DE1029842B

DE1029842B - Verfahren zur Anreicherung des Eisens und der Nichteisenschwermetalle aus Schwefeleisen und eisenoxydhaltigem Material

Info

Publication number: DE1029842B
Application number: DEA26289A
Authority: DE
Inventors: Sigurd Arthur Aannerud; Eigil Mostad
Original assignee: Pyror Ltd
Current assignee: Pyror Ltd
Priority date: 1956-01-02
Filing date: 1956-12-29
Publication date: 1958-05-14
Also published as: FR1163723A; GB800647A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Anreicherung des Eisens und der Nichteisenschwermetalle, die in Schwefelkiesen oder anderen eisensulfidhaltigen Erzen oder Konzentraten und eisenoxydhaltigeni Material enthalten sind.

Es wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß es durch Schmelzen von eisensulfidhaltigem Material, wie Schwefelkies oder anderen eisensulfidhaltigen Erzen oder Konzentraten, in Mischung mit eisenoxydhaltigeni Material in einem geschlossenen Ofen gelingt, den wesentlichen Inhalt von in dem einen oder beiden Materialien befindlicher Kieselsäure, Gangart usw. in der Form einer Schlacke zu entfernen, während der Hauptanteil des Eisens, teils als FeS, teils als FeO, mit den meisten, etwa in Form von Schwefelverbindungen im Material vorkommenden anderen Metallen zusammen in einen Stein eingeht, der sehr reaktiv und hervorragend geeignet ist, nach Abkühlung auf geeignete Temperatur und Zermahlung einer weiteren Aufbereitung durch Auslaugen, z. B. mit verdünnter Schwefelsäure, unterworfen zu werden.

Somit gehen etwa vorhandenes Kupfer und Kobalt in den Stein. Zink wird zum Teil auch in den Stein eingehen und zum Teil verdampfen, so daß dieses ebenso wie Schwefeldampf und entstehende gasförmige Schwefelverbindungen aus den Abgasen gewonnen werden kann.

Als eisenoxydhaltiges Material für den Zusatz zum Kies kann man zweckmäßig Fayalitschlacke oder andere von dem oxydierenden Kiesschmelzverfahren oder dem Kupferkonzentratabschmelzverfahren herrührende Schlacke anwenden, und es gelingt dadurch gleichzeitig, mit dem einleitenden Schritt der Aufbereitung von Kies und Kieskonzentrat den Gehalt dieser früher beinahe wertlosen Schlacken an wertvollen Bestandteilen weitgehend zu verwerten, da der Sauerstoffinhalt in höheren Oxyden der Schlacke mit Schwefel zu FeO reduziert wird, das als Bestandteil in den Stein eingeht und gemäß der Literatur mit Fe S bei 940° C und einem Fe O-Inhalt von etwa 42% eine eutektische Mischung bildet.

Die bei Anwendung von Schwefelkies auftretenden Reaktionen sind vermutlich im wesentlichen folgende:

FeS₂ ->- FeS + S
3 Fe₃O₄ + FeS -*- 10 FeO + SO₂
2 Fe₃O₄ + S ->- 6 FeO + SO₂
2 FeO + 3 S -h 2 FeS + SO₂

Wenn man statt des Schwefelkieses z. B. Magnetkies, Fe₇S₈, verarbeitet, so wird weniger FeO durch die obige Reaktion 2FeO + 3S -»- 2FeS +SO₂ in FeS umgewandelt.

Bei Anwendung von Orkla-Fayalitschlacke wird natürlich ein beträchtlicher Anteil des FeO, das in den Stein übergeht, aus dem Fayalit, 2FeO — SiO₂, und aus in Verfahren zur Anreicherung des Eisens
und der Nichteisenschwermetalle

aus Schwefeleisen und
eisenoxydhaltigeni Material

Anmelder:

Pyror Limited,
Hamilton, Bermuda (Brit. Westindien)

Vertreter: Dipl.-Ing. F. Busse, Patentanwalt,
Osnabrück, Moser Str. 20/24

Beanspruchte Priorität:
Norwegen vom 2. Januar 1956

Sigurd Arthur Aannerud und Eigil Mostad,

Thamshavn (Norwegen),
sind als Erfinder genannt worden

diesem enthaltenem Hedenbergit, CaO FeO—2SiO₂, herstammen.

Je nach Zusammensetzung des Ausgangsmaterials wird überhaupt das Mischungsverhältnis etwas verändert werden müssen, um das beste Ergebnis zu erzielen.

Für Orklakies und Orkla-Fayalitschlacke ist das Verhältnis 6: 5 als vorteilhaft gefunden worden.

Es hat sich herausgestellt, daß hierdurch gebildete Schlacke, die im wesentlichen aus Kieselsäure und etwas Eisen und etwaigen Erdalkalioxyden besteht, eine für das elektrische Schmelzen gut geeignete Leitfähigkeit besitzt, wenn dafür gesorgt wird, daß die Elektroden nicht in den gut leitenden Stein hineingelangen.

Aus den obenstehenden Reaktionen ersieht man, daß Schwefeldampf und SO₂ entwickelt werden. Hinzu kommt, daß bei Anwendung gewöhnlicher Graphitelektroden eine Reaktion der Elektrodenkohle mit dem Sauerstoff der Schlacke unter Bildung von CO eintreten wird, das sich wieder mit Schwefel zu COS und CS₂ verbindet, die ihrerseits mit SO₂ zu CO₂ und S reagieren können.

Zur Gewinnung von Schwefeldampf wird eine Zirkulation des Gases durch einen geeigneten Kühler aufrechterhalten, aber wegen der Bildung der obengenannten gasförmigen Schwefelverbindungen wird das Gasvolumen

«09 510/154

Claims

ständig wachsen, so daß man den Überschuß aus dem Der Verlauf des Schmelzverfahrens ist in der schema-

System entfernen muß. tischen Zeichnung veranschaulicht, in der 1 einen läng-

Dadurch wird sich nach und nach eine bestimmte liehen Ofen aus feuerfestem Material bezeichnet, wobei Zusammensetzung des-Zirkulationsgases bilden, das zu- die Elektroden 2 in üblicher Weise durch das Dach sätzlich zum Schwefeldampf im wesentlichen CO₈, CO, 5 hinunterragend angeordnet sind und mit Anordnungen COS und CS₂ enthalten wird, hierzu kommt etwaiges zur Abdichtung, Höheneinstellung, Anstückeln usw. H₂S als Folge der Feuchtigkeit in Kies und Schlacke, (nicht dargestellt) versehen sein können und die Besowie Stickstoff aus der Luft, die mit der Beschickung Schickung mit eisensulfidhaltigem und eisenoxydhaltigem zusammen hineinkommt. ,: Material von oben, wie durch die Speiserohre 3 ange-

Da diese Gasmischung" bei Zutritt von Sauerstoff i° deutet, erfolgt. Der Ofen hat für Schlacke einen oberen explosiv wird und große Zerstörungen verursachen kann, Abfluß 4 und für Stein einen unteren Abfluß 5 sowie wenn beispielsweise in einem Elektrofilter bei der Ent- gegebenenfalls auch einen besonderen Abfluß 6 zum fernung des Zinkstaubes eine Zündung eintritt, ist es Abstechen der Schmelze am Ofenboden. Der Ofen wird zweckmäßig, im ganzen System einen Überdruck auf- mittels der Elektroden 2 bis auf ungefähr 1400⁰C erhitzt, rechtzuerhalten. 15 wobei man den Stein 7 als Bodenschicht und die er-

Der Stein, den man als Hauptprodukt des Verfahrens wähnte Schlacke 8 als obere Schicht erhält, wobei dafür bekommt, kann z. B. mit verdünnter Schwefelsäure im Sorge zu tragen ist, daß die Elektroden 2 ständig ent-Gegenstrom ausgelaugt werden und auch sonst, wie in der sprechend tief in die Schlacke 8 hineinragen, um gedeutschen Patentschrift 815 108 für das dort beschriebene eignete Widerstands- und damit Temperaturverhältnisse Kalzinat angegeben, behandelt werden, d. h. durch 20 zu erhalten. Beschickung und Entnahme können elektrolytische Eisengewinnung aus der Eisensulfat- kontinuierlich erfolgen, so daß hauptsächlich konstante lösung, Rösten des Rückstandes mit Sauerstoff aus der Niveaus für die Schlackenoberfläche und für die Grenz-Elektrolyse und katalytische Schwefelherstellung aus fläche zwischen Schlacke und Stein erhalten werden. H₂S-I-SO₂. Es ergibt sich hierbei, daß sich das selektive Der abgelassene Stein kann nach entsprechender Ab-Auslaugen des Eisens aus dem Stein sehr weit, bis auf 25 kühlung und Zermahlung z. B. mit verdünnter Schwefel-95%, treiben läßt, und da außerdem der Rückstand säure ausgelaugt werden und auch im übrigen, wie oben praktisch von Kieselsäure und Gangart frei ist, wird in erwähnt, zwecks Gewinnung seiner einzelnen wertvollen diesem Fall die Behandlung des Rückstandes beträchtlich Bestandteile weiterverarbeitet werden, einfacher und erfordert weniger Sauerstoff, so daß mehr Das Schmelzen erfolgt unter einer Atmosphäre von

davon zur Verbrennung des H₂S übrig ist. Aus den 30 Gas, das durch einen Ventilator 9 umgewälzt wird und Schwefelverbindungen des Gases, das wie oben genannt durch eine Leitung 10 bei einer Temperatur von etwa der zirkulierenden Mischung entnommen wird, kann der 130° C in den Ofen eintritt. Von dem Gasaustritt 11 des Schwefelinhalt durch Verbrennung mit einer kon- Ofens strömt das Gas zu einem Elektrofilter 12 (Cottrelltrollierten Menge Luft bzw. Sauerstoff unter Heran- filter) durch eine Rohrleitung 13, die mit einer Förderziehung eines Katalysators leicht gewonnen werden; 35 schnecke 14 versehen ist, um Staub, der sich gegebenenfalls aber eine Katalyse für die Schwefelgewinnung aus falls an den Wänden absetzt, bis zum Boden des Filters der Laugenstufe benutzt wird, können diese Vorgänge zu fördern. Die Gase treten mit einer Temperatur von zweckmäßig kombiniert werden. etwa 500⁰C in den Boden des Filters ein, werden elektro-

AIs Beispiel für die Durchführung des Verfahrens sei statisch von dem Zinkstaub befreit, der am Boden ausdas Schmelzen von kupferhaltigem Orklakies mit Orkla- 40 getragen wird, und strömen aus dem oberen Ende des Fayalitschlacke genannt: Filters mit einer Temperatur von etwa 400⁰C durch die

Rohrleitung 15 zu einem Kühler 16, wo sie auf etwa 130⁰C abgekühlt werden, so daß der Schwefel auskondensiert wird, und kehren von dort zum Ventilator 45 zurück. Hinter dem Ventilator verzweigt sich die Gasleitung in eine Rückleitung 10, eine Abgasleitung 17 und eine Nebenschlußleitung 18, die unmittelbar in die Rohrleitung 13 einmündet. Diese Rohrleitungen sind mit je einem Ventil 19, 20 bzw. 21 versehen, von denen das 50 Ventil 20 so stark gedrosselt wird, daß ständig im ganzen System ein Überdruck erhalten wird; das Ventil 21 wird relativ zum Ventil 19 derart eingestellt, daß die Temperatur am Eingang des Filters auf dem erwünschten Wert von etwa 500⁰C gehalten wird. Etwaiger restlicher 55 Schwefel, der im Ventilator 9 auskondensiert wird, wird ,„_, „. , ^„„ , „,, , , mit dem flüssigen Schwefel zusammen aus dem Kühler 16

Aus 600 kg Kies und 500 kg Schlacke wurden etwa abgeführt
kg Stein erhalten. Die Differenz ist Schlacke und
verflüchtigte Schwefelgase und Zink.

Stein aus elektrischem Schlacke aus elektrischem Patentansprüche·

Schmelzvorgang Schmelzvorgang

61,5 % Fe 21 % Fe I_- Verfahren zur Anreicherung des Eisens und der

29,2 % S 53 % SiO₂ 65 Nichteisenschwermetalle, die in Schwefelkiesen oder

2,78% Cu 6 % CaO anderen eisensulfidhaltigen Erzen oder Konzentraten

2,0 % Zn 2,5 % MgO _un(i eisenoxydhaltigem Material enthalten sind,

0,13% Co . 0,02% Cu dadurch gekennzeichnet, daß das eisensulfidhaltige

0,5 % ungelöst 0 % Co Material in Mischung mit eisenoxydhaltigem Material

Rest hauptsächlich Sauerstoff 70 in einem geschlossenen Elektrodenofen unter Bildung

Kiesanalyse Fayalitschlackenanalyse etwa 38,0% Fe 42,0% Fe 41,6% S 2,8% S 2,1% Cu 33,0% SiO₂ 2,0% Zn 0,35% Cu 0,1% Co 1,9% Zn 10 bis 16% SiO₂ 0,04% Co Rest CaO, MgO 4,23% CaO 1,47% Al₂O₃ 0,44% MgO Rest Sauerstoff

einer Schlacke und eines Steines geschmolzen, während etwaiger abgetriebener Schwefel- und Zinkdampf aus den Abgasen gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als eisenoxydhaltiges Ausgangsmatenal eine durch oxydierendes Schmelzen von Schwefelkies oder Kieskonzentrat erhaltene Schlacke benutzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch oxydierendes Schmelzen von kupferhaltigem Kies erhaltene Fayalitschlacke benutzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzvorgang unter einer Atmosphäre von zirkulierendem Gas unter Überdruck durchgeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen