PL69320B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 20.XII.1973 M320 KI. 18a, 1/02 MKP C21b 1/02 Wspóltwórcy wynalazku: Alojzy Jagla, Stefan Zielinski, Alicja Holewik Wlasciciel patentu: Zaklady Cynkowe "Silesia" Przedsiebiorstwo Panstwowe, Katowice-Welnowiec (Polska) Sposób prazenia koncentratów siarczkowych rud zelaza 1 Przedmiotem wynalazku jest sposób prazenia koncentra¬ tów siarczkowych rud zelaza, zwlaszcza metoda fluidyzacji.Znany sposób prazenia koncentratów siarczkowych rud metali, w tym takze zelaza, polega na tym, ze koncentrat siarczkowej rudy zelaza miesza sie z iloscia okolo 1% wago¬ wym lub powyzej tej granicy szlamów zawierajacych siarczan zelazowy. Szlamy powstaja przez odzysk pylów z gazów prazalniczych w instalacjach odpylajacych gazy prazalnicze metoda mokra, na przyklad przed fabryka kwasu siarkowego albo w czasie przerobu gazów prazalniczych na kwas siarko¬ wy metoda nitrozowa.Nadmiar zawierajacy szlamy nadaje sie lejem zasypowym do warstwy gestej pieca fluidyzacyjnego, w której utrzymuje sie temperature w granicach okolo 980° C, przy czym w celu szybszego obnizenia wzrastajacej temperatury w warstwie fluidalnej do koncentratu siarczkowej rudy zelaza, kierowa¬ nej do pieca fluidyzacyjnego dodaje sie porcjami szlamy, zawierajace glównie siarczan zelazowy.W warstwie fluidalnej siarczki metali utleniaja sie wydzie¬ lajac znaczne ilosci ciepla, a glównie siarczan zelazowy roz¬ klada sie juz w temperaturze ok. 560°C na tlenek zelaza i trójtlenek siarki, przy czym trójtlenek siarki rozklada sie z kolei na dwutlenek siarki i tlen. Tlen powstaly w postaci atomowej z rozkladu siarczanu zelazowego jest bardzo aktywny i przyspiesza proces utlenienia siarczków metali z tym, ze nie powoduje podwyzszenia temperatury w wars¬ twie fluidalnej, poniewaz reakcja rozkladu siarczanu zelazo¬ wego jest silnie endotermiczna.Rozklad na przyklad siarczanu cynku zachodzi w tem¬ peraturze okolo 850°C. Siarczan zelaza oraz cynku moze 20 30 równiez w temperaturze wysokiej, w warstwie fluidalnej, wstapic w reakcje z siarczkiem zelaza lub cynku i w efekcie otrzymuje sie tlenek zelaza lub cynku i dwutlenek siarki.Niedogodnoscia tego sposobu przy prazeniu koncentra¬ tów rud siarczkowych zelaza jest glównie fakt, ze koncentrat siarczkowej rudy zelaza mieszany ze szlamem zawierajacym siarczan zelaza nie powoduje skutecznego zmniejszenia tem¬ peratury w calej warstwie fluidalnej. Nie osiaga sie tego tak¬ ze, gdy kieruje sie szlamy porcjami, zawierajace glównie siar¬ czan zelaza, do pieca fluidyzacyjnego. W efekcie miejscowego podwyzszenia temperatury w warstwie fluidalnej tworza sie spieki, które utrudniaja proces prazenia i powoduja koniecz¬ nosc zatrzymania pieca fluidyzacyjnego.Znany inny sposób prazenia koncentratów siarczkowych rud zelaza metoda fluidyzacji polega na tym, ze lejem zasypo¬ wym do pieca fluidyzacyjnego do warstwy fluidalnej kieruje sie mieszanke wsadowa zawierajaca dodatek w ilosci 10% wagowych wypalków pirytowych i poddaje sie prazeniu w temperaturze do 950°C. W piecu fluidyzacyjnym wwypal- ki pirytowe nie biora w zasadzie udzialu w procesie prazenia tylko odbieraja cieplo z warstwy gestej,obnizajacym tym samym temperature tej warstwy.Niedogodnoscia tego sposobu jest czeste spiekanie sie w calej masie warstwy fluidalnej, która osiada na trzonie pie¬ ca fluidyzacyjnego. Usuwanie spieczonej warstwy jest praco¬ chlonne i powoduje postoje pieca fluidyzacyjnego. Ta nie¬ dogodnosc jest powodowana faktem ograniczonej szybkosci dyfuzji tlenu przez warstwe tlenków zelaza do siarczku zela¬ zowego oraz tym samym mozliwoscia tworzenia sie fajalitu w przypadku zawartosci Si02 z uwagi na znaczna zawartosc 69 3203 69320 4 tlenku zelazowego w prazonym materiale. W spieczonym bowiem materiale zawartosc siarczku zelazawego i tlenku zelazawego jest co najmnjej kilkakrotnie wieksza, niz w sypkich wypalkach pirytowych. Proces spiekania naste¬ puje intensywnie juz w temperaturze 850° C, chociaz tem¬ peratura topienia siarczku zelazawego FeS wynosi 1170° C.Skutecznie spiekaniu nie przeciwdziala dodawanie do mie¬ szanki wsadowej okolo 15% wagowych gliny, ponad 5% wa¬ gowych tlenku magnezowego lub zuzla kotlowego w ilosci ponad 10% wagowych oraz prazenie nawet metoda wielo¬ warstwowej fluidyzacji.Celem wynalazku jest usuniecie wyzej wymienionych wad i niedogodnosci w procesie prazenia koncentratów siarczko¬ wych rud zelaza, zwlaszcza pirytów i markazytów.Aby osiagnac ten cel, wytyczono sobie zadanie opracowa¬ nia sposobu prazenia koncentratów siarczkowych rud zelaza, umozliwiajacego eliminacje spiekania sie wytwarzajacej sie prazonld oraz poprawe odzysku siarki • Cel ten zostal osiagniety dzieki temu, ze szlamy zawie¬ rajace siarczany zelaza, wytracone w fabryce kwasu siarkowe¬ go przerabiajacej na kwas siarkowy gazy prazalnicze, pocho¬ dzace z prazenia koncentratów rud siarczkowych zelaza, oraz najkorzystniej jeszcze nie ochlodzone pyly, odzyskane z ga¬ zów prazalniczych, wydobywajacych sie z pieca fluidyzacyj¬ nego w czasie prazenia koncentratów rud siarczkowych zela¬ za w stosunku wagowym szlamów do pylów równym jak 1 :1-50 najkorzystniej wspólnie miesza sie albo grudkuje zna¬ nym sposobem za pomoca roztworu odpadowego z fabryki kwasu siarkowego* Nastepnie uzyskana mieszanka lub granulki szlamów i py¬ lów w ilosci co najmniej 2% wagowych w stosunku do calego wsadu oddzielnie lub po zmieszaniu z koncentratem siarczko¬ wej rudy zelaza kieruje sie do pieca fluidyzacyjnego i prazy sie w temperaturze najdogodniej od 850 do 950°C. W calej mieszance wsadowej kierowanej do gestej warstwy pieca fluidyzacyjnego utrzymuje sie do 10% wagowych wilgoci.Sposób prazenia koncentratów siarczkowych rud zelaza, zwlaszcza pirytów i markazytów nieoczekiwanie dosc sku¬ tecznie eliminuje spiekanie warstwy fluidalnej i umozliwia jednoczesnie znaczna poprawe odzysku siarki, z koncentra¬ tów siarczkowych rud zelaza, dzieki skuteczniejszemu od¬ pedzeniu siarki z koncentratów rud i ze szlamów zawieraja¬ cych siarczany zelaza, które wytracane sa w fabrykach kwasu siarkowego przerabiajace na kwas siarkowy gazy prazalnicze, pochodzace z prazenia koncentratów rud siarczkowych zela¬ za.Powoduje to mozliwosc uzyskania wypalków pirytowych o zawartosci siarki nawe4 ponizej 0,5% wagowych siarki zw* aszcza w przypadku, gdy material wsadowy nie zawiera w swoim skladzie wapnia. Ten efekt osiaga sie przez rozklad siarczanów metali w calej masie warstwy fluidalnej, który powoduje zwiekszenie porowatosci poszczególnych ziarn prazonego materialu.Sposób prazenia siarczkowych koncentratów rud zelaza wedlug wynalazku polega na tym, ze dwie czesci wagowe szlamu zawierajacego siarczany zelaza wytracone w fabryce kwasu siarkowego przerabiajacej na kwas siarkowy gazy pra¬ zalnicze, pochodzace z prazenia koncentratów rud siarko¬ wych zelaza oraz cztery czesci wagowe pylów odzyskiwa¬ nych z gazów prazalniczych wydobywajacych sie z pieca fluidyzacyjnego w czasie prazenia koncentratów siarczko¬ wych rud zelaza namiaru miesza sie i nastepnie podd.ije sie granulacji w granulatorach talerzowych lub bebnowych.Proces granulacji prowadzi sie w sposób ciagly dodajac roztworu zraszajacego w ilosci do 10% wagowych w SLOSunku do calego zgranulowanego materialu. Roztwór zraszajacy stanowi najkorzystniej roztwór odpadowy z fabryki kwasu siarkowego. W wyniku obrotu granulatom poszczególne drob¬ ne ziarna pylów i szlamów ulegaja zlepieniu na wieksze zes- s poly. Przez wprowadzenie do pylów szlamów, zawierajacych rozpuszczalne w wodzie siarczany metali czy tez siarczany metali zawarte w samych pylach oraz dodawane z roztworem zraszajacym stanowia material wiazacy poszczególne ziarna pylów. Proces grudkowania prowadzi sie az do osiagniecia granulek do 10 mm, po czym uzyskany/granulat suszy sie w temperaturze od 150 do 180° C i z kolei przesiewa sie, a wieksze ziarna rozdrabnia sie. Nastepnie uzyskane granulki w ilosci co najmniej 2% wagowych miesza sie z koncentratem siarczkowej rudy zelaza przy jednoczesnym utrzymaniu wilgoci do 10% wagowych H,0w calej mieszance wsadowej i z kolei kieruje sie mieszanke wsadowa, zawierajaca srednio okolo 40% wagowych siarki lejem zasypowym do pieca fluidyzacyjnego do warstwy fluidalnej, gestej, w której ma¬ terial zostaje zawieszony, poniewaz przez warstwe przeply¬ wa od dolu dyszami do góry strumien powietrza lub po¬ wietrza wzbogaconego w tlen. W warstwie fluidalnej utrzy¬ muje sie temperature okolo 900° C.Proces prazenia siarczków zelaza sklada sie z kilku reak¬ cji. W warunkach panujacych w piecu fluidalnym zachodzi reakcja posrednia rozkladu termicznego pirytu: 2 FeS, ¦ 2 FeS + S, Para siarki wydzielajaca sie podczas prazenia spala sie na dwutlenek siarki zgodnie z równaniem: 2S + 20, * 2SOa Powyzsze reakcje zachodza praktycznie w temperaturze do685°C.Po wydzieleniu sie siarki material staje sie czesciowo po¬ rowaty, co ulatwia dalsze wyprazenie Prazenie siarczku zela¬ zowego mozna przedstawic równaniem sumarycznym: 4 FeS+ 70, -2 Fe, O, +4 SO, albo 3 FeS + 50, » Fe,04 + 3SO, Jako produkty prazenia siarczków zelaza uzyskuje sie zapylony gaz prazalniczy zawierajacy dwutlenek siarki w ilosci do 10% wagowych SO, lub powyzej tej granicy oraz pewne ilosci trójtlenku siarki i wypalki pirytowe, w których sklad wchodza tlenek zelazowy i zelazowo-zelazawy. Tlenek zelazowy tworzy sie wówczas, gdy temperatura przekroczy 800°C i utrzymuje sie atmosfere silnie utleniajaca. Tlenek zelazowo-zelazawy tworzy sie natomiast w temperaturze po¬ wyzej 800°C w obecnosci SOt oraz stosunkowo duzej za¬ wartosci nie wyprazonego siarczku zelaza.W warstwie fluidalnej utrzymuje sie jednak temperature do 900° C przez dysocjacje siarczanów zelaza, miedzi i cynku.Rozklad siarczanu zelaza na przyklad FeS04 nastepuje juz w temperaturze 560°C na FeO i S03, przy czym w warstwie fluidalnej nastepuje dalsze utlenienie tlenku zelaza i rozklad S03 na SO, i tlen w postaci atomowej. Przez wytworzenie tlenu w postaci atomowej proces u tu tle niania siarczków zela¬ za przyspiesza sie znacznie, nie powodujac jednoczesnie pod¬ wyzszenia temperatury w warstwie fluidalnej, poniewaz roz¬ klad siarczanów stanowi reakcje endotermiczna.Weglany metali w procesie prazenia dysocjuja na dwutle¬ nek wegla i tlenki metali, które nastepnie tworza odpowied¬ nie siarczany w przypadku obnizenia temperatury warstwy fluid ilnej.( Zapylone gazy praza! licze usuwa sie z pieca fluidyzacyj¬ nego otworami odciagowymi, a wypalki pirytowe, prazonke, odbiera sie przez próg pieca fluidyzacyjnego i kieiuje sie do dalszej przeróbki badz to do aglomeracji w celu ich przerobu na surówke w wielkim piecu, badzdo innych celów metalur¬ gicznych albo do znanych procesów chemicznych. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 69 320 6 Ilosc pylu w gazach prazalniczych waha sie w szerokich granicach w stosunku do wypalków, prazonki, uzyskiwanych z progu pieca fluidyzacyjnego i zalezy glównie od granulacji koncentratu siarczkowej rudy zelaza poddawanemu prazeniu.Ilosc pylu w gazach prazalniczych wynosi do 50% wago¬ wych lub powyzej tej granicy w stosunku do calego wsadu poddawanego prazeniu. Gazy prazalnicze najkorzystniej po wyjsciu z pieca fluidyzacyjnego kieruje sie do kotla utyliza¬ cyjnego, gdzie nastepuje wytracenie z nich czesci pylów oraz obnizenie temperatury samych gazów prazalniczych. Uklad cyrkulacyjny kotla utylizacyjnego polaczony jest przewaznie a kesonami wodnymi w ksztalcie litery "U", zainstalowa¬ nymi w warstwie fluidalnej. W miare obnizenia sie tempera¬ tury gazów tlenki zelaza i innych metali zawarte w pylach tworza siarczany zelaza i innych metalLPo wyjsciu z kotla utylizacyjnego gazy prazalnicze kieruje sie z kolei do eiektro- flltra i nastepnie do fabryki kwasu siarkowego. Odzyskane pyly z gazów prazalniczych oraz uzyskane szlamy w fabryce kwasu siarkowego zawraca sie wraz z koncentratem siarczko¬ wej rudy zelaza do pieca fluidyzacyjnego.W ramach wynalazku mozliwe sa równiez odmiany stoso¬ wanych sposobów prazenia koncentratów siarczkowych rud zelaza. Przykladowo do wsadu kierowanego do warstwy fluidalnej dodaje sie siarczan wapna lub inne siarczany oraz piryt weglowy zawierajacy okolo 10% wagowych wegla.Zmienia sie wówczas temperature prazenia, utrzymujac ja w granicach okolo 1200°C w warstwie fluidalnej. Do pieca fluidyzacyjnego kieruje sie oddzielnie porcjami materialy wsadowe, zawierajace siarczany metali. Proces prazenia ma¬ terialów wsadowych mozna prowadzic metoda wielowars¬ twowej fluidyzacji i kierowac . do poszczególnych warstw rózne ilosci materialów, zawierajacych siarczany metalu lub nadawac zawierowanie w warstwie rzadkiej lub gestej pieca fluidazycyjnego.Sposób prazenia koncentratów siarczkowych rud zelaza wedlug wynalazku moze byc zastosowany do prazenia siarcz¬ ków innych metali oraz keku uzyskiwanego przy rafinacji koncentratu rudy siarki. Sposób prazenia wedlug wynalazku mozna takze zastosowac przy prazeniu siarczków metali w innych piecach prazalniczych. PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe Sposób prazenia koncentratów siarczkowych rud zelaza, w którym uzyskane szlamy zawierajace siarczany zelaza mie¬ sza sie z koncentratem siarczkowej rudy zelaza, a powstala mieszanke nadaje sie do warstwy gestej pieca flluidyzacyj- nego i prazy w atmosferze utleniajacej znamienny tym, ze szlamy zawierajace siarczany zelaza, pochodzace z prazenia koncentratów rud siarczkowych zelaza, oraz najkorzystniej jeszcze nieochlodzone pyly, odzyskane z gazów prazalni¬ czych wydobywajacych sie z pieca fluidyzacyjnego w czasie prazenia koncentratów rud siarczkowych zelaza w stosunku wagowym szlamów do pylów równym jak 1 : 1^50, najko¬ rzystniej wspólnie miesza sie albo grudkuje sie znanym spo¬ sobem za pomoca roztworu odpadowego kwasu siarkowego, po czym uzyskana mieszanke lub granulki najkorzystniej miesza sie z koncentratem siarczkowej rudy zelaza, przy czym dodatek do koncentratów szlamów i pylów wynosi co najmniej 2% wagowych w stosunku do calej masy wsadu, przy jednoczesnym utrzymaniu w mieszance wsadowej do 10% wagowych H} O, po czym cala mieszanke wsadowa kie¬ ruje sie do pieca fluidyzacyjnego i prazy sie w temperaturze najdogodniej od 850 do 950°c. 10 15 20 25 PL PL