet som dannes under de siste trinn av partikkelens oksydasjon. Virkningen er direkte proporsjonal med partikkelstørreisen. Dette vil si, at jo mindre konsentratpartikkelen er desto mindre er «kjernerøste»-effekten, slik at det oppnås praktisk talt fullstendig omdannelse av nikkelsulfidet til det ønskede nikkelsulfat under røsteoperasj onen. En slik omdannelse sikres ved å anvende meget findelte konsentrater, med en partik-kelstørrelse som for eksempel er så liten eller ikke større enn den her spesifiserte.

Omenn prinsippet med nedsatt partik-kelstørrelse benyttes i vidtgående grad når det ønskes øket reaksjonshastighet pr. tidsenhet mellom fast stoff og gass, så er dog det som alt i alt ønskes ved den foreliggende oppfinnelse ikke så meget en økr ning av reaksjonshastigheten som en hind-ring av den selektive oksydasjon av de nikkelholdige jernsulfider, som resulterer i «kjerneanrikningen». Virkningen av kjerneanrikningen er kumulativ, for ettersom jernet i en konsentratpartikkel fjernes fra nikkelsulfidet og danner et jernoksydbe-legg får kjernen en tilbøyelighet til å an-ta en slik nikkelkonsentrasjon at det fås et nikkel-jern-forhold som nærmer seg til dét som — i oksydert tilstand — ville gi tette, beskyttende nikkelferrittlag mellom nikkelsulfidet og jernoksydbelegget. Sulfider med høyt nikkelinnhold er også langt vanskeligere å oksydere enn sulfider med lavt nikkelinnhold.

En endog viktigere fordel oppnås ved å anvende meget findelte magnetkispar-tikler, på grunn av disses tilbøyelighet til agglomerering, som er viktig for den foreliggende oppfinnelse. Som det skal bli vist nedenfor forsterkes denne tilbøyelighet hos findelte magnetkiskonsentrater ved den sammenbindende virkning av det tilsatte natriumsulfat.

Generelt viser forsøkene at konsentrasjonen av de nødvendige salttilsetninger synes i noen grad å avhenge av konsentrasjonen av nikkel i magnetkisen .Na-triumsulfatets primære funksjon er å gjø-re nikkelferrittene ustabile. Dette skjer sannsynligvis ved en utveksling mellom natriumsulfatet og nikkelferritten, i likhet med det som uttrykkes ved den følgende hypotetiske likning:

Det sees av ovenstående at natrium-sulfatets effektivitet avhenger i stor grad av intimiteten i berøringen mellom saltet og de røstede sulfidpartikler, samt av at det opprettholdes et gass-temperaturfor-hold som gir forhold under hvilke nikkelsulfat forblir stabilt. Mens altså den krevede mengde av natriumsulfattilsetning til magnetkisen avhenger av nikkelkonsentra- <] >sjonen er den del av natriumsulfatet som s er virksomt i den ovennevnte reaksjon begrenset av den grad hvori det forblir i berø- 1 ring med de røstende malmpartikler. Som ] det skal bli vist senere nås denne grense I ved NaaSO-i-tilsetninger på ca. 5 vektpst. av det tørre magnetkiskonsentrat, og stør- < re tilsetningsmengder virker ikke tilsva- i rende på grunn av at partiklenes overflate er begrenset.

Natriumsulfatet virker også som en bærer av, eller i en forstand som en katalysator for den sulfaterende reaksjon. I ovnen opptar natriumsulfat SO:t, som er dannet ved oksydasjon av SO2 mens det blandet med luft passerer gjennom laget.

Det dannes altså pyrosulfat, som i seg ?elv er et kraftig sulfatiserende middel.

Pyrosulfatets stabilitet er omvendt prosporsjonalt med temperaturen og pro-porsjonalt med konsentrasjonen av SOa i gassen som omgir det. Kvalitativt gjelder tilsvarende for sulfatene av nikkel, kobolt Dg kopper. For enkelthets skyld kan det Dppstilles følgende likninger: Nikkelsulfatet er stabilere enn natriumpy-rosulfatet i disse reaksjoner. Det kan antas at agglomeratene, eksempelvis mens de røstes, møter forskjellige temperatur- og S03-konsentrasjonsforhold, eller med andre ord betingelser som ikke alltid er gunstige for dannelse av sulfater. Det'synes rimelig å anta at når agglomeratet befinner seg i en sone, som er gunstig for sulfatisering foregår begge likningene (1) og (2) mot høyre, så det dannes både pyrosulfat og nikkelsulfat. Hvis et slikt agglomerat kommer i en mindre gunstig sone går reaksjonen (1) i den motsatte retning, slik at det gjenopprettes den konsentrasjon av SO» som er nødvendig for at reaksjonen (2) skal fortsette mot høyre. På denne måten virker natriumsulfatet som et svoveltriok-sydreservoar eller som en «buffer» som sik-rer passende, lokal konsentrasjon av sul-fatiseringsmidlet. Dette skjer naturligvis i tillegg til den rolle som natriumet spiller ved hindringen i dannelse av ferritter.

Findelte stoffer som resulterer av røs-teoperasj onen blir med fordel returnert til det fluidiserte lag. De findelte stoffer kan skilles fra den fra laget oppstigende gassblanding på en hvilken som helst egnet måte, f. eks. ved at blandingen ledes gjennom en eller flere sykloner. Det gjenvundne fine materiale kan returneres f. eks. ved at det tvinges inn i laget ved hjelp av en lukket skruetransportør. Tilbakefø-ring av slikt fint stoff til laget har flere viktige fordeler: for det første hjelper den til med å holde en liten, men viktig, proporsjon av fint materiale i laget, slik at det fås gode forhold for opprettholdelse av fluiditeten. For det annet muliggjør den at det fluidiserte lag kan anrikes med ekstra mengder av sulfatiserende gasser. Disse gasser skriver seg fra spaltning ved lagets temperatur av jernsulfater som har dannet seg mens støvet passerte gjennom de kol-dere soner av systemet, f. eks. gjennom ovnens fribord-parti ovenfor laget og gjennom kanalene til støvgjenvinningssyste-met, samt i dette. For det tredje blir partikler i støvet, som har unngått fullstendig behandling i laget ved å ha iblitt revet med for tidlig av gassene, returnert for å røstes og sulfatiseres videre i fluidiseringslaget.

Som allerede nevnt består de kalsinerte produkter som fås ved den selektive sulfat-røste-operasjon av agglomerater av materiale som praktisk talt beholder sin opprinnélige geometriske form. Disse agglomerater kan underkastes etterfølgende behandling, deriblant utluting med vann, uten at de mister sin fasong eller hårdhet. Alt det vannoppløselige materiale kan ekstraheres fra dem uten at det er nødvendig å underkaste dem noen videre behandling, f. eks. maling eller annen form for opp-deling. Dette betyr en avgjort fordel frem-for de vanlige kalsinerte produkter som fås av findelte nikkelsulfider, da alle de etterfølgende arbeidstrinn, som utluting, filtrering og tørking, lettes meget ved tilstedeværelsen av forholdsvis små mengder av fint materiale.

Oppfinnelsen skal bli forklart nærme-re i forbindelse med tegningene. Fig. 1 er et skjematisk sideoppriss, delvis i snitt, av et apparat som kan anvendes for å utføre fremgangsmåten. Fig. 2 viser et snitt etter linjen 2—2

i fig. 1, og viser apparatets herd.

Fig. 3 er et snitt etter linjen 3—3 i

fig. 1 og viser toppen av det fluidiserte lag. Fig. 4 er et snitt etter linjen 4—4 i fig. 2 og viser en vindkasse under og flere luftfordelere over herden. Fig. 5 viser, i større målestokk, en de-talj i, fig. 4, hvor man ser noen luftfordelere like ved en utløpsledning, strekkende seg fra herden gjennom en vindkasse.

Apparatet i fig. 1 har en med kran forsynt slamtilførselsledning 10 til toppen av en tank 12 i hvilken det holdes et konstant nivå 16 av slam 18 ved hjelp av et overløp 14. Fra tankens hunn går det ut en ledning 20 til hvilken det er forbundet en slampumpe 22 og et materør 24 som er utstyrt med en kopling 25. En ledning 26 forbinder en luftkompressor 28 med slam-materøret. Slammaterøret er ført vertikalt gjennom et avtagbart lokk 30 på en hette 32 som er anbrakt omkring et sentralt mann-hull 33 i toppen av et røsteappa-rat 34.

Selve det skjematisk viste røsteapparat har stort sett rektangulært vertikalt og horisontalt tverrsnitt med isolerte (fig. 2 og 3) sidevegger 36, 38, endevegger 40, 42 og et tak 44 (fig. 1). Dets herd 46 (fig. 1 og 2) omfatter tre uttagbare plater 48, 50 og 52, ved toppen av hvilke det er festet en flerhet av opprakende lufttilførselsmunn-stykker 54.

Apparatet ender nedentil med en luft-fordeler eller vindkasse 56 (fig. 1 og 4) som

har stort sett trekantet tverrsnitt (fig. 4).

Denne dannes av sidevegger 58, 60 og endevegger 62, 64. En luftfordelingsledning 70 (fig. 1 og 2) med ventil 72 strekker seg langs den bakre side- av kassen. Grenrør 74, 76 og 78 forbinder ledningen 70 med tre rom 82, 84 og 86 som er dannet ved hjelp av skillevegger 88 og 90 (fig. 1 og 2). Disse grenrør er utstyrt. med, målere 92, 94 og og regulere dé luftmengder som innføres i 96 (fig. 2) med ventiler, så man kan måle og regulere de luftmengder som innføres i rommene.

Herdplater 48, 50 og 52 (fig. 2), som strekker seg over rommene, er hver utstyrt med sentralt anbrakte utløpsrør 100, 102 resp. 104, hvis øvre ende rager litt over platene (fig. 4 og 5). Disse utløpsrør går vertikalt gjennom rommene 82, 84 og 86 til disses underside og er utstyrt med ventiler 106, resp. 108 og 110. Hvert rom har nær ved sin bunn (fig. 4) et med ventil utstyrt utløpsrør 114, for fjernelse av faste stoffer.

Røsteåpparatet hår (fig. 1) i en vegg 40 en uttakksledning 116 for kalsinert stoff, som er plasert slik at det opprettholdes et bestemt optimalt nivå 118 av et fluidisert lag 120 av agglbmerert materiale, som underkastes behandling nedenfor fribord-rommet 122. Et utløpsrør 124 for gass og fint stoff forbinder apparatets topp med en støvutskiller 126, f. eks. en syklon. Denne står med fordel i forbindelse med en neste støvutskiller 128, f. eks. også en syklon, ved hjelp av et rør 130. Fra den sist-nevnte fører en skorsten 132 ut til friluft.

Det er fordelaktig å returnere støv fra syklonene til røsteåpparatet, til fornyet behandling. Derfor går det rør 134 og 136 fra syklonen til et materør 138 i hvilket det befinner seg en skruetransportør 140. Dette rør fører til det nedre parti av det fluidiserte lag 120.

Luftinnføringsmunnstykkene 54 kan ha en hvilken som helst egnet konstruksjon. Fig. 5 viser et som med fordel kan brukes. Den dannes av en standard rørfit-ting 144 som er anbrakt på den øvre ende av rørstykker 146 som er festet i platene 48, 50 resp. 52 i hull 148 med ca. 10 cm innbyrdes avstand. Rørstykkene er forbundet med vertikale partier 150 av fittingene, hvis øvre ende er lukket med propper 152; den nedre ende av disses skrå partier 154 er utstyrt med liknende propper 156 som imidlertid alle har et sentralt, litet hull 158, slik at en meget lynn luftstråle kan strømme ut nedover i en spiss vinkel til vertikalen. I praksis går disse stråler ut i samme retning, selv om dette ikke er vist slik på tegningen.

Da hullene 158 vender nedover kan fint fast materiale« fra fluidiseringslaget ikke falle ned i dem og stoppe dem igjen. Da proppen 156 befinner seg ovenfor herdplatene blir materialet som befinner seg nær ved disse plater ikke påvirket av de fluidiserende gasser og forblir derfor statisk når kalsinert stoff tas ut gjennom ledningen 116. Dette medfører at det dannes et død-lag 160. Dette er fordelaktig, da laget iso-lerer platene. Som det skal bli forklart nedenfor kan dette dødlag betraktes som dannet av et øvre lag 162 av agglomerater av normal størrelse og et nedre lag 164 som inneholder agglomerater av over normal størrelse, hvis slike i det hele tatt forefin-nes. Lagene kan forskyves i forhold til hverandre, i størrelse og kontur, under driften.

En eller flere opphetningsinnretninger 180, 182, f. eks. olje- eller gassbrennere, er anordnet for å kunne opphete kammeret til en temperatur ved hvilken røsteopera-sj onen starter. Disse er med fordel anbrakt like ovenfor overflaten av laget 120.

Det er meget ønskelig å kunne regulere arbeidstemperaturen såvel i laget som i fribord-rommet. Da røstningen foregår autogent frigjøres det i laget varme som med røstegassene føres opp i fribord-rommet. Noen regulering av temperaturen i laget kan skje ved å variere tilførselen av slam ovenfor og luft nedenfor ovnsherden. For å senke lagtemperaturen er det blitt foreslått å fukte det med vann, idet vann dusjes på eller inn i laget. Dette er imidlertid uheldig, da fuktig materiale har til-bøyelighet til-å danne klumper og således defluidisere laget. Dette kan unngås ved å innføre én eller flere vannstrømmer i fribord-rommet, og å fordampe alt delte vann før det kommer til fluidiseringslaget.

For dette formål kan apparatet f. eks. være utstyrt (fig. 1) med en hovedvanntil-førselsledning 190 med kran og en kopling 192 til en fordelingsledning 194 som fører til med kraner utstyrte grenledninger 196, 198 og 200. De sideliggende grenledninger 196 og 200 går vertikalt gjennom kantpar-tiet av mannhullokket 30 og deres fri ender 202 og 204 er rettet utover, slik at vann-strømmene 206 resp. 208 fra dem kan rettes bort fra og stort sett langs siden av den koniske slamstrøm som dusjes ut fra ma-leledningen 24. Slammets væskeinnhold og dermed dets viskositet forandres ikke noe vesentlig ved denne arbeidsmåte. Den midtre grenledning 198 fører til slammate-ledningen 24„ slik at hvis man ønsker det kan ekstra vann tilføres slammet, for kjø-ling av fribord-rommet. Den viste konstruksjon har den fordel, at koplingene 25 og 192 gjør det mulig at vanngrenledninge-ne og slamtilførselsledningene kan tas bort Såmihérrmed lokket, som én enhet. Vann-tilførselsledningene kan føres inn i - fribord-rommet på et hvilket som helst annet egnet sted enn ved rommets topp; kravet er bare at det innførte vann må ha tilstrekkelig tid til å fordampe før det rekker det fluidiserte lag.

I kammerets vegger er det i forskjellige nivåer anbrakt lukkede, ikke viste åpninger for innføring av kalsinert startma-teriale, for innføring av termoelementer til bestemmelse og regulering av temperaturen i det fluidiserte lag og i rommet over dette, til observasjon og undersøkelser, osv. Det beskrevne apparat kan anvendes på følgende måte: På forhånd kalsinerte agglomerater av konsentratene innføres i røsteåpparatet gjennom en eller flere av de ikke viste lukk-bare åpninger, slik at det dannes et start-lag. Et sådant er nødvendig for innled-ning av den følgende røsteoperasj on. Materialet som skal røstes må altså bli blandet i røsteåpparatet med materiale som allerede er blitt røstet. Før innføringen av rå sulfidkonsentrater må startlaget bli opp-hetet så meget at røsteoperasj onen kan gå videre av seg selv. Til dette anvendes brennerne 180, 182 (fig. 1). Når laget har fått den nødvendige temperatur stenges brennerne.

Slam 18 dannes ved at konsentratene blandes med en oppløsning av natriumsulfat i vann, og slammet innføres deretter gjennom ledningen 10 til tanken 12. Det innføres så meget slam i denne tank at slam flyter ut gjennom overløpet 14, slik at et bestemt slamnivå 16 opprettholdes i tanken. Pumpen 22 drives med en bestemt konstant hastighet, og kompressoren 28 le-verer luft av bestemt trykk til slammate-ledningen 24. Det hele reguleres slik at slammet som strømmer ut av ledningen 24 spredes og dusjer ned gjennom fribord-rommet 122. Da dette rom er sterkt opp-hetet tørker det dusjede slam straks, og konsentratpartiklene agglomereres mens de passerer gjennom dette rom.

Det kan være nyttig å betrakte nær-mere hva som hender med slammet 18 under dettes vei fra røret 24 til det fluidiserte lag 120. Da rørets 24 fri og åpne ende rager vertikalt inn i rommet 122 blir slammet spredt nedover og til siden, iallfall til å begynne med, i form av en konusliknen-de strøm som går gjennom de sterkt opphetede røstegasser som stiger opp fra fluidiseringslaget. Når slammet spres ■. ut blir det delt opp i en masse små dråper eller kuler. Noen av disse består av frigjort slamvæske og andre av konsentratpartikler som

holdes ' sammen av sitt innhold av tilbakeholdt slamvæske. Denne del av slammets bane kan for enkelhets skyld kalles sone A. På grunn av fribord-rommets høye temperatur blir her utvilsomt noe av den frigjorte og noe av den tilbakeholdte slamvæske fordampet i denne sone, men denne sone kan dog i hovedsaken ansees som det fribord-rom i hvilket det utdusjede slam brytes opp til små dråper.

Dråpene faller ned i og gjennom det parti som kan kalles sonen B. Her blir meget av om ikke all den gjenværende fri slamvæske fordampet, og går bort gjennom røret 124, mens våte agglomerater av konsentratpartiklene dannes in situ, mens de passerer gjennom sonen. Noe av den i agglomeratene tilbakeholdte væske koker bort.

Fri og tilbakeholdt slamvæske som er tilbake fordamper mens de våte agglomerater går inn i og gjennom hva som kan kalles sonen C like ovenfor det fluidiserte lag. Her faller agglomeratene gjennom oppstigende røstegasser som nettopp har sin høyeste temperatur, slik at agglomeratene tørkes fullstendig før de kommer til det fluidiserte lag.

Det ovenstående er naturligvis ment som en generell beskrivelse av hva som hender. Det finnes ingen klare grenser mellom sonene, og noen overlapping må opptre. Men i ethvert fall er den vei som passeres av slammet som sådant, og av de derav resulterende smådråper og agglomerater gjennom fribord-partiet, så lang at det blir tid nok for slamvæsken, både fri og tilbakeholdt, til å fordampe og for agglomeratene til å bli fullstendig tørket før de når fluidiseringslaget. Dette vil med andre ord si, at ingen væske får komme til laget, hverken fra slammet eller på annen måte. All slamvæsken fordamper under over-gangen og væskedampene blandes med de oppstigende røstegasser, og gass-damp-1/åndingen fjernes kontinuerlig fra fri-•bord-partiets øvre del gjennom røret 124, syklonene 126 og" 128 og skorstenen 132 til den fri luft.

Slamvæsken og de fuktige agglomerater utfører også en annen meget nyttig funksjon under sin korte vandringstid, nemlig å oppfange og returnere en meget betydelig mengde av støv eller pulverlik-nende fint stoff til røstelaget. Slammet og agglomeratene virker i likhet med et i be-vegelse værende filter.. Støvpartikler tas med av slamvæsken. Sådant medført støv kan igjen bli festet til våte konsentrat-agglomerater eller kan endog omdannes til støvagglbmerater som faller ned i røste-iaget. Én betydelig dei av støvpartiklene som sådanne kommer i berøring med og festes lii de fuktige nedfallende konsen-tratagglomerater, og blir ofte en integre-rende del av disse. Støv som ikke returneres til røstelagel går til røret 124 og syklonene 126 og 128, men det støv som tas med tilbake blir fullstendig befridd for vann underveis til laget.

Del tas således alle forholdsregler for å sikre at man får et tørt reaksjonslag av agglomerater i hva som kan kalles sonen D, slik at agglomeratene ikke på grunn av tilstedeværelse av fuktighet kan forene seg til for store klumper, som gradvis ville defluidisere laget. Av denne grunn bør fribord-rommet være temmelig høyt, slik at suspensjonstiden for fallende slam og agglomerater er tilstrekkelig lang til at alt deres innhold av fuktighet kan fordampe. For dette formål er del bedre å gjøre fribord-rommets høyde heller litt større enn normalt nødvendig for å bevirke den ønskede avvanning.

Som vist i fig. 3 treffer de tørkede agglomerater toppen av laget 120 i et vel avgrenset, stort sett sirkulært område 186, som lett kan iakttas gjennom et kikkhull når laget er i ro. Dette dusj mønster dannes når man dusjer tilførselen gjennom fribord-rommet i noen få sekunder mens laget er i ro, og muliggjør at de tørkede agglomerater tennes på den hete overflate av del døde lag. dødningen av de nettopp avsatte agglomerater avtegner dusj-mønslret og gjør det mulig å foreta regu-leringer av dusjerørinnstillingene, osv., slik at de beste dusjebetingelser oppnås.

Samtidig ledes trykkluft gjennom for-delerrøret 70 (fig. 2) og grenrørene 74, 76 og 78 inn i rommene 82, 84 og 86 i luftfor-deleren eller vindkassen 56. Hvis det ønskes kan luftmengdelilførselen varieres mellom de forskjellige rom ved hjelp av med ventiler utstyrte målere 92, 94 og 96, eller de kan holdes praktisk talt like. Fra disse rom går luften ul gjennom de tall-rike luftmunnstykker 54 ovenfor herdplatene 48, 50 og 52, som et like stort antall, fine strømmer. Disse mange lufts trømmeip holder de findelte agglomerater i laget i en turbulent omrørt tilstand, og letter dermed blandingen av de nye agglomerater med de gamle, og skaffer intim berøring mellom luften og agglomeratene. Hvert enkelt agglomerat blir faktisk innehyllet i og holdt oppe av luft og de gassformede røste-produkter, hvorved det fås en omgivelse som befordrer oksydasjon av sulfidene i konsentratpartiklene.

Når apparatet er i full drift blir kalsi-

nerte agglomerater tatt ut fra laget like hurtig som nydannede agglomerater fra det dusjede slam avsettes på laget. De

kalsinerte agglomerater finner gradvis sin

vei til og faller ved tyngdekraftens hjelp

ned i og ut gjennom uttaksledningen 116.

Røsteoperasj onen krever en betydelig mengde luft, og det dannes en stor mengde av SO2- og SOa-gass. Alt vannet i slammet omdannes til damp. Summen av total luft, gass og vanndamp er ganske betydelig og trekkes kontinuerlig ut fra fribord-rommet. Under røsteoperasjonen dannes det nød-vendigvis noe omenn forholdsvis litet findelt stoff. En del av det som har pulver-liknende proporsjoner har tilbøyelighet til å bli revec med av gassen. Den resulterende blanding av gass og fint stoff går gjennom røret 124 (fig. 1) til den første syklon 126, hvor en betydelig mengde av del tyngre, fine stoff skilles ut. Derfra går den delvis for fast stoff befridde gass inn i den neste syklon 128, hvor en betydelig mengde av det lettere, fine stoff skilles ut. Herfra går gassene til skorstenen 132 og derfra ut i den fri luft.

Det foretrekkes å returnere de utskilte fine materialer til røsteåpparatet. De får derfor falle ned gjenom rør 134 og 136 til et rør 138, hvor de ved hjelp av en skrue-transportør 140 føres inn i laget 120 i røste-åpparatet.

De kalsinerte materialer som kontinuerlig dannes spiller en viktig rolle i de kjemiske reaksjoner som foregår under den selektive røsteoperasj on som el hele. Jernoksydet i de sterkt opphetede kalsinerte produkter i det turbulente lag virker som en katalysator som bevirker hurtig omdannelse av nydannet SO2 til SO.», og hjelper således meget vesentlig til med omdannelsen av de vannuoppløselige sulfider av nikkel, kobolt og kopper til de tilsvarende vannoppløselige sulfater.

Hvis for store klumper skulle bli dannet ved smeltning, enten under den første dannelse av agglomeratene ovenfor laget eller under deres røstning i laget, vil de søke å synke til bunnen av laget, og før eller senere finner de, på grunn av virkningen av de mange fine luftstrømmer, sin vei inn i og gjennom (fig. 1, 4 og 5) det

øvre lag 164 inn i det undre lag 160, eventuelt inn i uttaksrørene 100, 102 og 104. Disse rørs ventiler 106, 108 og 110 kan åp-nes fra tid til annen, for å fjerne de for store partikler.

I stedet for å ta kalsinerte agglomerater ut gjennom røret 116 (fig. 1) kan disse tas ut gjennom ett eller flere av ultaks-rørene 100, 102 og 104. Hvis det ønskes kan kalsinerte agglomerater tas ut samtidig gjennom røret 116 og ett eller flere av ut-taksrørene 100, 102 og 104.

Som fig. 1, 4 og 5 tydelig viser befinner stråleåpningene 158 i munnstykkene 54 seg et godt stykke ovenfor herdplatene 48, 50 og 52 nivå i hensikt å hindre turbulens av de kalsinerte produkter på og nær ved platene, uansett om dette materiale består av for store partikler eller ikke. Dødlag 160 erstatter det vanlige ildfast isolerende materiale (ildfast sten eller støpt ildfast materiale) og har den fordel at de lett kan fjernes fra herdplatene, så denne del av ovnen lett kan demonteres for vedlike-hold, osv.

De irregulære nedre lag som er vist ved 160 (fig. 1, 4 og 5) er ment å skulle generelt representere den konfigurasjon som antas av den del av det samlete sta-tiske lag som kan bestå delvis av for store agglomerater, spesielt når uttaksrøret 116 anvendes til å ta ut kalsinerte agglomerater. De koniske forsenkninger, som frem-kommer når for store agglomerater tas ut gjennom rørene 100, 102 og 104, fylles med regulære kalsinerte produkter som synker ned fra det egentlige røstelag og faller til ro. Når det dannes mere av for store agglomerater synger .disse nedover mot bunn-platene, og gjentar således prosessen med å forskyve regulære kalsinerte produkter.

Oppnåelsen av de nettopp beskrevne resultater kan lettes ved regulering av et antall variable, som f. eks. luftstrålenes trykk, størrelsen av stråleåpningene, disses helningsvinkel, retning i forhold til hverandre, osv. Stråleåpningene kan roteres i et horisontalt plan ved hjelp av roterende fitting 144 eller nipler 146, eller begge deler.

Når det, hvilket sjelden er tilfellet, er tilrådelig å fjerne fast stoff som måtte ha funnet vei inn i rommene 82, 84 og 86, kan man la det falle ned ved tyngdekraftens hjelp ned gjennom de med ventiler forsyn-te rør 114 (fig. 4).

Som angitt foran kan noen regulering av temperaturen i fribord-rommet og dermed i røstelaget oppnås ved å dusje vann særskilt inn i fribord-rommet. For det formål kan (fig. 1) en eller flere vanndusjer tilføres fra sidegrenrørene 196 og 200 ned i det øvre parti av fribord-rommet, fortrins-vis ved siden av den koniske slamdusj som kommer fra røret 24, slik at det ikke foregår noen forringelse av slamvæskens sam-mensetning hva dennes saltinnhold angår. Eller hvis det ønskes kan man la det inn-dusjede vann treffe slamdusj en på et hvilket som helst egnet sted under dennes nedsynkning. Om det ønskes kan også ekstra vann innføres i slammet fra det midtre grenrør 198, slik at slammet fortynnes med et kjølende middel før det dusjes inn i fribord-rommet. En eller flere av disse forholdsregler kan anvendes. Det ekstra vanns bane gjennom fribord-rommet er tilstrekkelig lang til at alt dette vann fordamper før det kommer ned i røstelaget, så dette siste ikke fuktes av dette vann. Vanndampen forener seg med de andre damper og gasser som strømmer ut gjennom røret 124. Det således spesielt tilsatte vann avkjøler fribord-rommet direkte og røstelaget indi-rekte. Det virker også som filter som fjerner støv fra de oppstigende røstegasser.

I en for tiden foretrukken arbeidsmåte blir de kalsinerte produkter som fås ved den selektive sulfat-røsteoperasjon underkastet en utlutningsbehandling i et kontinuerlig i motstrøm arbeidende dekante-ringssystem. Tilsetning av syre er ikke nød-vendig for dette formål. De faste stoffer gjenvinnes for seg og tørkes..Væsken eller filtratet samles også opp for seg.

Væsken eller filtratdelen inneholder naturligvis de vannoppløselige sulfater av nikkel, kobolt og kopper, og kan behandles på en hvilken som helst konvensjonell må-te for utvinning av dens innhold av nikkel, kobolt og kopper, sammen eller hver for seg. Eksempelvis kan sulfatoppløsningen behandles med Na2CO:s for å felle ut nikkel, kobolt og kopper som karbonater. De sammen utfelte stoffer filtreres fra og det fås tilbake et filtrat som er rikt på natriumsulfat som kan benyttes om igjen som binde- og sulfatiseringsmiddel for nye mengder av konsentrater. Andre fellingsmidler kan anvendes, f. eks. kalk, kalksten og kaustisk soda. Forskjellige metoder kan brukes til å felle ut metallene, enten hver for seg eller sammen. Natriumfellingsmid-ler er særlig fordelaktige fordi deres na-trium kan omdannes til natriumsulfat så man får en passende mengde av dette salt til behandling av videre mengder av konsentrater. Da operasjonen, iallfall normalt, utføres i et nikkelsmelteverk, kan samfel-lingsproduktet smeltes med en charge av nikkelholdig materiale så det fås matte, som deretter behandles på vanlig måte for å utvinne nikkel, kobolt og kopper hver for seg, eller nikkel og kobolt sammen.

Utlutningen foretas omhyggelig og med tilstrekkelig vann til å utlute de vann-oppløselige sulfater. Den faste rest vil da være praktisk talt fri for sulfat av nikkel, kobolt og kopper, men er et agglomerert produkt som er nesten fritt for meget fine partikler og består nesten av bare jernoksyd. Det oppnås altså meget god åtskil-lelse av nikkel, kobolt og kopper fra jern.

For å bestemme virkningen av natriumsulfat og av dettes tilsetningsmåte, på den metallekstrahering som resulterer av sulfat-røste-behandlingen, ble det foretatt en rekke røsteforsøk i fluidisert lag med magnetkiskonsentrater som hadde følgende analyse:

I noen av disse forsøk ble magnelkis-konsentratene røstet uten tilsetning av natriumsulfat eller noen annen kjemisk reagens. I en annen forsøksgruppe ble magnetkisen tilsatt natriumsulfat så man fikk en tørr, fast blanding, og i en tredje for-søksgruppe ble en liknende mengde natriumsulfat satt til magnetkiskonsentratet i form av en vandig oppløsning. Da de magnetkiskonsentrater som ble anvendt i hver av gruppene var identiske i enhver henseende, og da røstebetingelsene også var identiske, viser de midlere nikkelekstrahe-ringsverdier for hver gruppe tydelig vik-tigheten av natriumsaltet for den selektive sulfat-røstning av magnetkis, nemlig som følger:

Forsøk nr. NiiuSO-i-lilsctning Ni-ekslrnksjon

Disse ekstraheringsverdier referere seg til den proporsjon av nikkelinnholdet som ble gjort vannoppløselig ved røstningen av magnetkiskonsentratet.

Det i de ovennevnte forsøksgrupper

anvendte magnetkiskonsentrater ble malt så fant at 60 vekt-pst. gikk gjennom en 200 maskers sikt. Når det samme konsentrat var blitt findelt ytterligere slik at 95 pst. gikk gjennom en 200 maskers sikt, ga behandling av konsentratet med en vandig oppløsning av natriumsulfat, så man fikk en blanding som inneholdt 8 pst. av saltet beregnet på tørrvekt, fulgt av sulfatrøst-ning i fluidisert lag, et kalsinert produkt fra hvilket 91 pst. av det inneholdte nikkel kunne ekstraheres ved utlutning med vann.

Effektiviteten av den foran beskrevne

agglomererende virkning fremgår best av partikkelstørrelsesfordelingen i det kalsinerte produkt som fås ved fluidiserende røstning av magnetkisflotasjonskonsentrat med den nye mate teknikk som oppfinnelsen vedrører. Det anvendte magnetkiskonsentrat ble malt igjen til en slik finhet at 97 vektpst. av tørt konsentrat gikk gjennom en 200 maskers sikt og derfor inneholdt en stor proporsjon av kolloidale eller neslen kolloidale partikler, som vanlig kal-

les slim eller slam. Det findelte konsentrat ble blandet med vann i slikt mengdeforhold at man fikk et slam som inneholdt ca. 70 vekt-pst. tørt konsentrat og 30 vekt-pst. vann, praktisk talt fri for vannoppløselige stoffer.

Slammet tilførtes en røsteovn for fluidiserende røstning ved å pumpes gjennom et rør bestående av et rørstykke av 3,17 mm diameter som raget vertikalt ned i ovnen gjennom dennes tak. Slammet ble inn-ført i en mengde av ca. 2,3 kg pr. minutt, og var ledsaget av trykkluft som ble inn-ført gjennom det samme rør i en mengde av ca. 113 liter pr. minutt. Fribordhøyden, dvs. den vertikale avstand mellom overflaten av det fluidiserte lag og ovnens tak var ca. 3,6 m. Da slamtilførselsrøret raget ca. 15,25 cm nedenfor ovnstakel falt slampartiklene ca. 3,45 m før de nådde det fluidiserte lags overflate. Dette lag ble holdt fluidisert ved at man ved dets bunn innfør-te luft i en mengde av ca. 650 liter pr. minutt pr. 0,09 m<2> herdareal. Fribordgassenes temperatur var ca. 550° C, mens det fluidiserte lags temperatur ble holdt på ca. 675° C. De forholdsvis små mengder av støv som gikk ut sammen med ovnsgassene ble ført gjennom to trinn av syklonstøvsamle-re, og det derved gjenvundne støv ble kontinuerlig returnert til det fluidiserte lag ved hjelp av en skruematemekanisme. Det kalsinerte produkt ble kontinuerlig trukket ut av det fluidiserte lag i slik mengde at lagets høyde forble praktisk talt den samme under hele operasjonen. Tabell 1 gjen-gir en sikteanalyse av det kalsinerte produkt.

I Det produkt hvis tilfeldige partikkel-størrelsefordeling er gjengitt i tabell 1 viste seg å være ideelt for opprettholdelse av god fluiditet i laget og for glatt kontinuerlig drift av røsteåpparatet, selv om det av den samme sikteanalyse tydelig fremgår at den mengde av materiale som var fint nok til å bli ført med over av ovnsgassene, var forholdsvis liten. Sammenlikner man med sikteanalysen av den tilførte magnetkis (97 pst. — 200 masker) er det også klart at minst 75 pst. av det innmatede hadde agglomerert seg til en partikkelstørrelse større enn 200 masker, og allikevel gitt plass for agglomerering til størrelser under 200 masker, og det tyder på at slam av denne type meget sannsynlig ville danne for store agglomerater eller klumper hvis det innførtes direkte i eller over overflaten av det fluidiserte lag på vanlig måte. Hvis på den annen side den finmalte magnetkis var blitt filtrert, tørket og ført til røsteåpparatet i form av findelte, faste partikler, ville agglomerering ha opptrådt bare i meget ubetydelig grad og det resulterende kalsinerte produkt ville med sitt store innhold av fine partikler blitt ført med av gassene i meget stor grad, hvorved man følgelig ville få forholdsvis store støvtap.

Under de kjemiske reaksjoner som foregår mellom agglomeratene og gassene i det fluidiserte lag oppfører hvert enkelt agglomerat seg fysisk som en særskilt enhet, selv om det består av mange bitte små konsentratpartikler som er forbundet med hverandre ved slimpartikler; men kjemisk er agglomeratets småpartikler, som holdes porøst sammen, i stand til å reagere som atskilte, meget fine partikler. På denne måte har det reagerende system alle de fordeler som man normalt venter hos findelte faste stoffer ved disses kjemiske reaksjon med de fluidiserende gasser, uten å ha de vanlige medfølgende ulemper som f. eks. stor støvtapsprosent.

Anvendelsen av den foreliggende oppfinnelse på selektiv sulfat-røstning av nikkelholdig magnetkis, følger logisk av at det i findelte nikkelholdige magnetkiskonsen- : trat kan blandes med den passende mengde 1 natriumsulfat og tilstrekkelig vann til å danne et slam som inneholder f. eks. 70 pst. i fast stoff og som kan pumpes inn i fluidi- i seringsrøsteovnen i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelses prinsipper, i I en operasjon av denne art ble det frem- < stilt et slam ved å blande nikkelholdig 1 magnetkiskonsentrat av hvilket ca. 97 pst. 1 kunne passere gjennom en 200 maskers 1 sikt og som inneholdt en stor proporsjon I slim-materiale, med en vandig natriumsul-fatoppløsning i slikt forhold at man fikk et slam som inneholdt ca. 70 pst. magnetkis, 27 pst. vann og 3 pst. Na2S04, alt reg-net etter vekt. Likesom i det foran beskrevne tilfelle blé slammet tilført fluidise-ringsrøsteovnen gjennom et rør av 3,17 mm diameter som raget inn gjennom midten av ovnstaket. Slamtilførselen ble holdt mellom 1,8 og 2,25 kg/min. og forstøvende trykkluft ble innført sammen med slammet i en mengde av ca. 113 l/min. Som før falt slampartiklene ca. 3,45 m, som var den vertikale avstand fra materørets utløp til overflaten av det fluidiserte lag. Ved dette lags bunn ble det innledet luft i en mengde av ca. 680 liter pr. minutt pr. 0,09 m<2 >herdareal, hvorved laget holdtes i turbulent fluiditetstilstand. Fribordgassenes og lagets temperatur var 550° resp. 675° C. I denne operasjon var den mengde fast stoff som ble ført méd av ovnsgassene i form av støv endog mindre enn i den foran beskrevne operasjon i hvilken natriumsulfat ikke ble anvendt. Det gjenvundne støv ble kontinuerlig returnert til det fluidiserte lag, □g kalsinert produkt ble kontinuerlig tatt ut i slik mengde at lagets nivå holdtes konstant. Det kalsinerte produkt som man fikk hadde følgende sikteanalyse:

En sammenlikning av partikkelstør-relsesfordelingen i tabell 2 og i tabell 1 viser hvor meget tilstedeværelsen av natriumsulfat befordrer den agglomererende virkning av slimmalerialet som finnes i slammet som mates til røsteovnen. Likesom i det første tilfelle var det materiale som sr representert ved sikteanalysen i tabell 2 jtmerket egnet for drift i fluidisert lag, bå-le i mekanisk og i metallurgisk henseende. Produktet som er representert av tabell 2 Die utlutet med vann i et motstrøms de-santeringssystem, og de følgende data er-holdtes:

En sammenlikning av de ovenstående tall for nikkelekstrahering, som resulterte etter røstning av magnetkis som var til-blandet ca. 4 pst. natriumsulfat, med de som er angitt foran, viser at mengden av natriumsulfat kan nedsettes betydelig fra den foran angitte mengde på ca. 8 pst., uten at det oppstår videre tap av nikkel i utlutningsresten. Delte vil med andre ord si, at behandlingen av magnetkisen med en vandig natriumsulfatoppløsning slik at det dannes et slam som tilførtes røsteåp-paratet, i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelses prinsipper, fordobler effektiviteten av saltet fordi det oppnås en meget intim berøring mellom saltet og magnetkispartiklene i de enkelte agglomerater.

En sikteanalyse av den utlutede rest ga

følgende resultat:

Den partikkelstørrelsesfordeling som fremgår av tabell IV vil av en fagmann gjenkjennes som en som er meget fordelaktig hva angår utlutnings-, vaske- og filt-reringsoperasjoner, som er en nødvendig bestanddel av alle hydrometallurgiske prosesser. Mens det materiale som tilførtes røsteapparat hadde en slik finhetsgrad at 97 pst. gikk gjennom en 200 maskers sikt, hadde mindre enn 25 pst. av sluttproduk-tet denne finhetsgrad. Fordelen ved den forholdsvis støvfri drift i det fluidiserte røstesystem som oppnås ved oppfinnelsen blir således ført videre til utlutningen, vas-kingen og filtreringen, som det ovenstående bare er et eksempel på, ved at man får et kalsinert produkt som er lett å behandle på grunn av sin forholdsvis grove natur.

Videre fordeler ved den nye tilførsels-måte for tilføring av sulfidslam til en flui-diseringsrøsteovn — nemlig ved å dusje dem nedover gjennom ovnens fribord-rom fra toppen av ovnen — sammenliknet med de konvensjonelle metoder, vil kanskje forstås bedre ved studium av en enkelt slam-dråpes oppførsel mens den synker nedover gjennom de hete gasser i ovnskammeret. Når dråpen møter gassene øverst i kammeret får den hurtig en temperatur som er høyere enn kokepunktet av det vann eller den oppløsning dråpen inneholder. Det av-gis derfor vanndamp fra dråpen mens den faller nedover, og konsentrasjonen av vanndamp er derfor slørre i de øvre områ-der av fribord-kammeret enn i noe annet nivå i dette. Tilsvarende er konsentrasjonen av de andre ovnsgasser enn vanndamp, som surstoff, svoveldioksyd og svoveltriok-syd, større i hvirvellagets nivå enn på det sted hvor slammet innføres i ovnskammeret. Det skjønnes altså lett, at de gasser som er kjemisk aktive i røstereaksjonene som foregår i det fluidiserte lag ikke blir fortynnet med vanndamp, da det i slammet inneholdte vann fjernes før det kommer til hvirvellaget.

De ovenstående betraktninger vedrø-rende vanndampens fortynnende virkning kan føres videre til den termiske fortyn-ning eller temperaturnedsettelse som opptrer som følge av den latente fordamp-ningsvarme av vannet i slammet og vanndampens varmekapasitet. Det kan i denne forbindelse være nyttig å betrakte (a) til-føring av et friskt slamagglomerat direkte til det fluidiserte røstelag og (b) fall av et liknende agglomerat gjennom fribordgas-sene før det treffer røstelaget. I det først nevnte tilfelle fordampes vanninnholdet ved lagets temperatur, og den således dannede damp fjerner en viss mengde varme fra laget når den stiger oppover sammen med de øvrige, gassformede røsteproduk-ter. I det annet tilfelle tas den til fordamp-ningen av vannet nødvendige varme fra gassene etter at disse har forlatt det fluidiserte lag, hvilket vil si at vannet i slammet senker gassenes temperatur, mens det fluidiserte lags temperatur ikke påvirkes.

Det er derfor klart, at tilføringen av sulfidslam til en fluidiseringsrøsteovn i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse bringer en forbedring i varmebalansen, i tillegg til de fordeler som er blitt beskrevet foran. En slik forbedring av varmebalansen er en viktig faktor i visse prosesser der som formål har selektiv sulfatrøstning av malmer eller konsentrater i fluidiserte lag, fordi den minimums tilførselshaseighet som er forenlig med den krevede lagtemperatur svarer til den maksimale midlere tidslengde som de faste partikler forblir i det fluidiserte lag. Dette vil med andre ord si, at da man under normal drift fjerner kalsinert produkt fra det fluidiserte lag i samme mengde som den hvormed ovnen mates, blir den midlere oppholdstid eller behandlingstid for de røstende faste partikler en omvendt funksjon av matehastigheten, hvorfor hvilke som helst forholdsregler, ved hvis hjelp matehastigheten kan nedsettes, vil øke den grad av fullstendighet hvormed reaksjone-en foregår, derved at behandlingstiden for-lenges. Det følger herav at i de autogene sulfidrøsteprosesser i fluidisert lag som den foreliggende oppfinnelse vedrører, vil de forbedringer i varmebalansen, som anvendelsen a<y> oppfinnelsen skaffer, medføre en lengre behandlingstid for de faste partikler, og derved et mere fullstendig utreagert produkt.

Vanndampen som dannes når en slam-dråpe tørker øker også det samlede volum av ovnsgassene og bevirker, ved en hvilken som helst gitt temperatur, en økning av de oppstigende gassers hastighet. Da medriv-ningen av støv er en funksjon av ovnsgas-senes linjære hastighet gjennom ovnsrom-met, har man interesse av å holde denne hastighet så lav som mulig. Direkte til-førsel av slam til det fluidiserte lag vil ty-deligvis øke denne romhastighet og dermed støvinnholdet i gassene som stiger oppad gjennom laget, mens romhastigheten i det fluidiserte lag ikke påvirkes når slammet avvannes i fribord-sonen. Ennvidere er øk-ningen av fribordgassenes masse på grunn av slamvanndamp ikke ledsaget av en tilsvarende økning i volum og romhastighet, på grunn av den i motsatt retning virken-de volumnedsettelse som bevirkes av slammets kjøling av gassene. Til den foran beskrevne fordel ved oppfinnelsen, at støv som sådant henger fast ved fuktige slampartikler, kommer således den fordel at det blir mindre mengder støv som kan forlate det fluidiserte lag på grunn av medrivning i gassene.

Ytterligere fordeler som oppfinnelsen skaffer over de konvensjonelle metoder for tilførsel av slam til fluidiseringsrøsteovner vil erkjennes av fagfolk når man betenker de mangeartede slim- og klebematerialer som kan være innbefattet i sulfidslam ved utførelsen av den foreliggende oppfinnelse. Eksempelvis har det i kopper røste-lutepro-sesser, i hvilke det kreves selektiv sulfat-røstning av sulfidholdig slam i fluidise-ringssoner, hittil vært ansett ufordelaktig å ha oksydiske koppermineraler tilstede i slammet, på grunn av slike mineralers til-bøyelighet til å bli finmalt i den forutgå-ende maleoperasjon, slik at det ble dannet slimmaterialer som medførte dannelse av defluidiserende klumper i røstelaget. Slike oksydholdige slimholdige sulfidslam kan lett og med godt resultat behandles når de tilføres fluidiseringsrøsteovnen i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelses prinsipper.

Det kan i praksis også hende at et slam inneholder for litet svovel til dannelse av sulfater av alt tilstedeværende kopper, selv om de termiske krav er tilfredsstilt, og i så tilfelle kan det være ønskelig å utlikne svovelmangelen ved at det til slammet set-tes brukt elektrolytt, som inneholder svovelsyre og jernsulfat. Tilsetning av slike oppløsninger ville være hasardiøs hvis blandingen skulle tilføres fluidiseringslaget ved vanlige metoder, men egner seg utmer-ket når den foreliggende oppfinnelse anvendes.

En annen, og kanskje mere slående, måte på hvilken den foreliggende oppfin-nelsens prinsipper kan anvendes kan nyttes ved fluidiserende røstning av malmer eller konsentrater som fra begynnelsen av ikke inneholder noen betydelig mengde av slimmateriale. Eksempelvis ble visse pyrit-tiske flotasjonskonsentrater, som inneholdt bly, sink og kopper, blandet med ca. 0,75 pst. natriumsulfat og underkastet en selektiv sulfatrøstning i en fluidisert sone. Da konsentratene inneholdt ubetydelige mengder av slimmaterialer og bare litet, om noe, tilsetning av i vann oppløselig stoff, foregikk det litet eller ingen agglomerering av kornene, og tapene ved medrivning av støvpartikler var forholdsvis store. Dessuten var fluidiseringsforholdene i laget dårlige. I dette tilfelle viste det seg fordelaktig å tilsette konsentratet, som slimstoff, et passende leireaktig stoff, f. eks. bentonitt, for å bevirke den agglomerering som søkes oppnådd ved den foreliggende oppfinnelse.

Den med hensikt foretatte tilsetning av slimmaterialer bevirket ikke bare nedset-telse av den proporsjon lagmateriale som ble ført over i form av støv, men skaffet også en avgjort forbedring i den metallur-giske effektivitet, hvilket fremgår ved sammenlikning av de nedenstående data, som skriver seg fra to forsøk hvor pyrittkon-, sentrater som inneholdt bly, sink og kop-1 per ble underkastet fluidiserende røstning, og hvor det kalsinerte produkt ble utlutet

dene i de to forsøk var identiske, med unn-med fortynnet svovelsyre. Arbeidsforhol-takelse av hva som er angitt nedenfor:

De ovenstående angivelser viser at en tilsetning av 2 pst. bentonitt ikke bare for-bedret ekstraheringen av de ønskede metaller, men også medførte en renere atskillel-se mellom sink og kopper på den ene side og konsentratets jerninnhold på den annen side.

Oppfinnelsen kan benyttes med fordel ikke bare hvor det gjelder selektiv sulfat-røstning men også i prosesser hvor enkel oksydasjon er det tilsiktede sluttresultat. Noen typer av sulfid- og/eller svovelarsen-fIotasjonskonsentrater inneholder gull — delvis i en slik form at det fritt kan «ma-les» ut og delvis i en «innelåst» form. I et slikt tilfelle er det ønskelig å utvinne det «fritt utmalbare» gull ved å male konsentratet overordentlig fint, og deretter anvende amalgamering eller cyanidutlutning. Den rest som fås etter en slik behandling blir deretter røstet, for å frigjøre det «in-nelåste» gull, slik at dette kan ekstraheres ved en neste utlutning med cyanid, og det er ved denne anvendelse i fluidisert røst-ning av slike findelte, slimholdige materialer at den foreliggende fremgangsmåte kan anvendes med fordel.

De to eksempler som ovenfor er beskrevet blant andre menes å angi ganske bra hvorledes oppfinnelsen av en fagmann kan anvendes på andre måter. I den foran-stående beskrivelse skal uttrykkene «slim» og «slimpartikler» betegne partikler av sulfider eller av oksydiske mineraler, spesielt slike som har leiraktig natur eller har overordentlig fin partikkelstørrelse, kolloidale eller nesten kolloidale dimensjoner, saml materialer som alminnelig kalles gelatinø-se hydroksylutfellinger, f. eks. slike som dannes ved tilsetning av alkalier til opp-løsninger som inneholder salter av slike metaller som jern eller aluminium. Uttryk-ket «vannoppløselige stoffer» skal omfatte et hvilket som helst vannoppløselig uorga-nisk salt, syre eller alkali, samt sådan u-organisk vannoppløselig materiale som det kan finnes fordelaktig å sette til et sulfidslam ved utførelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til røstning av metallsulfidkonsentrater i et fluidisert lag, i hvilken man tilbereder et slam ved å blande sulfidkonsentrat med en vandig væske og fører slammet til det fluidiserte lag, karakterisert ved at slammet sprøytes i form av en dusj fra toppen av reaktoren så det faller ned gjennom det hete fribord-rom ovenfor del fluidiserte lag hvorved det dannes en mengde meget små våte agglomerater av konsentratpartikler som iallfall delvis bindes sammen av væsken i slammet, og at overskuddet av vandig væske, som frigjøres fra slammet som følge av at de våte agglomerater dannes, fordampes fullstendig i fribord-rommet ved hjelp av de hete gasser som stiger opp fra det fluidiserte lag, slik al den frigjorte

•væske hindres i å komme til og fukte det fluidiserte lag, og at man lar de nydannede agglomerater falle gjennom et så høyt fribordrom at deres fuktighet fjernes ved hjelp av de varme oppstigende gasser så at. det dannes tørkede agglomerater før de faller ned på det fluidiserte lag.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved, at komprimert luft blandes med slammet før dette kommer til fribord-rommet, for å lette innsprøytningen av slammet i findelt form.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1 og 2, karakterisert ved, at det ved innsprøyt-ningen av slammet i fribordrommet hindres at slammet kommer i berøring med røste-kammerets tak og sider.

4. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, 2 og 3, karakterisert ved, at væsken som anvendes til fremstillingen av slammet inneholder et salt, f. eks. et alkalisalt som natriumsulfat, eller et spesielt tilsatt leire-materiale, hvilke stoffer er kjent i og for seg som bindemidler.