WO2004024960A1 - Verfahren zur herstellung eines zinkhaltigen sinters als einsatzstoff für die thermische zinkgewinnung - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines zinkhaltigen sinters als einsatzstoff für die thermische zinkgewinnung Download PDF

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WO2004024960A1
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raw material
sintering
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Bruno Schwab
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Sudamin Mhd Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a zinc-containing sinter as a feedstock for thermal zinc extraction, in particular for zinc extraction according to the IS method, wherein at least one zinc-containing secondary raw material is sintered in a sintering process taking place in a sintering plant and the zinc-containing secondary is used for the production of the sinter - Raw material is essentially low in sulfur or free from sulfur.
  • the present invention relates to a sintering plant for producing a zinc-containing sinter and a plant for thermal zinc extraction.
  • the IS process is a thermal zinc extraction process in which metal production in a shaft furnace is comparable to a blast furnace.
  • Metallurgical plants that produce zinc using the IS process generally consist of the IS shaft furnace, a sintering plant and a sulfuric acid plant.
  • the sintering plant is used to agglomerate the zinc-containing ore concentrates - so-called primary raw materials - with the sulfur present in the primary raw materials serving as an energy source for the sintering process.
  • the sulfur contained in the primary raw materials burns, releasing sulfur dioxide. Since sulfur dioxide is a pollutant and the permissible sulfur dioxide emissions are subject to strict legal regulations, sulfur dioxide is converted to sulfuric acid in the sulfuric acid plant, usually using the contact process.
  • Secondary raw materials are not zinc-containing ore concentrates, but zinc-containing waste and residues that arise when processing zinc-containing materials.
  • Secondary raw materials include, for example, zinc-containing steelwork dusts, zinc ash, filter dusts, filter sludges or rolling oxides.
  • the joint sintering of secondary and primary raw materials is due to the different composition
  • these feedstocks are complex and sometimes not possible at all with high proportions of secondary raw materials.
  • the secondary raw material intended for sintering is added at least one sulfur-containing secondary energy source for sintering, that the sulfur portion of the secondary energy source is burned in the sintering process and that the energy requirement
  • the secondary energy carrier being essentially zinc-free and the calorific value of the secondary energy carrier being essentially determined by the sulfur portion of the secondary energy carrier.
  • the invention is based on the knowledge that, in contrast to zinc-containing primary raw materials, zinc-containing secondary raw materials contain lower sulfur concentrations and in some cases are even sulfur-free. If mixtures of zinc-containing secondary and primary raw materials are therefore used together
  • the sulfur content in the mixture is usually too low to cover the energy requirements of the sintering process from the combustion of the sulfur content of the primary raw material. Therefore, the joint sintering of zinc-containing primary and secondary raw materials or the permissible proportion of secondary raw materials in such mixtures is limited.
  • the proportion of zinc-containing secondary raw materials with lower calorific values compared to primary raw materials in the total rial of the sintering plant can be increased significantly.
  • a zinc-containing sintered material can even be made for the first time exclusively by sintering zinc-containing secondary raw materials, without the need to modify existing systems.
  • the process according to the invention is therefore of particular economic importance.
  • the sometimes very low sulfur content in zinc-containing secondary raw materials can lead to the sulfur dioxide concentration of the exhaust gases released during the sintering process being too low with high proportions of zinc-containing secondary raw materials to enable the sulfuric acid plant to operate economically.
  • the sulfur-containing secondary raw material added according to the invention to the sintering process thus fulfills a double function.
  • the combustion of the sulfur contained in the secondary energy carrier increases the sulfur dioxide concentration in the exhaust gas of the sintering process, so that the turnover of the reactions involved in the sulfuric acid production increases and the sulfuric acid plant can be operated more economically.
  • the addition of the sulfur-containing secondary energy source means that even with high concentrations of low-sulfur secondary raw materials, the modification of existing plants for thermal zinc extraction, in particular the modification of the sintering plant or the intended sulfuric acid or gas cleaning plant, is dispensed with are, the sulfur dioxide concentration in the exhaust gas of the sintering process depending on the added amount of sulfur-containing secondary energy source or its sulfur concentration is adjustable.
  • Elemental sulfur and / or a sulfidic compound, in particular a sulfidic ore, preferably pyrite, can preferably be used as the secondary energy source. It is the case that preferably a material is selected as the sulfur-containing secondary energy source, the purchase costs of which are low.
  • sulfur-containing waste products as a secondary energy source, preferably sulfur-containing waste products, is appropriate instead of pyrite or additionally petrochemical industry.
  • the costs incurred in the disposal of such products, which is usually provided for, can be booked as a credit when used as a secondary energy source in a process for thermal zinc extraction or in the sintering process and can contribute to increasing the economy of the overall process.
  • the sintering process is also possible for the sintering process to be supplied with at least one zinc-containing primary raw material, preferably a sulfidic zinc-containing ore, in addition to the secondary tube material ,
  • the quantitative ratio of secondary energy carrier to primary energy carrier or primary raw material in relation to the total amount used in the sintering process is therefore preferably determined as a function of the chemical energy or reaction enthalpy released during the combustion of the sulfur contained in the secondary raw material and / or in the primary raw material.
  • the energy fraction released during the combustion of the secondary energy carrier is sufficiently high to ensure the energy requirement of the sintering process or the temperatures required for sintering and, furthermore, the sulfur fraction in the secondary energy carrier is preferably so large that the sulfur dioxide concentration in the exhaust gas is sufficiently high to ensure economical operation of the sulfuric acid plant.
  • the energy requirement of the sintering process is preferably covered essentially solely by the energy released during the combustion of the sulfur portion of the secondary energy carrier.
  • the secondary energy source mainly contains sulfur as a combustible component.
  • other combustible components can also contribute to covering the energy requirement.
  • the sintering process as the energy source exclusively includes the secondary energy source and possibly the zinc-containing primary raw material.
  • the sulfur content of the secondary energy source and possibly the primary raw material is sufficiently high to cover the energy requirement of the sintering process or the share of the zinc-containing primary raw material in the total feed material for the production of the zinc-containing sinter is not too low. If the energy requirement of the sintering process cannot be met, it may be necessary to add one or more additional secondary energy sources to the sintering process in the necessary proportions.
  • each secondary energy source must be of such a nature or composition and / or lump size that a largely homogeneous mixing of the zinc-containing feedstocks with the secondary energy source is possible. If the secondary energy source is mixed uniformly with the zinc-containing secondary or primary raw material, a homogeneous temperature profile can be ensured over the feed material, which has a positive effect on the sintering process. Otherwise it can happen that the zinc-containing sinter produced has a different brittleness or the raw material does not sinter or sinters only badly during the sintering process.
  • the sulfur dioxide concentration in the exhaust gas released during the sintering process should preferably be between 4 and 7% by volume, preferably about 5.5% by volume.
  • the proportion of the secondary energy source to be added must be selected accordingly.
  • the amount to be added can be controlled or regulated by a corresponding measuring device in the exhaust gas.
  • sulfur dioxide concentrations of this level the operation of the sulfuric acid plant or the turnover of the reactions involved in the production of sulfuric acid is particularly high.
  • higher or lower sulfur dioxide concentrations are also possible in the exhaust gas of the sintering process, provided that the production of sulfuric acid from the exhaust gas containing sulfur dioxide is still feasible.
  • another form of sulfur recovery can also be provided, for example using suitable gas cleaning processes known from the prior art.
  • the composition and / or the proportion of the respective the zinc-containing primary raw materials added to the sintering process and / or the zinc-containing secondary raw materials is determined on the basis of the total amount used of the sintering process as a function of the iron content of the secondary energy source. It is basically the case that primary iron and / or secondary raw materials which have a correspondingly low iron content should preferably be used in the case of high iron contents of the secondary energy carrier. Of course, this also applies vice versa.
  • the zinc-containing secondary raw material is preferably added to the sintering process in such an amount that the proportion of the zinc-containing secondary raw material in the zinc-containing sinter is more than 50% by weight, preferably more than 90% by weight, and in particular 100% by weight ,
  • the proportion of the zinc-containing secondary raw material in the total amount used to produce the zinc-containing sinter of the sintering plants should be as high as possible in order to further increase the economy. It serves the same aim, moreover, that the zinc-containing secondary raw material is added to the sintering process in such an amount that the zinc content of the zinc-containing sintered material is more than 50% by weight, preferably more than 90% by weight and in particular 100% by weight.
  • -% is determined by the zinc content of the zinc-containing secondary raw material.
  • a process flow diagram for thermal zinc extraction according to the IS method is shown schematically in a corresponding device or IS smelter, with zinc-containing sinter 1 as a feedstock for the production of metallic zinc an oven 2, which according to the figure is a Shaft furnace acts, is added.
  • a zinc-containing secondary raw material 3 possibly a zinc-containing primary raw material 4 and a sulfur-containing secondary energy carrier 5 are sintered in a sintering process in a sintering plant 6, not shown in detail.
  • the secondary energy carrier 5 is a separate portion to be added to the sintering process, regardless of the secondary raw material and primary raw material.
  • the sulfur content burns during the sintering process.
  • the secondary energy carrier 5 is at least essentially zinc-free, the calorific value of the secondary energy carrier 5 preferably being determined solely by the sulfur content of the secondary energy carrier 5.
  • the term "secondary energy source" serves for clarification, since at least the sulfur portion of the primary raw material 4 is also burned as an energy source in the sintering process.
  • the zinc-containing primary raw material 4 can preferably be a sulfidic zinc-containing ore, while, for example, steelwork dust, zinc ash, filter dust, filter sludge or rolling oxides can be used as the zinc-containing secondary raw material 3.
  • Elemental sulfur and / or a sulfidic compound, in particular a sulfidic ore, preferably pyrite, can be used as the secondary energy carrier 5.
  • the selection of the secondary energy source 5 takes place from the point of view that, on the one hand, the energy requirement necessary for the sintering process is partially or even completely covered by the secondary energy source 5 and that, on the other hand, the nature or the lumpiness of the secondary energy source 5 is based on the Sintering of the input materials has a positive effect.
  • the secondary energy carrier 5 is used as bulk material, for example pyrite, sufficient comminution and homogeneous distribution between the zinc-containing raw materials 3, 4 and the secondary energy carrier 5 must be ensured in order to ensure a uniform temperature distribution in the feed material 3, 4, 5 intended for sintering ,
  • the sintering process takes place in a sintering plant 6, and as a result of the combustion of sulfur-containing constituents, the exhaust gas 7 of the sintering process has a sufficiently high sulfur dioxide concentration to be provided in a sulfuric acid plant 8 for the production of sulfuric acid 9.
  • a further reducing agent 10 for example coke, and possibly further zinc-containing feedstocks 11, for example used batteries, can be added to the furnace 2.
  • the other zinc-containing feedstocks 11 can in principle also be zinc-containing primary raw materials 4.
  • Zinc-containing dust 12 which can also be a zinc-containing secondary raw material 3, can additionally be blown into the furnace 2 via nozzles not shown in detail in the furnace 2.
  • the zinc process in the IS process takes place via the gas phase.
  • a product gas 13 containing zinc and lead is released, which is then cooled in a condenser 14.
  • the condensation temperature of lead-containing product gases 13 in the condenser 14 is approximately 500 ° C.
  • the uncondensed portion of the product gas 13 is fed as waste gas 18 to a gas cleaning system 19, with combustible flare gas 20 being fed to a flare, not shown in detail.
  • the cleaned product gas 13 is fed to the furnace 2 as a fuel gas 21 together with a combustion air stream 22.
  • an iron- and lead-containing slag stream 23 is discharged, which is separated into a lead-containing product stream 24 and a slag stream 25 by conventional separation processes.
  • the composition of the sinter 1 should be selected so that the slag 23 formed during the zinc extraction is self-running or flowable and there is no blocking by non-flowable slag 23 in the bottom region of the furnace 2.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines zinkhaltigen Sinters (1) als Einsatzstoff für die thermische Zinkgewinnung, insbesondere für die Zinkgewinnung nach dem IS­ Verfahren, wobei zur Herstellung des Sinters (1) wenigstens ein zinkhaltiger Se­ kundärrohstoff (3) in einem in einer Sinteranlage (6) ablaufenden Sinterprozeß gesintert wird und wobei der zinkhaltige Sekundärrohstoff (3) im wesentlichen schwefelarm bzw. schwefelfrei ist. Um den Anteil zinkhaltiger Sekundärroh­ stoffe (3) an der Gesamteinsatzmenge der zur Sinterung vorgesehenen Primär­ rohstoffe (4) und Sekundärrohstoffe (3) zu erhöhen, wobei der im Sinterprozeß entstandene Sinter (1) zur thermischen Zinkgewinnung eingesetzt wird, ist erfin­ dungsgemäß vorgesehen, dass dem zur Sinterung vorgesehenen Sekundärrohstoff (3) wenigstens ein schwefelhaltiger Sekundärenergieträger (5) zur Sinterung zu­ gegeben wird, daß der Schwefelanteil des Sekundärenergieträgers (5) im Sinter­ prozeß verbrannt wird und daß der Energiebedarf des Sinterprozesses zumindest zum Teil durch die bei der Verbrennung des Schwefelanteils des Se­ kundärenergieträgers (5) freigesetzte Energie gedeckt wird, wobei der Sekundär­ energieträger (5) im wesentlichen zinkfrei ist und wobei der Heizwert des Sekun­ därenergieträgers (5) im wesentlichen durch den Schwefelanteil des Sekun­ därenergieträgers (5) bestimmt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines zinkhaltigen Sinters als Einsatzstoff für die thermische Zinkgewinnung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zinkhaltigen Sinters als Einsatzstoff für die thermische Zinkgewinnung, insbesondere für die Zinkgewinnung nach dem IS-Verfahren, wobei zur Herstellung des Sinters wenigstens ein zinkhaltiger Sekundärrohstoff in einem in einer Sinteranlage ablaufenden Sinterprozeß gesintert wird und wobei der zinkhaltige Sekundär- rohstoff im wesentlichen schwefelarm oder schwefelfrei ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Sinteranlage zur Herstellung eines zinkhaltigen Sinters und eine Anlage zur thermischen Zinkgewinnung.
Bei dem IS-Verfahren handelt es sich um einen thermischen Zinkgewinnungs- prozeß, bei dem die Metallerzeugung in einem Schachtofen vergleichbar einem Hochofen abläuft. Hüttenwerke, die nach dem IS-Verfahren Zink produzieren, bestehen in der Regel aus dem IS-Schachtofen, einer Sinteranlage und einer Schwefelsäureanlage. Dabei dient die Sinteranlage zur Agglomeration der zinkhaltigen Erzkonzentrate - sogenannter Primärrohstoffe -, wobei der in den Primärrohstoffen vorhandene Schwefel als Energiequelle für den Sinterprozeß dient. Während des Sinterprozesses verbrennt der in den Primärrohstoffen enthaltene Schwefel unter Freisetzung von Schwefeldioxid. Da Schwefeldioxid ein Schadstoff ist und die zulässigen Schwefeldioxidemissionen einer strikten gesetzlichen Regelung unterliegen, wird Schwefeldioxid in der Schwefelsäureanlage zu Schwefelsäure umgesetzt, in der Regel nach dem Kontaktverfahren.
Zur Verringerung des Anteils an Primärrohstoffen ist man zum Teil dazu übergegangen, dem Ofen neben den Primärrohstoffen auch Sekundärrohstoffe zuzugeben. Bei den Sekundärrohstoffen handelt es sich nicht um zinkhaltige Erzkonzentrate, sondern um zinkhaltige, bei der Verarbeitung von zinkhaltigen Materialien anfallende Abfall- und Reststoffe. Zu den Sekundärrohstoffen zählen beispielsweise zinkhaltige Stahlwerkstäube, Zinkasche, Filterstäube, Filterschlämme oder Wälzoxide. Die gemeinsame Sinterung von Sekundär- und Primärrohstoffen ist aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzung dieser Einsatzstoffe jedoch aufwendig und zum Teil bei hohen Anteilen an Sekundärrohstoffen gar nicht möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs ge- 5 nannten Art zur Verfügung zu stellen, daß es ermöglicht, zinkhaltige Sekundärrohstoffe in größeren Anteilen gemeinsam mit zinkhaltigen Primärrohstoffen zu sintern, um den im Sinterprozeß entstehenden Sinter zur thermischen Zinkgewinnung einzusetzen.
10 Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist bei einem Verfahren mit den Oberbegriffsmerkmalen des Patentanspruchs 1 vorgesehen, daß dem zur Sinterung vorgesehenen Sekundärrohstoff wenigstens ein schwefelhaltiger Sekundärenergieträger zur Sinterung zugegeben wird, daß der Schwefelanteil des Sekun- därenergieträgers im Sinterprozeß verbrannt wird und daß der Energiebedarf
15 des Sinterprozesses zumindest zum Teil durch die bei der Verbrennung des Schwefelanteils des Sekundärenergieträgers freigesetzte Energie gedeckt wird, wobei der Sekundärenergieträger im wesentlichen zinkfrei ist und wobei der Heizwert des Sekundärenergieträgers im wesentlichen durch den Schwefelanteil des Sekundärenergieträgers bestimmt wird.
20
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß im Gegensatz zu zinkhaltigen Primärrohstoffen zinkhaltige Sekundärrohstoffe geringere Schwefelkonzentrationen enthalten und zum Teil sogar schwefelfrei sind. Werden daher Mischungen aus zinkhaltigen Sekundär- und Primärrohstoffen gemeinsam ge-
25. sintert, ist der in der Mischung enthaltene Schwefelgehalt in der Regel zu gering, um den Energiebedarf des Sinterprozesses aus der Verbrennung des Schwefelanteils des Primärrohstoffs zu decken. Daher ist die gemeinsame Sinterung von zinkhaltigen Primär- und Sekundärrohstoffen bzw. der zulässige Anteil von Sekundärrohstoffen in solchen Mischungen begrenzt. Hier setzt
30 nun die Erfindung an, wobei durch die Verbrennung des in einem dem Sinterprozeß zugegebenen sekundären Energieträger enthaltenen Schwefelanteils ein zusätzlicher Energiebetrag bereitgestellt wird, der zum Ausgleich des bei der Verbrennung schwefelarmer Sekundärrohstoffe entstehenden Energiedefizits im Sinterprozeß genutzt wird. Durch die Zugabe des schwefelhaltigen Se-
35 kundärenergieträgers kann der Anteil zinkhaltiger Sekundärrohstoffe mit im Vergleich zu Primärrohstoffen geringeren Heizwerten am Gesamteinsatzmate- rial der Sinteranlage deutlich erhöht werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann sogar erstmals ein zinkhaltiges Sintermaterial ausschließlich durch Sintern zinkhaltiger Sekundärrohstoffe erfolgen, ohne daß eine Modifikation bestehender Anlagen erforderlich ist. Vor dem Hintergrund der steigen- den, zum Wertstoffrecycling zuzuführenden zinkhaltigen Sekundärrohstoffmengen kommt dem erfindungsgemäßen Verfahren daher besondere wirtschaftliche Bedeutung zu.
Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß der zum Teil sehr geringe Schwefelgehalt in zinkhaltigen Sekundärrohstoffen dazu führen kann, daß die Schwefeldioxidkonzentration der bei dem Sinterprozeß freigesetzten Abgase bei hohen Anteilen zinkhaltiger Sekundärrohstoffe zu gering ist, um einen wirtschaftlichen Betrieb der Schwefelsäurenanlage zu ermöglichen. Der dem Sinterprozeß erfindungsgemäß zugegebene schwefelhaltige Sekundärrohstoff erfüllt so- mit eine Doppelfunktion. Neben der Bereitstellung von Energie für den Sinterprozeß wird durch die Verbrennung des in dem Sekundärenergieträger enthaltenen Schwefels die Schwefeldioxidkonzentration im Abgas des Sinterprozesses erhöht, so daß der Umsatz der an der Schwefelsäureerzeugung beteiligten Reaktionen zunimmt und die Schwefelsäureanlage wirtschaftlicher betrie- ben werden kann. Im Vergleich zur Herstellung eines zinkhaltigen Sinters allein aus Primärrohstoffen kann somit durch Zugabe des schwefelhaltigen Sekundärenergieträgers auch bei hohen Konzentrationen schwefelarmer Sekundärrohstoffe auf die Modifikation bestehender Anlagen zur thermischen Zinkgewinnung, insbesondere auf die Modifikation der Sinteranlage bzw. der vor- gesehenen Schwefelsäure- bzw. Gasreinigungsanlage verzichtet werden, wobei die Schwefeldioxidkonzentration im Abgas des Sinterprozesses in Abhängigkeit von der zugegebenen Menge des schwefelhaltigen Sekundärenergieträgers bzw. dessen Schwefelkonzentration einstellbar ist.
Vorzugsweise kann als Sekundärenergieträger elementarer Schwefel und/oder eine sulfidische Verbindung, insbesondere ein sulfidisches Erz, vorzugsweise Pyrit, eingesetzt werden. Dabei ist es so, daß als schwefelhaltiger Sekundärenergieträger vorzugsweise ein Material ausgewählt wird, dessen Bezugskosten gering sind. In diesem Zusammenhang bietet sich an der Stelle von Pyrit oder zusätzlich beispielsweise auch der Einsatz schwefelhaltiger Abfallprodukte als Sekundärenergieträger an, vorzugsweise schwefelhaltiger Abfallprodukte der petrochemischen Industrie. Die bei der üblicherweise vorgesehenen Entsorgung derartiger Produkte anfallenden Kosten können bei der Verwertung als Sekundärenergieträger in einem Prozeß zur thermischen Zinkgewinnung bzw. im Sinterprozeß als quasi Gutschrift verbucht werden und dazu beitragen, die Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens zu erhöhen.
Während es bei der Erfindung grundsätzlich möglich und auch bevorzugt ist, daß zur Herstellung des zinkhaltigen Sinters ausschließlich zinkhaltige Sekundärrohstoffe eingesetzt werden, ist es auch möglich, daß dem Sinterprozeß zu- sätzlich zum Sekundärrohrstoff wenigstens ein zinkhaltiger Primärrohstoff, vorzugsweise ein sulfidisches zinkhaltiges Erz, zugeführt wird.
Das Mengenverhältnis von Sekundärenergieträger zu Primärenergieträger bzw. Primärrohstoff an der Gesamteinsatzmenge des Sinterprozesses wird da- her vorzugsweise in Abhängigkeit von der bei der Verbrennung des im Sekundärrohstoff und/oder im Primärrohstoff enthaltenen Schwefels freigesetzten chemischen Energie bzw. Reaktionsenthalpie festgelegt. Darüber hinaus kommt es bei hohen Temperaturen selbstverständlich auch zur Verbrennung weiterer im Sekundärenergieträger enthaltener brennbarer Bestandteile, wo- raus ein zusätzlicher Energiebeitrag resultiert. Wesentlich dabei ist, daß der bei der Verbrennung des Sekundärenergieträgers freigesetzte Energieanteil ausreichend hoch ist, um den Energiebedarf des Sinterprozesses bzw. die zum Sintern erforderlichen Temperaturen sicherzustellen und darüber hinaus der Schwefelanteil im Sekundärenergieträger vorzugsweise so groß ist, daß die Schwefeldioxidkonzentration im Abgas ausreichend hoch ist, um einen wirtschaftlichen Betrieb der Schwefelsäureanlage sicherzustellen.
Vorzugsweise wird der Energiebedarf des Sinterprozesses im wesentlichen allein durch die bei der Verbrennung des Schwefelanteils des Sekundärener- gieträgers freigesetzte Energie gedeckt. Das bedeutet, daß der Sekundärenergieträger als brennbaren Bestandteil überwiegend Schwefel aufweist. Auch hier gilt natürlich wieder, daß neben den Schwefelanteilen auch andere brennbare Komponenten zur Deckung des Energiebedarfs beitragen können.
Weiter ist es von Vorteil, daß dem Sinterprozeß als Energieträger ausschließlich der Sekundärenergieträger und ggf. der zinkhaltige Primärrohstoff zuge- geben werden. Dies ist jedoch nur dann möglich, wenn der Schwefelanteil des Sekundärenergieträgers und ggf. des Primärrohstoffs ausreichend hoch ist, um den Energiebedarf des Sinterprozesses zu decken bzw. der Anteil des zinkhaltigen Primärrohstoffes am Gesamteinsatzmaterial zur Herstellung des zinkhal- tigen Sinters nicht zu gering ist. Falls der Energiebedarf des Sinterprozesses nicht gedeckt werden kann, ist es unter Umständen notwendig, einen oder mehrere weitere Sekundärenergieträger in den notwendigen Anteilen dem Sinterprozeß zuzugeben. In diesem Zusammenhang ist von Bedeutung, daß jeder Sekundärenergieträger von einer derartigen Beschaffenheit bzw. Zusammen- setzung und/oder Stückigkeit sein muß, daß eine weitgehend homogene Vermischung der zinkhaltigen Einsatzstoffe mit dem Sekundärenergieträger möglich ist. Bei einer gleichmäßigen Vermischung des Sekundärenergieträgers mit dem zinkhaltigen Sekundär- bzw. Primärrohstoff kann ein homogenes Temperaturprofil über dem Einsatzmaterial gewährleistet werden, was sich positiv auf den Sinterprozeß auswirkt. Anderenfalls kann es dazu kommen, daß der hergestellte zinkhaltige Sinter eine unterschiedliche Brüchigkeit aufweist bzw. der Rohstoff nicht oder nur schlecht während des Sinterprozesses versintert.
Die Schwefeldioxidkonzentration in dem während des Sinterprozesses freige- setzten Abgas sollte vorzugsweise zwischen 4 bis 7 Vol.-%, vorzugsweise ca. 5,5 Vol.-% betragen. Dementsprechend ist der Anteil des zuzugebenden Sekundärenergieträgers zu wählen. Durch eine entsprechende Meßeinrichtung im Abgas kann die zuzugebende Menge gesteuert oder geregelt werden. Bei Schwefeldioxidkonzentrationen dieser Höhe ist der Betrieb der Schwefelsäu- reanlage bzw. der Umsatz der bei der Schwefelsäureherstellung beteiligten Reaktionen besonders hoch. Es sind grundsätzlich jedoch auch höhere oder niedrigere Schwefel dioxidkonzentrationen im Abgas des Sinterprozesses möglich, insofern die Herstellung von Schwefelsäure aus dem schwefeldi- oxidhaltigen Abgas noch durchführbar ist. Grundsätzlich kann bei sehr gerin- gen Schwefelkonzentrationen im Abgas jedoch auch eine andere Form der Schwefelrückgewinnung vorgesehen werden, beispielsweise über geeignete aus dem Stand der Technik bekannte Gasreinigungsverfahren.
Um den Eisengehalt der bei der thermischen Zinkgewinnung aus dem zinkhal- tigen Sinter entstehenden Schlacke zu regulieren, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Zusammensetzung und/oder der Mengenanteil der jeweiligen dem Sinterprozeß zugebenen zinkhaltigen Primärrohstoffe und/oder der zinkhaltigen Sekundärrohstoffe anhand der Gesamteinsatzmenge des Sinterprozesses in Abhängigkeit von dem Eisengehalt des Sekundärenergieträgers festgelegt wird. Dabei ist es grundsätzlich so, daß bei hohen Eisengehalten des Se- kundärenergieträgers vorzugsweise Primär- und/oder Sekundärrohstoffe eingesetzt werden sollten, die einen entsprechend geringen Eisengehalt aufweisen. Dies gilt selbstverständlich auch umgekehrt.
Vorzugsweise wird der zinkhaltige Sekundärrohstoff dem Sinterprozeß in ei- ner solchen Menge zugegeben, daß der Mengenanteil des zinkhaltigen Sekundärrohstoffs an dem zinkhaltigen Sinter mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 90 Gew.-%, und insbesondere 100 Gew.-% beträgt. Grundsätzlich sollte der Anteil des zinkhaltigen Sekundärrohstoffes an der zur Herstellung des zinkhaltigen Sinters der Sinteranlagen zugeführten Gesamteinsatzmenge möglichst hoch sein, um die Wirtschaftlichkeit weiter zu steigern. Dem gleichen Ziel dient es im übrigen, daß der zinkhaltige Sekundärrohstoff dem Sinterprozeß in einer solchen Menge zugegeben wird, daß der Zinkgehalt des zinkhaltigen Sintermaterials zu mehr 50 Gew.-%, vorzugsweise zu mehr als 90 Gew.-% und insbesondere zu 100 Gew.-% durch den Zinkanteil des zink- haltigen Sekundärrohstoffes bestimmt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, wobei die einzige Figur eine sche- matische Darstellung einer Vorrichtung zur thermischen Zinkgewinnung nach dem IS-Verfahren unter Einsatz eines zinkhaltigen Sintermaterials bzw. Sinters zeigt.
In der Figur ist ein Verfahrensfließbild zur thermischen Zinkgewinnung nach dem IS-Verfahren in einer entsprechenden Vorrichtung bzw. IS-Hütte schematisch dargestellt, wobei zinkhaltiger Sinter 1 als Einsatzmaterial zur Erzeugung von metallischem Zink einem Ofen 2, bei dem es sich gemäß der Figur um einen Schachtofen handelt, zugegeben wird. Zur Herstellung des zinkhaltigen Sinters 1 wird ein zinkhaltiger Sekundärrohstoff 3, ggf. ein zinkhaltiger Primärrohstoff 4 und ein schwefelhaltiger Sekundärenergieträger 5 in einem Sinterprozeß in einer nicht im einzelnen dargestellten Sinteranlage 6 gesintert. Bei dem Sekundärenergieträger 5 handelt es sich um einen separaten, unabhängig vom Sekundärrohstoff und Primärrohrstoff dem Sinterprozeß zuzugebenden Anteil. Beim Sinterprozeß verbrennt der Schwefelanteil. des zinkhaltigen Sekundärenergieträgers 5, so daß der Energiebedarf des Sinterprozesses, zumindest aber der Energiebedarf zur Sinterung des Sekundärrohstoffes, durch die bei der Verbrennung des im Sekundärenergieträger 5 enthaltenen Schwefels gedeckt wird. Der Sekundärenergieträger 5 ist zumindest im wesentlichen zinkfrei, wobei der Heizwert des Sekundärenergieträgers 5 vorzugsweise allein durch den Schwefelanteil des Sekundärenergieträgers 5 fest- gelegt wird. Der Begriff "Sekundärenergieträger" dient zur Klarstellung, da zumindest der Schwefelanteil des Primärrohstoffes 4 ebenfalls als Energieträger im Sinterprozeß verbrannt wird.
Bei dem zinkhaltigen Primärrohstoff 4 kann es vorzugsweise um ein sulfidi- sches zinkhaltiges Erz handeln, während als zinkhaltige Sekundärrohstoffe 3 beispielsweise Stahlwerkstäube, Zinkaschen, Filterstäube, Filterschlämme o- der Wälzoxide eingesetzt werden können. Als Sekundärenergieträger 5 kann elementarer Schwefel und/oder eine sulfidische Verbindung, insbesondere ein sulfidisches Erz, vorzugsweise Pyrit, eingesetzt werden. Wesentlich dabei ist, daß die Auswahl des Sekundärenergieträger 5 unter den Gesichtspunkten erfolgt, daß zum einen der für den Sinterprozeß notwendige Energiebedarf teilweise oder sogar vollständig durch den Sekundärenergieträger 5 gedeckt wird und daß sich zum anderen die Beschaffenheit bzw. die Stückigkeit des Sekundärenergieträgers 5 auf die Versinterung der Einsatzstoffe positiv auswirkt. Wird der Sekundärenergieträger 5 als Schüttgut, beispielsweise Pyrit, eingesetzt, so muß eine ausreichende Zerkleinerung und homogene Verteilung zwischen den zinkhaltigen Rohstoffen 3, 4 und dem Sekundärenergieträger 5 gewährleistet sein, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung in dem zur Sinterung vorgesehenen Einsatzmaterial 3, 4, 5 sicherzustellen.
Der Sinterprozeß findet in einer Sinteranlage 6 statt, wobei infolge der Verbrennung schwefelhaltiger Bestandteile das Abgas 7 des Sinterprozesses eine ausreichend hohe Schwefeldioxidkonzentration aufweist, um in einer Schwefelsäureanlage 8 zur Herstellung von Schwefelsäure 9 vorgesehen zu werden. Gemäß der Figur ist weiter vorzusehen, daß dem Ofen 2 ein weiteres Reduktionsmittel 10, beispielsweise Koks, und ggf. weitere zinkhaltige Einsatzmaterialien 11, beispielsweise Altbatterien, zugegeben werden können. Bei den weiteren zinkhaltigen Einsatzmaterialien 11 kann es sich grundsätzlich auch um zinkhaltige Primärrohstoffe 4 handeln. Über nicht im einzelnen dargestellte Düsen kann in den Ofen 2 zusätzlich zinkhaltiger Staub 12, bei dem es sich ebenfalls um einen zinkhaltigen Sekundärrohstoff 3 handeln kann, in den Ofen 2 eingeblasen werden.
Im Gegensatz zu anderen metallurgischen Prozessen erfolgt beim IS-Verfahren die Zinkgewinnung über die Gasphase. Bei der thermischen Zinkgewinnung im Ofen 2 wird ein zink- und bleihaltiges Produktgas 13 freigesetzt, welches anschließend in einem Kondensator 14 gekühlt wird. Während das Produktgas 7 im Ofen 2 eine Temperatur von ca. 1.000 °C aufweist, liegt die Kondensationstemperatur bleihaltiger Produktgase 13 im Kondensator 14 bei ca. 500 °C. In einer Trenneinrichtung 15, die beispielsweise nach dem Kontaktverfahren oder ähnlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Trennverfahren zur Auftrennung von blei- und zinkhaltigen Gasen arbeitet, erfolgt die Auftrennung in einen Produktstrom 16 mit hohem Zinkgehalt einer Reinheit von bis zu größer als 99,995 % und in einen weiteren Produktstrom 17 mit hohem Bleigehalt.
Der nicht kondensierte Anteil des Produktgases 13 wird als Abgas 18 einer Gasreinigungsanlage 19 zugeführt, wobei brennbares Fackelgas 20 einer nicht im einzelnen dargestellten Fackel zugeführt wird. Nach der Gasreinigung wird das gereinigte Produktgas 13 als Brenngas 21 zusammen mit einem Verbrennungsluftstrom 22 dem Ofen 2 zugeführt.
Am Boden des Ofens 2 wird ein eisen- und bleihaltiger Schlackestrom 23 ab- geführt, der über übliche Trennverfahren in einen bleihaltigen Produktstrom 24 und in einen Schlackestrom 25 aufgetrennt wird. Die Zusammensetzung des Sinters 1 sollte so gewählt werden, daß die bei der Zinkgewinnung entstehende Schlacke 23 selbstgängig bzw. fließfähig ist und es zu keiner Blockierung durch nicht fließfähige Schlacke 23 im Bodenbereich des Ofens 2 kommt.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines zinkhaltigen Sinters (1) als Einsatzstoff für die thermische Zinkgewinnung, insbesondere für die Zinkgewinnung nach dem IS- Verfahren, wobei zur Herstellung des Sinters (1) wenigstens ein zinkhaltiger Sekundärrohstoff (3) in einem in einer Sinteranlage (6) ablaufenden Sinterprozeß gesintert wird und wobei der zinkhaltige Sekundärrohstoff (3) im wesentlichen schwefelarm bzw. schwefelfrei ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem zur Sinterung vorgesehenen Sekundärrohrstoff (3) wenigstens ein schwefelhaltiger Sekundärenergieträger (5) zur Sinterung zugegeben wird, daß der Schwefelanteil des Sekundärenergieträgers (5) im Sinterprozeß verbrannt wird und daß der Energiebedarf des Sinterprozesses zumindest zum Teil durch die bei der Verbrennung des Schwefelanteils des Sekundärenergieträgers (5) freigesetzte Energie gedeckt wird, wobei der Sekundärenergieträ- ger (5) im wesentlichen zinkfrei ist und wobei der Heizwert des Sekundärenergieträgers (5) im wesentlichen durch den Schwefelanteil des Sekundärenergieträgers (5) bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mengenanteil des Sekundärenergieträgers (5) an der Gesamteinsatzmenge des Sinterprozesses in Abhängigkeit von der bei der Verbrennung des Schwefelanteils des Sekundärenergieträgers (5) freigesetzten Energie festgelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sekun- därenergieträger (5) elementarer Schwefel und/oder eine sulfidische Verbindung, insbesondere ein sulfidisches Erz, vorzugsweise Pyrit, eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Sekundärenergieträger (5) ein schwefelhaltiges Abfallpro- dukt, vorzugsweise schwefelhaltige Abfallprodukte der petrochemischen Industrie, eingesetzt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sinterprozeß wenigstens ein zinkhaltiger Primärrohstoff (4), vorzugsweise ein sulfidisches zinkhaltiges Erz, zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mengenanteil des Sekundärenergieträgers (5) an der Gesamteinsatzmenge des Sinterprozesses in Abhängigkeit von der bei der Verbrennung des Schwefelanteils des Sekundärrohstoffs (5) und/oder des Primär- rohstoffes (4) freigesetzten Energie festgelegt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiebedarf des Sinterprozesses zumindest im wesentlichen durch die bei der Verbrennung des Schwefelanteils des Sekundärenergie- trägers (5) freigesetzte Energie gedeckt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sinterprozeß als Energieträger ausschließlich der Sekundärenergieträger (5) und ggf. der zinkhaltige Primärrohstoff (4) zugegeben wer- den.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der schwefelhaltige Sekundärenergieträger (5) in einer solchen Menge dem Sinterprozeß zugegeben wird, daß die Schwefeldioxidkonzentra- tion in einem Abgas (7) des Sinterprozesses zwischen 4 bis 7 Vol.-%, vorzugsweise ca. 5,5 Vol.-% beträgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das schwefeldioxidhaltige Abgas (7) des Sinterprozesses zur Schwefelsäureherstellung eingesetzt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung und/oder der Mengenanteil der dem Sinterprozeß zugeführten zinkhaltigen Primärrohstoffe (4) und/oder der zinkhal- tigen Sekundärrohstoffe (3) an der Gesamteinsatzmenge des Sinterprozesses in Abhängigkeit von dem Eisengehalt des Sekundärenergieträgers (5) ausgewählt bzw. festgelegt werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß der zinkhaltige Sekundärrohstoff (3) dem Sinteφrozeß in einer solchen Menge zugegeben wird, daß der Mengenanteil des zinkhaltigen Se- kundärrohstoffs (3) an dem zinkhaltigen Sinter (1) mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 90 Gew.-%, insbesondere 100 Gew.-% beträgt.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zinkhaltige Sekundärrohstoff (3) dem Sinteφrozeß in einer solchen Menge zugegeben wird, daß der Zinkgehalt des zinkhaltigen Sinters (1) zu mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise zu mehr als 90 Gew.-%, insbesondere zu 100 Gew.-% durch den Zinkanteil des zinkhaltigen Sekundärrohstoffes (3) bestimmt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Sekundärrohstoff (3) Stahlwerkstäube und/oder Zinkaschen und/oder Filterstäube und/oder Filterschlämme und/oder Wälzoxid eingesetzt werden.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Meßeinrichtung im Abgas (7) die dem Sinteφrozeß zugegebene Menge des Sekundärenergieträgers (5) in Abhängigkeit von der Schwefeldioxidkonzentration im Abgas (7) gesteuert oder geregelt wird und/oder daß die zugegebene Menge in Abhängigkeit von der Temperatur des Sinteφrozesses und/oder von der Temperaturverteilung in dem Einsatzmaterial des Sinteφrozesses gesteuert und/oder geregelt wird.
16. Sinteranlage (6) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorher- gehenden Verfahrensansprüche.
17. Anlage zur thermischen Zinkgewinnung, insbesondere zur Zinkgewinnung nach dem IS-Verfahren, mit wenigstens einer Sinteranlage (6) zur Herstellung eines zinkhaltigen Sinters (1) nach Anspruch 16.
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