NO139925B - Fremgangsmaate ved roesting av partikkelformete metallsulfid i en fluidisert sjiktreaktor - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt røsting av metallsulfider, mer spesielt røsting av jernholdige sulfider i en fluidisert sjiktreaktor, og mer spesielt agglomererende røsting av pyrotittholdige konsentrater ved temperaturer som er tilstrekkelig høye til at man frembringer en sammensmel-

ting under røstingen. Det er velkjent at offentlige bestemmel-ser med hensyn til utslipp av SC^ nå krever at det utvikles forbedrede fremgangsmåter for røsting for å utvikle S02~holdige gasser som lettere kan behandles for utvinning av svovelet. I foreliggende fremgangsmåte blir det således fremstilt en røste-gass som i alt vesentlig er fri for gasser så som SO^ og fritt oksygen.

Skjønt det eksisterer mange patenter med hensyn til røsting av metallsulfidkonsentrater, så angår mesteparten av patentene fremgangsmåter for røsting ved temperaturer som er utilstrekkelige til å frembringe en sammensmelting og en agglomerering av partiklene. Et par patenter angår fluidisert sjikt-røsting ved temperaturer som er tilstrekkelig høye til å frembringe en agglomerering, og enda færre patenter'angår tilfør- . sel av sulfider til fluidiserte sjiktreaktorer som vandige suspensjoner istedenfor som adskilte partikler eller partikkelagglomerater.

Skjønt foreliggende oppfinnelse angår en forbedret fremgangsmåte for agglomererende røsting og at det følgelig ikke skulle være nødvendig med detaljert oversikt over ikke-agglomererende røsting, så kan detdog være_ på sin plass å gi en oversikt over karakteristiske ulemper ved slik røsting rent generelt, noe som gir bakgrunnen for ønsket om å utvikle gode fremgangsmåter for agglomererende røsting. En gjennomlesning av U.S. patentene 2.556.215, 2.785.050, 2.943.929, 2.993.778 og 3.160.496 gir en rimelig oversikt over de fremgangsmåter som er utviklet for ikke-agglomererende røsting samt deres karakteristiske trekk. Det fremgår således generelt fra disse patenter at man utfører en fluidisert sjiktrøsting ved temperaturer under 1000°C med tørr tilførsel av sulfider, og at karakteristiske ulemper er en util-strekkelig og ufullstendig røsting, høye luftfaktorer, fine

produkter, høye resirkulerende belastninger satat røstegasser med høyt innhold av støv, fritt oksygen og SO^.

Slike ulemper -kan delvis unngås ved at man utfører røstingen ved høyere temperatur, hvorved man får raskere reak-sjonshastigheter og agglomerering av partiklene noe som oppstår på grunn av sammensmeltingen av sulfidene. Det er imidlertid et faktum at eksisterende fremgangsmåter for agglomererende fluidisert sjiktrøsting av sulfider alle har en rekke vanske-ligheter og ulemper, noe som klart fremgår av U.S. patentene 2.796.340, 2.819.157, 2.850.370 og 3.094.409. Disse fremgangsmåter beskriver alle at metallsulfidene tilføres sjiktet som adskilte partikler eller partikkelagglomerater og at røstingen utføres ved temperaturer over ca. 1000°C. Røstingen er enten ufullstendig eller kan kun oppnås ved at man bruker visse ekstra hjelpemidler så som oksygenanriket luft samt høye luftfaktorer, hvorved man får en røstegass som inneholder et overskudd av fritt oksygen. Videre er det også vanskelig å hindre en defluidisering, noe som oppstår ved at det skjer en for sterk agglomererende vekst på sjiktpartiklene, noe som kan hindres ved at man bruker forskjellige andre uønskede anordninger. I U.S. patent 2.850.370 er det f.eks. beskrevet at temperaturen på sjiktet kan varieres over og under den temperatur ved hvilken det skjer en begynnende sintring av partiklene, noe som er et forsøk på å regulere den agglomererende veksten på sjiktpartiklene. Dette at man griper til slike anordninger tyder på at man ikke er i stand til å regulere agglomereringen i den øvre delen av temperaturområdet, noe som krever at temperaturen periodevis må senkes for å stoppe eller å senke partikkelveksten. Effekten av en lavere temperatur senker imidlertid ikke bare agglomereringen, men også hastigheten og derved graden av røs-ting, noe som øker utviklingen av fine partikler som medføres av røstegassen, hvorved man får en rekke uønskede effekter av denne^temperaturreguleringsteknikk.

Før utviklingen av foreliggende oppfinnelse hadde man utført"en rekke uheldige forsøk på å frembringe en agglomererende fluidisert sjiktrøsting ved temperaturer som er tilstrekkelig høye til å frembringe én sammensmelting. Man fant således at når finfordelte pyrrotittpartikler ble tilført et fluidisert sjikt av røstede, kalsinerte partikler, så fikk man

en ufullstendig svoveleliminasjon ved temperaturer under ca. 1000°C, mens man over denne temperatur fikk en uregulert, katastrofeaktig vekst av kalsinerte partikler som til slutt førte til en defluidisering av sjiktet. Man fikk tilsvarende effekter ved at man r- tørr tilstand tilførte et kalkopyrittkonsentrat til et fluidisert sjikt ved noe lavere temperaturer, dvs. omkring 950°C.

Det finnes tre patenter som beskriver at man tilfører sulfider til fluidiserte sjiktrøstere som vandige suspensjoner, og som angår den foreliggende diskusjon. Et av disse patentene er U.S. patent 2.677.608, som beskriver at man under utførelse av eksoterme prosesser i fluidiserte sjikt, så som røsting av sulfider, kan tilføre de faste stoffer som en vandig suspensjon gjennom sideveggene i reaktoren og inn i det fluidiserte sjikt, noe som ikke bare letter tilførselen av de faste stoffer i,seg selv, men også tilveiebringer vann til sjiktet som et kjølemedium, og da spesielt for å hindre at temperaturen på sjiktet under den eksoterme prosess stiger til et punkt hvor det skjer en sammensmelting, ved hvilken man antar at det skjer en defluidisering, noe som vanligvis er også det uunngåelige resultat.

Det annet patent er U.S. patent 2.813.015 som beskriver at man tilfører sulfidene til en fluidisert sjiktrøster som^en vandig suspensjon gjennom frirommet på toppen åv røsteren sammen med komprimert luft for å dispersere suspensjonen i en dusj av suspensjonsdråper fra hvilken vannet fordamper idet disse dråper faller ned gjennom frirommet, slik at det -først dannes våte agglomerater og til slutt tørre agglomerater som faller ned på sjiktet hvor de røstes. Ønskeligheten av å fordampe sus-pens jonsvannet i frirommet og ikke i sjiktet, er flere ganger gjentatt i patentet som det grunnleggende trekk ved fremgangsmåten. Sulfidagglomeratene holdes sammen ved hjelp av et binde-middel, fordelaktig natriumsulfat for den foretrukne utførelse av oppfinnelsen hvor man sulfatiserer nikkel selektivt med hensyn til jern i sulfidkonsentrater. Slik sulfatering utføres ved temperaturer ved eller under ca. 700°C og de utvikler en røste-tass som ikke bare inneholder SO^ og fritt oksygen, men også

store mengder finfordelt støv.

Det tredje patent, svensk patent nr. 302974, beskriver agglomererende røsting av sulfidiske jernmalmer, spesielt py-ritter, i en. hvirvelsjiktovn. Vanskelighetene som er angitt ved de ovenfor beskrevne prosesser overvinnes ved å holde lett reduserende betingelser for således å oksydere jernsulfidene ^til magnetitt, dvs. kun til det nederste oksydåsjonstrinn for metallet. Fordelene ved denne prosess ligger i det mer omfat-tende liquidus-solidus temperaturområde for magnetitt-jernsul-fidsystemet, således behøver ikke temperaturreguleringen å være fullt så stringent som den måtte være med hematitt som sluttprodukt. Imidlertid beskriver dette patent ikke hvordan det meget smale område i oksygenpotensialet, dvs. den fine balanse- mellom karbondioksyd, karbonmonoksyd, vanndamp og luft opprettholdes, for å oppnå og deretter begrense sulfidoksyda-sjonen til magnetitt-trinnet. En ytterligere mangel ved denne fremgangsmåte er at den kun er anvendelig på jernsulfidmalmer.

Bortsett fra de ulemper ved eksisterende-fremgangsmåter som er nevnt ovenfor, så er det en hovedsvakhet ved alle fremgangsmåter at det utvikles en røstegass som inneholder uønskede bestanddeler for den etterfølgende behandling for utvinning av svovel, da spesielt ved at man reduserer S02 i gassen til elementært svovel. Således vil gassene vanligvis inneholde fritt oksygen som vil forbruke brensel under reduksjonen, og dessuten ofte støv som er vanskelig å separere selv i elektrostatiske utfellingsanordninger, og for ikke å snakke om i sykloner. I tillegg til dette vil gasser fremstilt ved lavtempera-turmetoder også inneholde SO 3.

Det eksisterer følgelig ingen fremgangsmåter ved hjelp av hvilke metallsulfider kan røstes agglomererende i et fluidisert sjikt, slik at det ikke bare fremstilles et i alt vesentlig dødrøstet, svovelfritt kalsinert produkt på den ene side, men også en røstegass som inneholder medførte faste partikler

som lett og i alt vesentlig fullstendig kan fjernes fra gassen,

og hvor røstegassen videre i alt vesentlig er fri ikke bare for SO^, men også for fritt oksygen, slik at gassen lett kan behandles for utvinning av svovel, da spesielt ved å redusere S00 i gassen til elementært svovel. Foreliggende fremgangsmåte har alle disse fordeler.

En spesiell fordel ved foreliggende fremgangsmåte når

den anvendes på nikkel-jernholdige pyrrotittkonsentrater hvor det fremstilles et kalsinert produkt, som i motsetning til tidligere kjente fremgangsmåter, lett kan behandles for utvinning av nikkel ved hjelp av en av to eksisterende fremgangsmåter.

Den ene fremgangsmåte innbefatter en gassreduksjon av nikkelet

i det kalsinerte produkt fulgt av en utluting i en ammoniakalsk oppløsning, mens den annen fremgangsmåte innbefatter en sulfati-sering av nikkelet i det kalsinerte produkt fulgt av en utluting av nikkelet i vann.

Ved gjennomlesing av de canadiske patenter 530.842, 593.622 og 607.302 finner man således gjentatte ganger at kalsinerte produkter som oppstår ved røsting av nikkel-jernholdige pyrrotittkonsentrater ikke lar seg påvirke hverken av reduksjon-ammoniak-utlutingsmetoden, hvis røstingen utføres ved temperaturer over ca. 870°C, eller i sulfaterings-vannutlutingsmetoden, hvis røstingstemperaturen ligger over ca. 760°C. Det er under-streket at de kalsinerte produkter bør være uagglomererte og porøse, og at temperaturer som vil frembringe sintring, sammensmelting, forglassing og lignende, spesielt må unngås, dvs. at man må unngå temperaturer over 1000°C hvor det skjer en agglomererende røsting av pyrrotitt. Kalsinerte produkter fremstilt ved de fremgangsmåter som er beskrevet i ovennevnte patenter,

er således meget finfordelte med hensyn til partikkelstørrelse, karakteristisk med størrelser pa mindre enn ca. 200 Tyler mesh. Dette betyr at driften er meget støvfylt, og fordi røstingen utføres med luft i et betydelig overskudd i forhold til det som støkiometrisk er nødvendig for å omdanne pyrrotitt til hematitt og SC>2, så vil røstegassene inneholde betydelige konsentrasjoner av fritt oksygen så vel som meget store mengder finfordelte støvpartikler.

Disse og andre ulemper unngås ved hjelp av foreliggende oppfinnelse, og dessuten vil kalsinerte produkter som fremstilles

ved røsting av nikkel-jernholdige pyrrotittkonsentrater ved hjelp av foreliggende oppfinnelse lett underkastes begge de ekstraksjbnsmetoder for nikkel som er beskrevet ovenfor.

De vesentlige trekk ved foreliggende fremgangsmåte for røsting av partikkelformet metallsulfid i en fluidisert sjiktreaktor som inneholder et sjikt av røstede, kalsinerte agglomererte partikler som er fluidisert ved en gass inneholdende fritt oksygen og et overliggende frirom, karakteriseres ved at man

(1) tilfører en vandig suspensjon av metallsulfidpar-tikler fra en fri flate over hvirvelsjiktet til overflaten av dette, som derved tilføres både vann og sulfid, (2) fordamper suspensjonsvannet i sjiktet og derved får dannet agglomerater av sulfidpartikler som blir dispergert i sjiktet idet fordampningen skjer, (3) røster sulfidet og regulerer tilførselshastigheten av sulfid, vann og oksygenholdig gass til sjiktet slik at man regulerer temperaturen både i dette og i reaktorens frirom slik at det skjer en smelting under røstingen og metallet røstes til sitt høyeste oksydasjonstrinn, hvorved man får dannet røstede, kalsinerte agglomerater med regulert størrelse og avrundet form, (4) utvinner kalsinerte agglomerater fra sjiktet og (5) utvinner svoveldioksydholdig gass fra frirommet sammen med medførte kalsinerte agglomerater som lett lar seg separere i sykloner, hvorved man får fremstilt en i alt vesentlig ren gass for etterfølgende svovelutvinning.

Det er således en hovedhensikt ved foreliggende oppfinnelse å fremstille en røstegass i en fordelaktig tilstand for etterfølgende behandling for utvinning av svovel, en hensikt man tidligere ikke har tatt hensyn til, og som heller ikke har vært mulig å oppnå ved hjelp av de eksisterende fremgangsmåter. Hovedfordeler ved oppfinnelsen i dens foretrukne utførelse for 'fullstendig eller dødrøsting av sulfidet, er for det første ikke bare at man får en fullstendig røsting i praksis, hvorved man får fremstilt et kalsinert produkt som i alt vesentlig er fritt for svovel, men på den annen side også at denne dødrøs-ting utføres med mengder av fritt oksygen som ligger meget nær det som støkiometrisk er nødvendig for å omdanne sulfidene til metalloksyd og S02, noe som resulterer i en røstegass som i alt vesentlig er fri for fritt oksygen.

Ifølge oppfinnelsen oppnår man således å tilveiebringe en fremgangsmåte for fluidisert sjiktrøsting av metallsulfid for derved å få fremstilt en gass i en forbedret tilstand for en etterfølgende behandling for utvinning av svovel.

Videre oppnår man å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for dødrøsting av metallsulfid for derved å få fremstilt metalloksydkalsinerte produkter som i alt vesentlig er frie for svovel.

Til slutt^oppnår man å tilveiebringe en fremgangsmåte for sluidisert sjiktrøsting av metallsulfider for derved å få fremstilt kalsinerte produkter, som i motsetning til tidligere kjente produkter, lett lar seg utlute i både sulfatsy-sterner og ammoniakalske systemer.

Andre hensikter, resultater og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse. Fig. 1 er et skjematisk lengdesnitt av en fluidisert sjiktrøstingsovn, og,som viser vesentlige trekk ved foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er en serie mikrofotografier av forskjellige størrelsesfraksjoner av kalsinerte agglomererte partikler fremstilt ved hjelp av foreliggende oppfinnelse.

På fig. 1 er det således vist en fluidisert sjikt-røsteovn i hvilken man kan gjennomføre foreliggende fremgangs-' måte. Rent generelt består røsteovnen av et ildfast foret stål-skall 10', som innelukker en nedre fluidisert sjiktdel 11 som hviler på en bunnplate 12 og med et øvre utvidet frirom 13 lukket ved hjelp av et tak 14. En re 4kke dyser 15 er plassert i bunnplaten gjennom hvilken man kan tilføre en gass inneholdende fritt oksygen, hensiktsmessig og fordelaktig luft, for derved å fluidisere sjiktet og røste sulfidet. Et tilførselsrør 16 er satt vertikalt i sentrum av taket, og gjennom dette tilføres metallsulfidpartiklene til røsteovnen som en vandig suspensjon. Videre i taket er det også et annet rør 17 gjennom hvilket man kan tilføre-vann i tillegg til det som tilføres i suspensjonen av sulfidpartikler. En ildfast foret kanal 18 er også tilveiebrakt ,i taket for uttak av.røstegass til sykloner eller annet gassbearbeidingsutstyr som ikke er vist på tegningen. Nær den øvre delen av det fluidiserte sjiktet er en annen ildfast, foret kanal 19, hvorigjennom røstet kalsinert produkt strømmer ut fra sjiktet. Videre er.det tilveiebrakt en del andre (ikke viste) åpninger for plassering av termoelementer, prøvetaknings-utstyr, vinduer og lignende.

Røsting ifølge foreliggende oppfinnelse gjennomføres fordelaktig under i alt vesentlig stabile tilstander, dvs. at . det ikke er noen programmerte variasjoner, f.eks. en regulert variasjon av sjiktstemperaturen slik det er beskrevet i en av de tidligere kjente fremgangsmåter som er angitt ovenfor. Drifts-betingelser så som strømningshastigheter for gass og tilførsel kan selvsagt varieres, men de er vanligvis konstante og justeres og reguleres bare med hensyn til forandringer i andre tilstander, så som tetthet i suspensjonen, sjiktstemperatur og størrelsen på de kalsinerte agglomerater, for derved å kunne oppnå de forønskede resultater av røstingen, så som regulering av svovelinnholdet i det kalsinerte produkt samt innholdet av fritt oksygen i røstegassen.

Skjønt oppfinnelsen kan anvendes generelt på røsting

av metallsulfidkonsentrater, så er den spesielt anvendbar på konsentrater som inneholder jernsulfider, f.eks. nikkel-koppersulfidkonsentrater og nikkel-jernpyrrotittkonsentrater avledet fra sulfidiske malmer av den type som finnes i Sudbury-bassenget.

Konsentrater som er fremstilt ved maling av malmer vil vanligvis inneholde en betydelig del av -200 Tyler mesh-partikler og nikkel-jernholdige pyrrotittkonsentrater av den type som er nevnt ovenfor, vil dessuten inneholde en stor del -325 Tyler mesh-partikler, uten at dette trekk er en begrensning av oppfinnelsen. Det er kun nødvendig at sulfidpartiklene er tilstrekkelig små til at de kan behandles som en vandig suspensjon for tilførsel til røsteovnen og der smelte sammen i det minste på overflatene under et visst trinn under sin behandling i røsteren.

Massetettheten eller prosent faste stoffer i den sul-fidsuspensjon som tilføres røsteovnen, er begrenset til det maksimum ved hvilken suspensjonen kan pumpes eller på annen måte behandles, og til det minimum ved hvilken man får en resulterende temperatur i sjiktet som er tilstrekkelig til å frembringe en sammensmelting. Den maksimale massetetthet er en funksjon av egenskaper ved selve konsentratet, da spesielt'med hensyn til den spesifikke tétthet og partikkelstørrelsesforde-lingen, mens nevnte minimum er en funksjon av de faktorer som påvirker varmebalansen i røsteovnen, da spesiélt den eksoterme varme ved sulfidrøstingen og den endoterme varmen ved vannfor-dampingen. Ytterligere varme kan tilveiebringes hvis dette er nødvendig, ved forvarming av luften eller en annen gass som inneholder fritt oksygen som brukes for fluidisering og røsting, mens overskudd av varme kan forbrukes ved å øke vannstrømmen til røsteovnen, hensiktsmessig ved en separat tilsetning av kjølevann uavhengig av vannet i suspensjonen. Ved hjelp av sistnevnte anordning kan massetettheten holdes i alt vesentlig konstant, mens strømmen av kjølevann justeres og reguleres slik at man holder en nødvendig konstant temperatur i røsteren, da fortrinnsvis i sjaktet. For nikkel-jernholdige pyrrotittkonsentrater som er nvent ovenfor, er den maksimale massetettheten ca. 75% faste stoffer, mens normal driftstetthet ligger i området fra ca. 71 til ca. 73% faste stoffer.

Sulfidsuspensjonen føres -inn og faller gjennom frirommet i røsteren og ned på sjiktet. Skjønt suspensjonen kan tilføres gjennom flere separate rør som er plassert i taket, så er det-en fordel ved foreliggende oppfinnelse at selv i store røstere som er flere meter i diameter, er det bare nødvendig med ett tilførselsrør som fortrinnsvis, men ikke nødvendigvis, må være plassert i sentrum av taket. Med sentral tilførsel vil sulfidene lettest kunne holdes vekk fra veggene i røsteovnen, hvorved man unngår en oppbygning av avsetninger på disse som ellers lett ville kunne opptre, f.eks. slik man kjenner det i eksisterende fremgangsmåter, fortrinnsvis de som er basert på at man tilfører sulfidene gjennom sideveggen i røsteren under overflaten av sjiktet.

Suspensjonen kan tilføres med eller uten komprimert ,luft som injiseres inn i tilførselsrøret, f.eks. slik det er beskrevet i U.S. patent 2.930.687 og blant annet anvendt i fremgangsmåten fra U.S. patent 2.813.015 for å dispersere suspensjonen i frirommet til en dusj av suspensjonsdråper. For-skjellen i det foreliggende tilfelle er at sjiktet og ikke frirommet er hovedstedet for fordampingen av suspensjonsvannet, og den luftmengde som injiseres, hvis luft i det hele injiseres, er således tilveiebrakt for å justere frirpmmtemperaturen slik at man kun får en fragmentering av suspensjonsstrømmen, og en eventuell fordamping av vann i frirommet vil kun være den som skjer under påvirkning av turbulent oppstigende røstegasser.

Suspensjonen faller ned på sjiktet som består av primært røstede, kalsinerte agglomererte partikler, og en større del av disse er karakteristisk større enn ca. 65 Tyler mesh, og de blir fluidiserte. ved hjelp av en gass inneholdende fritt oksygen, hensiktsmessig, men ikke nødvendigvis luft. Denne gassen kan være oksygenanriket luft eller en annen oksygenholdig gass og kan være ved romtemperatur eller forvarmet alt av-^ hengig av varmekravene i en gitt situasjon. Uoppvarmet luft er mest hensiktsmessig og følgelig foretrukket, og er meget godt egnet for pyrrotittkonsentrater eller andre sulfidkonsentrater som inneholder pyrrotitt.

o Gasstrømmen er avhengig av de krav som settes for fluidisering av sjiktet, og strømmen av sulfider og vann i suspensjonen fastsettes med hensyn til gasstrømmen slik at temperaturen i sjiktet er tilstrekkelig til å gi en sammensmelting under røstingen, noe som indikeres ved den -relativt regelmessige av-rundete formen på de røstede kalsinerte^ partiklene, noe som er vist på fig. 2, og som er tydelig forskjellig fra det karakteristiske kantede utseende på de opprinneligesulfidkonsentrat-partiklene. Innenfor denne begrensning kan temperaturen så justeres for å regulere partikkelstørrelsen på agglomeratene, idet høyere temperaturer resulterer i større midlere agglome-rats tørrelse . Sjikttemperaturer som er nødvendig for pyrrotittholdige konsentrater ligger vanligvis i området fra 1000-1100°C, mens den for nikkel-jernholdige pyrrotittkonsentrater ligger fortrinnsvis i området fra ca. 1030-1080°C.

Sjikttemperaturen er i alt vesentlig avhengig av netto-effekten av den endoterme fordamping av vann og den eksoterme røstingen av sulfidene, og kan derved påvirkes ved forandringer i de relative strømmer av vann og sulfider til sjiktet samt hastigheten og graden av fordamping og røsting. Ettersom det ikke bare er hensiktsmessig fra et driftsstandpunkt, men også foretrukket av hensyn til produktets kvalitet, å holde hoveddriftsparameterne så konstante som mulig, så vil foreliggende oppfinnelse vanligvis i praksis bli gjennomført slik at man har konstant gasstrøm, konstant tetthet på suspensjonen og konstant suspensjonsstrøm til røsteren. De resulterende temperaturer i røsteovnen er derfor vanligvis konstant, men avvik kan oppstå ved mindre forandringer i disse tilstander, eller andre tilstander som kunne påvirke graden og hastigheten med hensyn til røstingen eller den varme som utvikles ved røstin-gen, så som den kjemiske sammensetning på sulfidkonsentratet eller dets partikkelstørrelsesfordeling, og dette kan kompen-seres ved tilføring av vann til røsteren uavhengig av det vann som tilføres i suspensjonen, og ved å justere strømmen av dette kjølevann i overensstemmelse med temperaturen inne i røsteovnen.

Kjølevann som tilføres gjennom frirommet i røsteovnen vil til en viss grad fordampe i selve rommet, men mengden av det kjølevann som fordamper her er avhengig av størrelsen på vanndråpene. Hvis kjølevannet tilføres frirommet som en sammen-hengende strøm, vil en mindre mengde bli fordampet enn hvis vannet tilføres som en fin dusj. Således vil graden av fordamping i frirommet være avhengig av hvorledes kjølevannet tilføres, og i foreliggende oppfinnelse vil det vanligvis tilføres slik at hovedmengden fordampes i sjiktet. Grunnene til det£e er at kjølevannet tilføres primært for å regulere sjikttemperaturen, men dessuten at frirommet bør være tilstrekkelig varmt til at det i seg selv kan. frembringe en sammensmelting av sulfidhol-dige partikler som er suspendert i rommet og som ikke er blitt sammensmeltet i sjiktet eller aldri hadde hatt mulighet til dette i sjrlctet. Således er f ri romtemperaturen i foreliggende oppfinnelse vanligvis ca. 100°C lavere enn sjikttemperaturen, . og vanligvis bare ca. 50°C lavere, skjønt disse temperaturer kun er ment som en illustrasjon og ikke som en spesifikk begrensning av oppfinnelsen. Poenget er at mens mesteparten av fordampingen og røstingen skjer i sjiktet, så har man gjort dét mulig at sulfider i små suspensjonsdråper som eventuelt blir dratt vekk fra suspensjonsstrømmen idet denne passerer frirommet og aldri når sjiktet, blir røstet i. frirommet slik at man får fremstilt kalsinerte partikler som har samme utseende som og som opptrer som de partikler som utvikles i sjiktet.

Gass tas ut fra røsteovnen over sjiktet, fortrinnsvis fra toppen av frirommet, og denne gassen vil inneholde mindre kalsinerte agglomerater som tas med som støvpartikler, og disse kan skilles fra gassen nesten fullstendig bare ved å bruke sykloner alene, uten å bruke andre støvoppsamlingsanordninger så som elektrostatiske utfellingsapparater og lignende. Man har også funnet at selv meget små partikler som forblir i gassen etter syklonseparasjonen, ikke vil forurense overflatene i de varmeutvekslingsenheter gjennom hvilke gassen føres før man foretar en behandling for utvinning av svovel.

Ifølge foreliggende oppfinnelse har man funnet det mulig å utføre en agglomererende røsting av metallsulfider ved sammensmeltingstemperaturer som gir eh grad av driftsstabili-tet, og en regulering av de kalsinerte, agglomererte partiklers størrelse som hittil ikke har vært mulig. Røstingen kan utfø-res på kontinuerlig basis uten avbrudd under konstante drifts-betingelser og agglomereringen kan reguleres etter ønske hvorved man kan få fremstilt kalsinerte partikler med en gitt'karakteristisk partikkelstørrelse.

I en mer spesiell anvendelse av oppfinnelsen er det mulig ikke bare å holde stabil drift og få fremstilt en lett rensbar røstegass, men også å få en i alt vesentlig fullstendig, eller dødrøsting, samtidig som man utvikler røstegasser med et neglisjefbart innhold av fritt oksygen. Som nevnt ovenfor er dette spesielt fordelaktig ved den etterfølgende behandling av gassen for innvinning av svovel ved en reduksjon av det inneholdende S0_ til elementært svovel.

For å få en slik dødrøsting blir strømmen av fluidisert gass og sulfid til røsteovnen regulert slik at det frie oksygen som tilføres i alt vesentlig er kun støkiometrisk tilstrekkelig til å røste sulfidene fullstendig til S02 og metalloksyd, mens driften ellers gjennomføres slik det er beskrevet ovenfor. En røsting av pyrrotittholdige konsentrater under disse betingelser resulterer i jernoksydholdige kalsinerte produkter som karakteristisk inneholder mindre enn 0,2 vekt-% svovel når fritt oksygen tilføres i et overskudd, men så nær den støkiometrisk nødvendige mengde, at den tilsvarende røstegass vanligvis inneholder mindre enn 1 volum-% fritt oksygen på tørrbasis. Slike resultater viser en meget høy grad av effektivitet med hensyn til forbruk-av fritt oksygen, og slike resultater er helt uopp-nåelige med de eksisterende kjente fremgangsmåter.

Slike jernoksydholdige kalsinerte partikler består i alt vesentlig av hematitt, men kan også inneholde magnetitt, og magnetittkonsentrasjonen i likhet med svovelinnholdet i de kalsinerte partikler, er en invers funksjon av innholdet av fritt oksygen i røstegassen. Når således foreliggende fremgangsmåte brukes med et støkiometrisk underskudd av fritt oksygen^ for en fullstendig røsting, vil det kalsinerte produkt bestå

i alt vesentlig av magnetitt, uten at dette i særlig høy grad påvirker andre trekk ved foreliggende oppfinnelse,. så som sta-bilitet og regulerbarhet av driften og en lett separasjon av medførte kalsinerte partikler fra røstegassen.

Idet man ovenfor har beskrevet oppfinnelsen generelt og mer spesielt, er det dog av en viss interesse å diskutere årsakene til fremgangsmåtens heldige resultater i motsetning til tidligere kjente fremgangsmåter. I motsetning til hva som er beskrevet i U.S. patent 2.677.608 hvor det angis at vann i metallsulfidsuspensjonen bør fordampe i sjiktet for å hindre sammensmeltingstilstander som ellers ville herske i sjiktet, så er det således et nærvær av et slikt vann i det foreliggende sjikt som gjør det mulig å oppnå slike sammensmeltings-betingelser, noe som gir bedret driftskontinuitet, regulering av agglomereringen, lett separasjon av medførte faste stoffer fra røstegassen og en meget høy effektivitet med hensyn til

oksygenforbruket under røstingen sammenlignet med eksisterende fremgangsmåter som utføres under tilsvarende sammensmeltingstilstander, men uten suspensjonstilførsel.

Det har vært antatt at hovedgrunnen for de gode resultater er en forsinking med hensyn til røstingen av sulfidene etter at disse kommer ned i sjiktet, noe som skyldes fordampingen av suspensjonsvannet, hvorved man får en viss tid for sulfidene til å bli dispersert fra det punkt hvor de trenger inn i sjiktet før røstingen starter. Antennelsen av sulfidene blir således forsinket inntil man får en skikkelig dispersjon i sjiktet, noe som hindrer en vekst av for store agglomerater. Således vil den agglomererende røstingen utføres under sammen-smeltingsbetingelser, men under slik regulering av partikkel-størrelsen at driften kan fortsettes uten avbrudd og uten en defluidisering av sjiktet som ellers ville oppstå ved en uregulert vekst og akkumulering av for store partikler.

At disse antydninger har noe for seg vil fremgå ved betraktninger av.den tilsvarende effekt i sjikt uten suspen-sjonstilførsel, f.eks. i den type høytemperaturmetoder som er nevnt ovenfor. Under slike omstendigheter vil sulfidene bli oppvarmet til røstetemperaturen raskere idet de kommer inn i sjiktet enn når man bruker suspensjonstilførsel, og de begyn-ner derfor å bli røstet og smeltet sammen i nærmere kontakt med større sannsynlighet for stor og katastrofeaktig vekst av de kalsinerte agglomererte partikler, noe som igjen fører til en defluidisering, et trekk som har karakterisert tidligere kjente fremgangsmåter av denne type.

Selve agglomereringsmekanismen i foreliggende tilfelle er ikke kjent, men den følgende tolking har vært foreslått ikke bare på grunn av sin rimelighet, men fordi den er i

overensstemmelse med kjente fakta med hensyn til driftsbetin-gelser og resultater. Når således suspensjonen trenger inn i sjiktet, blir den fragmentert under sjiktets fluidiserende virkning til små kuler eller dråper av suspensjon som fjerner seg fra inntrengningspunktet og<x>derved blir fordelt i sjiktet idet det skjer en fordamping av vannet i partiklene eller kulene. Noen av disse kulene blir ytterligere fragmentert til individuelle sulfidpartikler, og en slik findispergering kan til en viss grad skje helt fra begynnelsen, men man har generelt antatt at størsteparten av sulfidene er forbundet med hverandre og med vannet i suspensjonsdråpene, og at sulfidpartiklene i slike dråper forblir forbundet med hverandre som sulfidagglomerater etter fordampingen av vannet. Etter fordamping av vannet vil de resulterende sulfidagglomerater raskt bli oppvarmet til røstetemperaturen og man får en røsting og etterfølgende sammensmelting i det minste .på overflaten. På dette tidspunkt er det imidlertid isolert fra hverandre i sjiktet og røstes derfor som uavhengige enheter uten at det skjer en sammensmelting til andre partikler i sjiktet. Overflatene er bare kortvarig i smeltet tilstand, fordi etter hvert som røstingen skrider frem, vil det effektive sammensmeltings-punkt for oksyd-sulfidblandingen raskt overstige den temperatur man har i sjiktet, og agglomeratoverflaten vil således størkne. Deretter kan det skje en fortsatt røsting av materialet inne i partiklene selv under sammensmeltingstilstander uten at agglomeratene vokser ytterligere, bortsett frasen kortvarig kontakt med andre materialer som på dette tidspunkt i seg selv er smeltet.

En slik vekst skjer nok tj.1 en viss grad, men uten hensyn til hvorledes agglomereringen og veksten skjer, så skjer den til-synelatende ikke i for sterk grad. De resulterende kalsinerte agglomeratpartiklene med regelmessig, avrundet overflate slik det er vist på fig. 2, og som tydelig indikerer at det er skjedd en smelting på et visst trinn av deres behandling, lar seg ikke bare lett fluidisere, mens deres konstante eller karakteristiske størrelse eller størrelsesområde kan lett reguleres ved å justere driftsbetingelsene, da spesielt sjikttemperaturen slik det er beskrevet ovenfor. Generelt er det slik at jo varmere'sjiktet er, jo større vil den midlere partikkelstørrel-sen bli, noe som antagelig skyldes at overflaten på hvert agglomerat i dette tilfelle er smeltet i et lengere tidsrom under røstingen, og at det følgelig skjer en større vekst.

I tillegg til regulering av partikkelstørrelsen så vil den antatte forsihking med hensyn til røstinge<*>n under fordampingen av vannet i sjiktet også antageligvis være delvis ansvar-lig for den bemerkelsesverdige høye effekt med hensyn til forbruk ay fritt oksygen, noe som er et vesentlig trekk og en vesentlig^fordel ved foreliggende oppfinnelse. Ved således å føre suspensjonen inn i sentrum av s"j"iktoverflaten, kan man ved hjelp av fluidisering med luft få fremstilt en røstegass som inneholder ca. 1 volum-% fritt oksygen på tørrbasis, mens det tilsvarende oksygeninnhold i gassen nær sideveggen umiddelbart over sjiktet vanligvis er ca. 2 volum-%, noe som angir at man forbruker ca. 5% av det totale oksygen i frirommet mens 90% av oksygenet blir forbrukt i sjiktet nær sideveggen, og følgelig så langt borte som mulig fra det punkt hvor suspensjonen treffer sjiktet.

Ser vi nå pa frirommet skal det bemerkes at vanligvis vil ca. 95% av røstingen skje i sjiktet, så antyder oksygen-gradienten gjennom frirommet at det skjer også en viss røsting der. Sulfider som røstes i frirommet kan komme fra kilder så som sjiktet og den tilførte suspensjon. Det er således ventet at noen sulfidagglomerater som dannes i sjiktet blir delvis røstet i frirommet når de kastes ut fra sjiktet på grunn av til-feldige oppadrettede krefter som opptrer der. De større partiklene oppholder seg fortrinnsvis'lite i frirommet, og blir i alt vesentlig røstet i sjiktet, mens de mindre kan i visse til-feller forbli i frirommet så snart de er kastet ut fra. sjiktet, og kan opptre som medført støv i røstegassen. Man kan også tenke seg en viss dannelse av små dråper i frirommet under en fragmenterende påvirkning av turbulent oppstigende røstegasser på overflaten av suspensjonsstrømmen idet denne faller igjennom frirommet, Størstedelen av disse dråpene faller antageligvis ned på sjiktet og vil bli røstet der, mens de mindre kan forbli i frirommet og til slutt komme ut i røstegassen. I sistnevnte tilfelle vil all fordamping ^av vann*; fra dråpene og en etter-følgende røsting av sulfidagglomeratene opptre i frirommet, og en slik røsting vil i alt vesentlig utgjøre hovedmengden av den røsting som skjer i selve frirommet.

Hovedpoenget er imidlertid at temperaturen i frirommet er slik at det opptrer en sammensmelting av partikler som røs-tes der, og de resulterende kalsinerte partikler har tilsvarende form og egenskaper som de som i alt vesentlig røstes fullstendig i sjiktet, uten hensyn til hvorvidt støvpartiklene i røstegassen var i sjiktet eller ikke, så kan de lett separeres fra gassen i sykloner hvorved man får en syklongass som i alt vesentlig er fri for faste stoffer, dvs. som karakteristisk inneholder ca. 0,006 g/l gass. Som nevnt ovenfor, er friromstem-peraturer karakteristisk for den foreliggende oppfinnelse nesten så høye som sjikttemperaturen, vanligvis ca. 50°C lavere fordi hovedmengden av vann som tilføres røsteovnen fordampes i sjiktet og ikke i frirommet.

Det fremgår således at alle fordeler ved oppfinnelsen, dvs. en regulert agglomererende røsting under i alt vesentlig stabile tilstander som gir en røstegass fra hvilken medførte

o

faste stoffer lett kan skilles under bearbeidingen av gassen for etterfølgende behandling for innvinning av svovel, og i en foretrukken utførelse hvor man fremstiller både dødrøstet kalsinerte produkter på den ene side dg en røstegass som inneholder negli-sjerbare mengder av fritt oksygen på den annen side, så skyldes alle disse fordeler to vesentlige trekk ved foreliggende fremgangsmåte som skiller den fra tidligere kjente fremgangsmåter, dvs. at man tilfører sulfidene som en vandig suspensjon til selve sjiktet samtidig som man opprettholder temperaturer ved røstingen som er tilstrekkelige høye til at det skjer en smelting under røstingen. Fordampingen av vann i sjiktet som er et

resultat av at man tilfører suspensjonen til sjiktet, gjør det mulig å dispersere sulfidene i selve sjiktet før røstingen skjer, og dette resulterer igjen i en mer effektiv anvendelse av oksygen for røstingen og tillater at man kan bruke smeltetemperaturer uten katastrofal vekst av kalsinerte agglomerater, og begge disse tilstander fører til en vedvarende regulert drift og en i alt vesentlig fullstendig og effektiv røsting. Samtidig er friromtemperaturene tilstrekkelig høye til å sikre smelting av de agglomerater som dannes der og som ikke når sjiktet, noe som igjen sikrer at støvpartiklene uten hensyn til hvorvidt de er røstet i sjiktet eller i frirommet, lett kan skilles fra avgassene i sykloner.

Fig. 2 viser likhet med hensyn til utseende på kalsinerte partikler uansett deres størrelse. Begrepet agglomerat brukes ganske enkelt for,å indikere at en kalsinert partikkel består av en rekke av de opprinnelige tilførte partikler, skjønt i en noe endret form. Hovedmengden av de kalsinerte partikler er større enn 65 Tyler mesh, skjønt de fleste som medføres i røstegassen er mindre enn 150 Tyler mesh. Den avrundede formen og det relativt tette utseende som er vanlig for agglomerater i alle størrelser, indikerer dog tydelig at det har skjedd en smelting på et visst trinn av røstingen, i det minste på overflaten av agglomeratene. Man antar at noen av partiklene er mer hule enn de ser ut til, fordi de overflater som er eksponert i polerte snitt ligger innenfor det relativt faste skall på agglomeratene, men i ethvert tilfelle opptrer alle partiklene likt, noe som antydes ved at man får en i alt vesentlig fullstendig separasjon av medførte støvpartikler fra røstegassen når disse føres igjennom sykloner.

Foreliggende oppfinnelse og dens fordeler er beskrevet og diskutert ikke bare med hensyn til selve røstingen, men også

med hensyn til den etterfølgende behandling av røstegassen for utvinning av svovel fra denne. Like viktig er de vesentlige og uventede fordeler som oppstår med hensyn til den etterfølgende behandling av de kalsinerte partikler for utvinning av deres

metallverdier. Som nevnt ovenfor, kan man ved hjelp av foreliggende oppfinnelse få fremstilt røstede nikkel-jernholdige pyrrotittkonsentrater som i motsetning til tidligere kjente produkter, lett lar seg behandle for utvinning av nikkel ved

minst to kjente fremgangsmåter som innbefatter utluting. I tidligere nevnte patenter er det angitt data som viser at røsting som utføres ved temperaturer over de der anbefalte områder, resulterer i kalsinerte produkter hvor den etterfølgende nikkel-utvinning er mindre enn det man finner i kalsinerte partikler fremstilt ved temperaturer under de angitte øvre grenser. Selv de høyeste røstetemperaturer som er angitt i disse tidligere nevnte patenter, er betydelig under de som er karakteristiske for den foreliggende oppfinnelse, og de er i virkeligheten under de temperaturer ved hvilke det skjer en smelting under røstin-gen. De høye nikkelutvinningsprosenter som man oppnår med kalsinerte produkter ifølge foreliggende oppfinnelse, er således ikke bare uventet sett på bakgrunn av tidligere kjente fremgangsmåter, men skyldes også antagelig det faktum at produk-tene er dannet ved temperaturer som er tilstrekkelig høye til at man fikk eri smelting på et visst trinn under røstingen. Grunnen til de overraskende gode nikkelekstraksjoner fra disse kalsinerte produkter er ikke helt klar, men det er god grunn til å anta at de faser som er til stede i kalsinerte produkter fremstilt ved smeltetemperaturer, er forskjellig fra de faser som.dannes i fast tilstand. Det kan således være at den dårlige nikkelekstraksjohen fra kalsinerte produkter fremstilt i fast tilstand ved tidligere kjente fremgangsmåter, indikerer et nærvær av nikkelferritter som vanskelig lar seg ekstrahere, mens man ved høyere, temperaturer slik det anvendes i foreliggende oppfinnelse, ikke får dannet slike ferritter eller de blir øde-lagt og erstattet med faser som er mer karakteristiske for smeltetilstander og hvor nevnte faser lettere lar seg ekstrahere. Uansett grunnen så er det et faktum at nikkelekstrak-sjonen fra kalsinerte produkter fremstilt ved hjelp av foreliggende røstemetode, er uventet høy, og dette er en av mange fordeler ved foreliggende oppfinnelse. De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

EKSEMPEL 1

Dette eksempel demonstrerer en foretrukken utførelse av oppfinnelsen på et prøveanlegg for dødrøsting av et nikkel-jernholdig pyrrotittkonsentrat i luft. Røsteovnen var 9,9 meter høy fra bunnplaten til taket med en fluidisert sjiktdel med en diameter på 2,1 meter og en utvidet friromsdel med en diameter på ca. 2,85 meter. Et enkelt rør for tilførsel av suspensjon ble plassert vertikalt i sentrum av taket, og det var også tilveiebrakt et separat rør i taket for tilførsel av kjølevann til røsteren for fintemperaturregulering. Dyser var fordelt jevnt over bunnplaten for tilførsel av luft for fluidisering av sjiktet og for å tilveiebringe fritt oksygen for røstingen. Et overløpsrør var tilveiebrakt i sideveggen i den fluidiserte sjiktdelen for uttak av kalsinerte partikler fra sjiktet, og videre var det en kanal i toppen av friromsdelen for uttak av røstegass sammen med medførte støvpartikler som skulle føres til sykloner. y

Nikkel-jérn-pyrrotittkonsentratet hadde følgende kjemiske sammensetning i vekt-%:

Partikkelstørrelsen på konsentratet var ca. 80% -325 Tyler mesh. En vandig suspensjon av dette(konsentrat som inneholdt ca. 71 vekt-% faste stoffer ble tilført røsteren med en hastighet på ca. 21,5 l/min. sammen med en liten strøm komprimert luft, ca. 70 l/min. for å få en viss dispersjon av suspen-■ sjonsstrømmen i frirommet. Luft ble blåst inn gjennom dysene

i en mengde på 47 m /min., noe som tilsvarer en nominell luftfaktor på ca. 1,03, dvs. et svakt overskudd«i forhold til det som støkiometrisk er nødvendig for å omdanne pyrrotitten til hematitt og S02. Sjiktet som i alt vesentlig besto av røstede, kalsinerte partikler ble fluidisert med en friromshastighet ved driftstemperaturen på ca. 1 m/sek., og hadde en fluidisert dybde på ca. 1,5 til 1,8 meter. Sjikttemperaturen var ca. 1055°C og ble holdt på dette nivå ved å regulere tilførselen av kjøle-vann til mengder på fra 0,45 til 3,6 l/min. for å motsvare temperaturvariasjoner. Temperaturen i frirommet var ca. 1000°C, mens den i avgasskanalen var ca. 9 2 5°C.

Hovedmengden av de røstede kalsinerte partikler ble utvunnet fra sjiktet gjennom overstrømskanalen, og partiklene hadde følgende kjemiske analyse i vektprosent:

Partikkelstørrelsen på disse sjiktkalsinerte agglomererte partikler var ca. 80% +65 Tyler,mesh. De gjenværende deler av de kalsinerte partikler som utgjorde ca. 16% av det totale, ble medført i røstegassen, og en kjemisk analyse av dette støv slik det ble utvunnet fra en syklon var følgende i vekt-%:

Dette syklonstøvet hadde en partikkelstørrelse på ca.

75% -200 Tyler mesh, men besto i alt- vesentlig av faste stoffer som var medført i røstegassen. Det gjenværende støvinnhold i gassen etter syklonrensingen var bare 0,007 - 0,011 g/l luft. Innholdet av fritt oksygen i denne gassen var mindre enn 0,5 volum-% på tørrbasis, og S02~konsentrasjonen var ca. 13 volum-% mens SO^-innholdet var neglisjerbart.

Ifølge en foretrukken utførelse av foreliggende oppfinnelse ble således relativt finfordelte pyrrotittpartikler i tilførselen omdannet til* relativt grove lettbehahdelbare agglomerater av oksydalsinerte partikler som i alt vesentlig var frie for svovel, samtidig som man fikk utviklet en røstegass som i alt vesentlig var fri for SO^ og fritt oksygen, og hvor de medførte faste stoffer lett lot seg separere i sykloner,

hvorved man fikk en renset SQ2-holdig gass som var godt egnet for etterfølgende behandling for innvinning av svovel.

EKSEMPEL 2

Under mange måneders drift av prøveanlegget med et nikkel-jernpyrrotittkonsentrat av den type som er angitt i eksempel 1, viste erfaring at røsterens drift til en viss grad var følsom overfor svovelkonsentrasjonen i tilførselen, som varierte i området fra ca. 32-37%. Ved lavere konsentrasjoner måtte sjikttemperaturen være høyere for å oppnå jevn agglomereringsgrad, og det samme gjelder andre driftsparametere, noe som fremgår av tabell 1.

Det fremgår av tabellen at røsterens drift var karakterisert ved en i alt vesentlig fullstendig avsvovling av til-førselen til mindre enn 0,1% S i ele sjiktkalsinerte partikler,

en agglomerering til ca. 80% +65 Tyler mesh, et syklonstøv som utgjorde ca. 20% av ,de totalt kalsinerte partikler og en gjenværende støvkonsentrasjon i røstegassen idet denne forlater syklonen på mindre enn ca. 0,011 g/l.

De driftsresultater som er vist i tabellen ble oppnådd med nominelle luftfaktorer på mindre enn 1,1 ved å justere sjikttemperaturen mellom ca. ,1050 og ca. 1080°C omvendt pro-porsjonalt med variasjonene i svovelkonsentrasjonen i tilfør-selen som varierte fra ca. 32 til ca. 37%. Målte konsentrasjoner av fritt oksygen i røstegassen var vanligvis ca. 0,4-0,5%, generelt mindre enn 1 volum-% på tørrbasis.

EKSEMPEL 3

Man oppdaget også under drift av prøveanlegget med , nikkel-jernpyrrotitt-tilførselen at sjikttemperaturen måtte varieres med forandringer i luftfaktoren for å opprettholde jevn røstedrift. Dette fenomen var spesielt tydelig med forandringer i den nominelle luftfaktor omkring 1, og under disse betingelser fikk man betydelige variasjoner med hensyn til magnetittkonsentrasjonen i partiklene. Man fant således i et tilfelle f.eks. at en luftfaktor slik at det frie oksygen i røstegassen bare var 0,1%,' ga de kalsinerte partikler et innhold på fra 40-60% Fe304, mens de sjiktkalsinerte partikler ble regulert til en størrelse på 90% +65 Tyler mesh ved en sjikttemperatur på 1065°C, mens en tilsvarende tilførsel ved en høyere luftfaktor som ga 0,4% fritt oksygen i røstegassen så inneholdt de kalsinerte partikler bare 3% Fe-jO^ og for å opprettholde en sjiktkalsinert partikkelstørrelse på opp til 70% +65 Tyler mesh så måtte sjikttemperaturen holdes pa ca. 1100°C.

EKSEMPEL 4

Prøveundersøkelsene viste også at røstingen kunne prak-tiseres innenfor et visst område med hensyn til den frie rom-hastighet, men ikke overraskende så økte mengden av grovere partikler i selve sjiktet idet romhastigheten-økté noe som fremgår av den etterfølgende tabell.

EKSEMPLENE 5- 7

ff

- I tillegg til de nikkel-jernpyrrotittkpnsentrater som er angitt i de forannevnte eksempler, så ble en foretrukken utførelse av oppfinnelsen også anvendt i prøverøsteanlegget på røsting av nikkel-koppersulfidkonsentrater som inneholdt forskjellige mengder pentlanditt, chalkopyritt, pyrrotitt og pyritt. Viktige driftsdata og resultater som karakteriserer en 10-dagers driftsperiode for behandling av hver av disse konsentrater, er angitt i tabell 2.

Tabell-2: Data for drift av røsteren samt resultater for nikkel-

Sammenlignet med røstingen av pyrrotitt slik denne er beskrevet i, de foregående eksempler, fremgår det av tabell 2 at røstingen med disse Ni-Cu-konsentrater med relativt lavt jerninnhold, er karakterisert ved større tetthet på suspensjonen, lavere røstetemperatur, mer svovel i de kalsinerte partikler og mer oksygen og høyere støvbelastning i gassen etter syklonen. Alle disse forskjeller fra behandlingen av pyrrotitten skyldes antagelig den lavere jernkonsentrasjonen i tilførselen ay Ni-Cu-konsentratet, og følgelig dens lavere kaloriverdi. Ved at det uvikles mindre varme ved røstingen, skulle man vente at temperaturen er lavere, noe den også var, til tross for at man hadde noe høyere tetthet på suspensjonen, og denne lavere temperatur var i overensstemmelse både med den lavere røstegrad slik den ytret seg ved høyere svovelinnhold i de kalsinerte partikler og høyere innhold av fritt oksygen i gassen, foruten en.viss lavere agglomereringsgrad, i minst gjelder disse de•finere partikler, noe som angis ved høyere innhold av støv i gassen etter syklonbehandlingen-. Til tross for disse forskjeller var driften og resultatene bedre enn det man kunne forvente for tilsvarende utgangsmaterialer bearbeidet ved hjelp av eksisterende fremgangsmåter. EKSEMPEL 8 Røstingen av nikkel-jernpyrrotitt ifølge - foreliggende fremgangsmåte ble utvidet til en større skala enn det som er angitt i de tidligere eksempler. Man hadde en større røsteovn som var 12 meter høy fra bunnplaten til toppen av frirommet, og den del hvor man hadde-det fluidiserte sjiktet hadde en diameter på 8,5 meter, mens frirommet hadde en diameter på 11 meter. Det fluidiserte sjiktet var igjen 1,5-1,8 meter dypt, og driften og de" oppnådde resultater tilsvarte de man oppnådde i de forannevnte eksempler, bortsett fra selvfølgelig at de absolutte mengder og hastigheter var forskjellig.

Typiske driftsdata og resultater for denne enhet er vist i tabell 3.

v

I tillegg til de data som er angitt ovenfor, var det en viktig faktor at skjønt komprimert luft kunne tilføres det rør hvorigjennom suspensjonen ble tilført, så ble denne vanligvis til-es

ført røsteren uten hjelp av komprimert luft. Under slike betingels var dispersjonen av den tilførte suspensjonen idet den falt igjennc frirommet kun begrenset til det som oppsto fra fallet på ca. 10,2' meter ned mot turbulent oppstigende røstegass. Den gjenværende del og antagelig mesteparten av dispersjonen skjedde i selve sjikte men i ethvert tilfelle så skjedde hovedfordampningen i selve det fluidiserte sjikt, et trekk som synes å være meget viktig for å kur oppnå fordelene ifølge foreliggende oppfinnelse.

EKSEMPEL 9

For å vise anvendeligheten av sulfatutluting for eks-tråksjon av nikkel fra kalsinerte partikler fremstilt ved røs-ting av nikkel-jernpyrrotitt ifølge en foretrukken utførelse av foreliggende oppfinnelse, ble en mengde slike kalsinerte partikler som inneholdt 1,15 vekt-% Ni først malt til ca. 90% -325 Tyler mesh. De malte, kalsinerte partikler ble så blandet med 4 vekt-% natriumsulfat, deretter fuktet og opparbeidet til små kuler. Disse ble tørket, og ca. 10 g av de tørkede kulene ble plassert i et ildfast trau og sulfatert i en horisontal rørovn med en diameter på ca. 2,5 cm ved en temperatur på 680°C med SC>2 i luft ved en strømningshastighet på ca. 500 ml/min. i 3 timer. De sulfaterte kulene ble så utrørt i 250 ml vann ved romtemperatur i 1 time. De utlutede faste stoffer ble frafi.lt-' rert, vasket, tørket og veiet, og man fant ved analyse at de inneholdt 0,14 vekt-% Ni, noe som tilsvarer en nikkelekstraksjon på mer enn 88%.

EKSE MPEL 10

Tilsvarende nikkel-jernholdige kalsinerte partikler av den type som er angitt i eksempel 9, med en partikkelstørrelse på ca. 60% +65 Tyler mesh, ble underkastet en reduksjon-ammbhiakk-utlutingsbehandling for å bestemme graden av nikkelekstraksjon ved denne teknikk. En 10 g porsjon av de kalsinerte partikler ble plassert i et ildfast trau og redusert i en horisontal rør-ovn med en diameter på 5 cm og ved en temperatur på 860°C i en gass med ét H2/GC>2-forhold på 0,5 i 1 time. De reduserte faste stoffer ble så avkjølt under samme atmosfære og utrørt i 150 ml av en oppløsning som inneholdt ca. 80 g ammoniakk pr. liter og ca. 110 g/l av ammoniumkarbonat ved 70°C under et oksygenover-trykk. Utlutingen b^e fortsatt i 2 timer skjønt målinger av oksygenforbruk indikerte at all utluting i alt vesentlig skjedde i den første timen. Utlutingsresiduet inneholdt 0,13 vekt-% Ni, noe som tilsvarer en Ni-ekstraksjon på ca. 90%.

Det fremgår klart fra disse to eksempler at nikkel-jernpyrrotitt-kalsinerte partikler fremstilt ved foreliggende fremgangsmåte, lett kan bearbeides for utvinning av nikkel ved utluting, noe som står i motsetning til tidligere kjente fremgangsmåter.

r

EKSEMPEL 11

Agglomererende dødrøsting ifølge foreliggende oppfinne kan også med fordel anvendes på kopper-sulfidkonsentrater. Således <x>ble et chalkopyrittkonsentrat med følgende analyse i vekt-%: og en partikkelstørrelse på 78 1° -325 Tyler mesh, blandet med vann hvorved man fikk en suspensjon med en tetthet på ca. 80 % faste stoffer, og denne ble så tilført en fluidisert sjiktrøster. Resultatene av en røsting ved 900 og 970°C er angitt i tabell 4 nedenfor

Det fremgår tydelig at man fikk en betydelig og meget fordelaktig økning både med hensyn til partikkelstørrelsen på de

sjiktkalsinerte partikler samt en bedre innvinning ved høyere sjikt temperaturer, og dette indikerer tydelig de herskende agglomererend røstebetingelser.

Sjikttemperaturen var lavere enn det som er foretrukke for røsting av nikkel-koppersulfidkonsentratet (se eksemplene 5-7) og pyrrotittkonsentrat (se eksemplene 1-4 og 8), noe som skyldes det høyere forhold kopper/jern i chalkopyrittkonsentratet som senker sammensmeltningstemperaturen. Imidlertid er reaksjonsvarmer for røsting av chalkopyritt også lavere enn for pyrotitt", og ytterligere varme fra en eller annen kilde, f.eks. forvarmet fluidiserende gass, kan være nødvendig for å opprettholde temperaturer som er nødvendig for å få en agglomererende røsting av chalkopyritt-konsentrater, selv om temperaturen kan være lavere enn det som er nødvendig for pyrotitt og andre konsentrater.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte ved røsting av partikkelformet metallsulfid i en fluidisert sjiktreaktor inneholdende et sjikt av røstede kalsinerte partikler fluidisert ved hjelp av en gass inneholdende fritt oksygen og med et overliggende frirom, karakterisert ved at man. (1) tilfører en vandig suspensjon av metallsulfidpar-tikler fra en fri flåte over hvirvelsjiktet til overflaten av dette, som derved tilføres både vann og sulfid, (2) fordamper suspensjonsvannet i sjiktet og derved får dannet agglomerater av sulfidpartikler som blir dispergert i sjiktet idet fordampingen skjer,. (3) røster sulfidet og regulerer tilførselshastigheten av sulfid, vann og oksygenholdig gass'<1>'til sjiktet slik at man regulerer temperaturen både i dette og i reaktorens frirom slik at det skjer en smelting under røstingen og metallet røstes til sitt høyeste oksydasjonstrinn, hvorved man får dannet røstede, kalsinerte agglomerater med regulert størrelse og avrundet form, (4) utvinner kalsinerte agglomerater fra sjiktet og (5) utvinner svoveldioksydholdig gass fra frirommet sammen med medførte kalsinerte agglomerater som lett lar seg separere i sykloner, hvorved man får fremstilt en i alt vesentlig ren gass for etterfølgende svovelutvinning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den vandige suspensjon tilføres vertikalt gjennom frirommet og sentralt på overflaten av sjiktet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 2 der metallsulfidet er pyrotitt, karakterisert ved at man regulerer tilførselshastighet^ene for sulfid og gass inneholdende fritt oksygen i forhold til hverandre slik at frittQOksygen tilføres i en i alt vesentlig støkiometrisk mengde i forhold til det som ér nødvendig for å røste alt metallsulfid til svoveldioksyd og hematitt, hvorved man får fremstilt røstede kalsinerte agglomerater i alt vesentlig frie for svovel samt en svoveldioksydholdig gass som i alt vesentlig er fri for fritt oksygen.