DE2621969A1 - ROLLING PROCESS FOR THE FLUIDIFICATION OF ZINC AND LEAD FROM FERROUS-BASED MATERIALS - Google Patents
ROLLING PROCESS FOR THE FLUIDIFICATION OF ZINC AND LEAD FROM FERROUS-BASED MATERIALSInfo
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Description
METALLGESELLSCHAFT Frankfurt/M., 20. April 1976 Aktiengesellschaft Sehr/HGa 2621383METALLGESELLSCHAFT Frankfurt / M., April 20, 1976 Aktiengesellschaft Sehr / HGa 2621383
6000 Frankfurt/M. -6000 Frankfurt / M. -
prov. Nr. 7910 LCprov. No. 7910 LC
Wälzverfahren zur Verflüchtigung von Zink und Blei aus eisenoxydhaltigen MaterialienWaelz process for the volatilization of zinc and lead from materials containing iron oxide
Die Erfindung betrifft ein Wälzverfahren zur Verflüchtigung von Zink und Blei aus eisenhaltigen und oxydhaltigen Materialien in einem geneigten Drehrohrofen, wobei das Material zusammen mit festem kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel dem Drehrohrofen an seinem oberen Ende aufgegeben wird, die Reduktion und Verflüchtigung unterhalb des Erweichungspunktes der Beschickung erfolgt, metallisches Eisen enthaltendes Gut aus dem unteren Ende des Drehrohrofens ausgetragen wird, der zur Verbrennung notwendige gasförmige Sauerstoff in das untere Ende des Drehrohrofens eingesaugt wird und die Abgase aus dem oberen Ende abgesaugt werden.The invention relates to a rolling process for volatilizing zinc and lead from ferrous and oxide-containing materials in an inclined rotary kiln, the material together with solid carbonaceous reducing agent in the rotary kiln is abandoned at its top, the reduction and volatilization below the softening point of the feed takes place, metallic iron-containing material is discharged from the lower end of the rotary kiln, which is to be burned necessary gaseous oxygen is sucked into the lower end of the rotary kiln and the exhaust gases from the upper end be sucked off.
Das Wälzverfahren dient zur Verarbeitung von Rohstoffen, die verflüchtigungsfähige Metalle bzw. Metallverbindungen enthalten. Es wird insbesondere zur reduzierenden Verflüchtigung von Zink und Blei aus verhältnismäßig metallarmen Vorstoffen, wie z.B. entsprechenden Erzen, Zwischenprodukten, Bleischachtofenschlacken, Räumaschen usw. angewandt. Reaktionsaggregat ist der geneigt gelagerte, kontinuierlich betriebene Drehrohrofen. Als Reduktionsmittel dient normalerweise Koksgrus, der mit der Beschickung aufgegeben wird. Die erforderliche Verbrennungsluft wird in dem Drehrohrofen vom Austragsende eingesaugt. Die Abgase verlassen den Ofen durch das Beschickungsende. Innerhalb der Beschickung laufen zwei Reaktionen in Abhängigkeit voneinander ab: Die Reduktion von z.B. ZinkoxidThe rolling process is used to process raw materials that contain volatile metals or metal compounds. It is used in particular to reduce the volatilization of zinc and lead from raw materials that are relatively low in metal, such as corresponding ores, intermediate products, lead shaft furnace slag, clearing ashes, etc. are used. Reaction unit is the inclined, continuously operated rotary kiln. Coke breeze, the is abandoned with the loading. The required combustion air is sucked into the rotary kiln from the discharge end. The exhaust gases exit the furnace through the loading end. Two reactions take place within the feed Dependence on each other: The reduction of e.g. zinc oxide
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— 2e —- 2e -
H 262196S H 262196S
mittels Kohlenmonoxidby means of carbon monoxide
ZnO + CO = Zn + CO2 ZnO + CO = Zn + CO 2
und die Umsetzung des gebildeten Kohlendioxides nach der Boudouard-Reaktionand the conversion of the carbon dioxide formed according to the Boudouard reaction
CO2 + C = 2 CO,CO 2 + C = 2 CO,
wodurch erneut CO für die Reduktion gebildet wird. Ein Teil des gebildeten CO und des oberhalb seines Siedepunktes anfallende Zink treten in den über der Beschickung liegenden freien Ofenraum ein und werden dort verbrannt. Das dabei gebildete staubförmige Zinkoxid wird mittels Abgasentstaubung gewonnen.whereby CO is formed again for the reduction. Part of the CO formed and the amount above its boiling point Zinc enter the free furnace space above the loading and are burned there. The thereby formed Dusty zinc oxide is removed by means of exhaust gas dedusting won.
In den Rohstoffen enthaltende Eisenoxide werden ebenfalls reduziert. Das Eisen liegt weitgehend in metallischer Form im Ofenaustragsgut vor. Im Gegensatz zu dem Renn-Wälzverfahren, bei dem in der Schlußzone des Drehrohrofens im teigigen Zustand gearbeitet wird und das metallische Eisen sich zu den sog. Luppen verbindet, liegt das metallische Eisen beim Wälzverfahren in feinverteilter Form im Austragsgut vor. Dieses kann bei ausreichend hohen Eisengehalten bei der Roheisen- und Stahlerzeugung eingesetzt werden.Iron oxides contained in the raw materials are also used reduced. The iron is largely in metallic form in the furnace discharge material. In contrast to the racing rolling process, in which the doughy state is used in the final zone of the rotary kiln and the metallic iron closes connects the so-called lobes, the metallic iron is in finely divided form in the discharge material during the rolling process. If the iron content is sufficiently high, this can be used in pig iron and steel production.
Es ist bekannt, daß für das Wälzverfahren als Reduktionsmittel Koksgrus und Anthrazite geeignet sind, während Schwelkoks oder Holzkohlen ungeeignet sind (Lueger: Lexikon der Technik, Band 5, Lexikon der Hüttentechnik, Deutsche Verlags-Anstalt Stuttgart, 1963, S. 708). Dies wird auch bestätigt in "Neue Hütte", 16. Jahrgang, Heft 8, August 1971, S. 459 in Tabelle 2, da alle aufgeführten Wälzanlagen Koks oder Anthrazit als Reduktionsmittel einsetzen, falls nicht schon in der eingesetzten Raumasche genügend Kohlenstoff vorhanden ist. Auch aus "Metall und Erz", 41. Jahrgang, 1944, Heft 3/4, S. 29 ist es bekannt, daß als geeignetes Zuschlagmaterial nur Koks in Frage kommt, und daß gewöhnliche Fein—It is known that coke breeze and anthracite are suitable as reducing agents for the Waelz process, while smoldering coke is used or charcoal is unsuitable (Lueger: Lexikon der Technik, Volume 5, Lexikon der Hüttentechnik, Deutsche Verlags-Anstalt Stuttgart, 1963, p. 708). This is also confirmed in "Neue Hütte", Volume 16, Issue 8, August 1971, p. 459 in Table 2, since all rolling systems listed are coke or use anthracite as a reducing agent, if there is not enough carbon in the space ash used is available. Also from "Metall und Erz", 41st year, 1944, issue 3/4, p. 29, it is known that as a suitable aggregate material only coke comes into question, and that ordinary fine
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kohle sowie Braunkohlengrudekoks zu starkem Temperaturanstieg sowie verschlechterter Zink-Ausbeute führen. Weiterhin beschreibt Barth: "Die Metallverflüchtigungsverfahren mit besonderer Berücksichtigung der Herstellung von Zinkoxyd", Verlag von Wilhelm Knapp, Halle (Saale), 1935, S. 125, daß als Reduktionsmittel Koks oder Anthrazit verwendet wird, und daß Anlagen, die Metallverbindungen nur verflüchtigen, also nicht zu reduzieren brauchen, wie die PbS-Verflüchtigung aus hoch kieselsäurehaltigen Erzen, mit Braunkohlenbrikettabrieb arbeiten können.coal and lignite green coke lead to a sharp rise in temperature and a deteriorated zinc yield. Farther describes Barth: "The metal volatilization process with special consideration of the production of zinc oxide", Verlag von Wilhelm Knapp, Halle (Saale), 1935, p. 125, that coke or anthracite is used as a reducing agent, and that systems that only volatilize metal compounds do not need to reduce them, such as PbS volatilization highly siliceous ores, can work with lignite briquette abrasion.
Für die Reduktion und Verflüchtigung von Zink und Blei nach dem Wälzverfahren wird also immer ein kohlenstoffhaltiges Material mit relativ geringer Reaktionsfähigkeit eingesetzt. Dadurch muß jedoch zur Erzielung einer ausreichenden Reaktionsgeschwindigkeit die Mindesttemperatur in der Reduktionszone etwa 1100 0C betragen, während andererseits die Höchsttemperatur je nach Schmelzpunkt der Gangart und der Asche des Reduktionsmittels im allgemeinen etwa 1130 bis 1200 0C nicht überschreiten darf. Der günstige Temperaturbereich ist also sehr schmal und es besteht sehr leicht die Gefahr der Ansatzbildung.For the reduction and volatilization of zinc and lead by the Waelz process, a carbon-containing material with a relatively low reactivity is always used. As a result, however, the minimum temperature in the reduction zone must be around 1100 ° C. in order to achieve a sufficient reaction rate, while on the other hand the maximum temperature generally must not exceed around 1130 to 1200 ° C., depending on the melting point of the gangue and the ash of the reducing agent. The favorable temperature range is therefore very narrow and there is very easily the risk of buildup.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Reaktionsgeschwindigkeit beim Wälzverfahren im Drehrohrofen zu erhöhen und die Gefahr der Ansatzbildung zu verringern.The invention is based on the object of the reaction rate to increase in the rolling process in the rotary kiln and to reduce the risk of buildup.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß als festes kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel eine Mischung aus einem reaktionsfreudigen und einem reaktionsträgen kohlenstoffhaltigem Material in das obere Ende des Drehrohrofens chargiert wird.This object is achieved according to the invention in that a solid carbonaceous reducing agent is used Mixture of a reactive and an inert carbonaceous material into the top of the Rotary kiln is charged.
Die unterschiedlich starke Neigung des in den verschiedenen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln enthaltenen Kohlenstoffs, sich mittels COp durch Vergasung umzusetzen, bezeichnet man als Reaktionsfähigkeit. Unter hochreaktions-The varying degrees of inclination of the carbon contained in the various carbonaceous reducing agents, to be implemented by means of COp through gasification one as responsiveness. Under highly reactive
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fähigen Kohlen sind solche Kohlen zu verstehen, deren Kohlenstoff sich mit CO2 gemäß der Boudouard-Reaktion CO2 + C = 2 CO bei 10000C nahezu theoretisch umsetzt. Die praktische Bestimmung der Reaktionsfähigkeit erfolgt durch Überleiten von CO2-GaS bei 10000C über Kohle, die bei 10000C vorher entgast wurde. Der Abbau des Kohlenstoffs durch die Reaktion von CO2 zu CO in der Zeiteinheit wird gemessen und in 3 r.n Capable coals are to be understood as those coals whose carbon reacts almost theoretically with CO 2 according to the Boudouard reaction CO 2 + C = 2 CO at 1000 ° C. The practical determination of the reactivity carried out by passing CO 2 gas at 1000 0 C for carbon, which was degassed at 1000 0 C before. The degradation of carbon through the reaction of CO 2 to CO in the unit of time is measured and in 3 r. n
cm ουcm ου
Gramm C · 17C · seeGrams of C 17 C see
ausgedrückt. Man erhält z.B. für Anthrazite Werte unter 1, für Gasflammkohlen Werte zwischen 1 und 2 und für Koks Werte unter 0,5.expressed. For example, values below 1 are obtained for anthracite, values between 1 and 2 for gas flame coals and values for coke below 0.5.
Die erfindungsgemäß eingesetzten reaktionsfreudigen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel haben Werte über 3 und vorzugsweise über 5. Solche Reduktionsmittel sind z.B. Braunkohle oder Lignit. Die erfindungsgemäß eingesetzten reaktionsträgen Reduktionsmittel haben Werte unter 1,0. Solche Reduktionsmittel sind z.B. Koksgrus oder Anthrazit. Als gasförmiger Sauerstoff wird im allgemeinen Luft in das untere, offene Ende des Drehrohrofens eingesaugt. Das Einsaugen erfolgt durch das Abgasgebläse hinter der Abgasreinigung» Die erforderliche Luftmenge wird durch den angelegten Unterdruck geregelt.The reactive carbonaceous ones used according to the invention Reducing agents have values above 3 and preferably above 5. Such reducing agents are e.g. lignite or lignite. The inert reducing agents used according to the invention have values below 1.0. Such reducing agents are e.g. coke breeze or anthracite. In general, air enters the lower, open area as gaseous oxygen Sucked in at the end of the rotary kiln. It is sucked in by the exhaust fan behind the exhaust gas cleaning system »The required The amount of air is regulated by the applied negative pressure.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß der Anteil des reaktionsträgen kohlenstoffhaltigen Materials in der Mischung des gesamten Reduktionsmittels 20 bis 80 %s vorzugsweise 40 bis 60 %, bezogen auf den fixen Kohlenstoff, beträgt. In diesen Bereichen ergeben sich besonders gute Bedingungen im Hinblick auf den Durchsatz, die Verflüchtigung, die Reduktion des Eisengehaltes, den Reduktionsmittelbedarf und die Verhinderung der Reoxydation des metallischen Eisens in Verbindung mit einem geringen Kohlenstoffüberschuß im Austragsgut.A preferred feature is that the proportion of inert carbon-containing material in the mixture of the whole reducing agent 20 to 80% s preferably 40 to 60%, based on the fixed carbon is. In these areas there are particularly good conditions with regard to throughput, volatilization, reduction of the iron content, the need for reducing agents and the prevention of reoxidation of the metallic iron in connection with a small excess of carbon in the discharge material.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß das reaktionsträge kohlenstoffhaltige Material in einer Korngröße von mindestens 60 % größer als 1 mm, jedoch kleinerA preferred embodiment consists in that the inert carbon-containing material has a grain size of at least 60 % larger than 1 mm, but smaller
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als 20 mm, eingesetzt wird. Dadurch werden die Betriebsbedingungen in günstigen Bereichen gehalten und insbesondere die Reoxydation des metallischen Eisens verhindert.than 20 mm. This will change the operating conditions kept in favorable areas and in particular prevented the reoxidation of metallic iron.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß das reaktionsfreudige kohlenstoffhaltige Material in einer Korngröße von größer 0 bis 50, vorzugsweise 5 bis 15 mm, eingesetzt wird, wobei der Anteil unter 1 mm möglichst klein gehalten wird. Dadurch wird die Durchsatzleistung begünstigt und die Gefahr der Ansatzbildung verringert.A preferred embodiment is that the reactive carbonaceous material in a Grain size of greater than 0 to 50, preferably 5 to 15 mm, is used, the proportion below 1 mm if possible is kept small. This improves throughput and reduces the risk of buildup.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Höchsttemperatur im Drehrohrofen zwischen 900 bis 10500C, vorzugsweise zwischen 950 bis 10000C, eingestellt wird. Dadurch wird trotz guter Durchsatzleistung die Ansatzbildung stark verringert.In a preferred embodiment, the maximum temperature in the rotary kiln is set between 900 and 1050 ° C., preferably between 950 and 1000 ° C. This greatly reduces the build-up of deposits despite the good throughput.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß eisenreiche Materialien, wie Kiesabbrände und eisenhüttenmännische Abfallstoffe in einem solchen Verhältnis eingesetzt werden, daß der Eisengehalt der eingesetzten Materialien über 30 % liegt. Dadurch wird ein Austragsgut erzielt, das gut für den Einsatz in Hochöfen geeignet ist und es werden Materialien in umweltfreundlicher Weise aufgearbeitet, die normalerweise nicht in das Fälzverfahren eingesetzt werden.A preferred embodiment is that iron-rich materials such as gravel burns and ironworks waste materials are used in such a ratio that the iron content of the materials used is above 30 % . As a result, a discharge material is achieved that is well suited for use in blast furnaces and materials are processed in an environmentally friendly manner that are normally not used in the rebating process.
Die Vorteile der Erfindung bestehen hauptsächlich darin, daß durch den kombinierten Einsatz von reaktionsfreudigen und reaktionsträgen Reduktionsmitteln einerseits die Durchsatzleistung gesteigert werden kann, während andererseits die Ansatzbildung verringert wird und gleichzeitig mit relativ geringem Kohlenstoffüberschuß im Austragsgut des Drehrohrofens eine Versinterung der Beschickung sowie eine Reoxydation des gebildeten metallischen Eisens verhindert wird. Im Bereich der Reduktionszone steigt die Temperatur der Beschickung selbst bei verstärktem ΐ/ärmeangebot aus den Ofengasen solange nicht weiter an, bis der Sauerstoffabbau der oxydischen Bestandteile weitgehend abgeschlossen ist.The advantages of the invention are mainly that through the combined use of reactive and inert reducing agents on the one hand the throughput can be increased, while on the other hand the Lump formation is reduced and at the same time with a relatively small excess of carbon in the discharge of the rotary kiln sintering of the charge and reoxidation of the metallic iron formed is prevented. In the area of the reduction zone, the temperature of the feed rises even if there is an increased supply of heat from the Do not keep furnace gases on until the oxygen has broken down the oxidic constituents is largely complete.
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In diesem Bereich wird praktisch die gesamte von den Ofengasen bzw. der Ofenwand angebotene Wärme von der stark endothermen Boudouard-Reaktion innerhalb der Beschickung verbraucht, so daß keine ¥ärme für die Beschickung zur Verfügung steht. Die Temperaturkurve der Beschickung verläuft in diesem Bereich - über die Ofenlänge gesehen - praktisch horizontal und steigt erst nach nahezu abgeschlossenem Sauerstoffabbau zum Austragsende hin an» Durch die unterschiedliche Reaktionsfähigkeit der aufgegebenen Reduktionsmittel wird das Temperaturplateau erniedrigt, da die reaktionsfreudigen Reduktionsmittel temperatur senkend wirken, während der Rest der reaktionsträgen Reduktionsmittel einer Kohlenstoff Verarmung in der Schlußzone vorbeugt.In this area, practically all of the heat offered by the furnace gases or the furnace wall is used by the strongly endothermic Boudouard reaction consumed within the feed, so that no ¥ poor for the feed is available. The temperature curve of the charge runs in this area - over the length of the furnace seen - practically horizontal and only rises to the end of the discharge after the oxygen depletion is almost complete back on »Due to the different reactivity of the applied reducing agents, the temperature plateau lowered, since the reactive reducing agents have a temperature-lowering effect, during the The rest of the inert reducing agent prevents carbon depletion in the final zone.
PatentansprücheClaims
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Claims (6)
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