DE2645585A1

DE2645585A1 - Verfahren zur freisetzung von wertmetallinhalten aus schlacken durch aufblasen

Info

Publication number: DE2645585A1
Application number: DE19762645585
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof Dr Ing Wuth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-10-06
Filing date: 1976-10-06
Publication date: 1978-04-13
Also published as: ZA775966B; BE859457A; HU175870B; FI62862B; AU2932177A; FI772822A7; US4210441A; ZM7277A1; GB1578044A; RO75067A; CA1087861A; YU234377A; PL201327A1; DE2645585B2; DE2645585C3; JPS53131202A; FI62862C; AU510632B2

Description

BESCHREIBUNG

Bisheriger Stand

Die Abtrennung von Wertmetallinhalten aus geschmolzenen Schlacken von überwiegend oxidischen Armkonzentraten, Zwischen- und Abfallprodukten wird derzeitig durch horizontales Einblasen von Reaktionsgasen in die SChTtIeIZe₁ durch Verflüchtigung im Drehflammofen oder, wenn zusätzlich nicht verflüchtigbare Wertmetalle enthalten sind, durch Behandlung im Schachtofen mit heißer Gicht erreicht. Wertmetalle wie z. B. Antimon, Blei, Zink oder Zinn fallen bei diesen Verfahren in oxidischer Form an und werden in nachgeschalteten Filtern aufgefangen. Die Restschmelze besteht aus einer absetzbaren Schlacke mit geringen Wertmetallgehalten; nicht verflüchtigbare Wertmetalle fallen in einer gesonderten Rohmetallphase oder bei genügenden Schwefelaktivitäten in einer Sulfidphase an. Auch Zyklonöfen können zur Abtrennung verflüchtigbarer Bestandteile zum Einsatz kommen.

Anwendungsbereiche

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können beispielsweise nachfolgende Materialien vorteilhaft behandelt werden. Zinn-, blei-, antimon-, wismuthaltige, selbstgängige Armkonzentrate, insbesondere dann, wenn sie Pyrit enthalten; schwerschmelzende Konzentrate können durch Zuschläge selbstgängig gemacht werden. Geeignete Zwischenprodukte sind z. B. Rohschlacken, die bei der Zinngewinnung oder bei der Kupferschrottaufbereitung anfallen; letztere lassen sich in 3 Produkte, nämlich zinnhaltiges Mischoxid, Rohkupfer und absetzbare Schlacke zerlegen. Beispiele für Abfallprodukte sind zinn-, blei-, kupferhaltige Endschlacken oder zinn-eisenhaltige Kratzen.

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Abgrenzung gegen andere Patente

Im Gegensatz zu Patent D 2306398 "Verfahren zur Behandlung von schmelzflüssigen Nichteisenmetallen, insbesondere Kupfer, durch Aufblasen von Reaktionsgasen" beziehen sich die vorliegenden Patentansprüche im wesentlichen auf oxidische Schmelzen, also Schlacken.

Der Blasstrahl bewegt deshalb erfindungsgemäß primär das Schlackenbad; das in einigen Fällen darunter befindliche Metallbad wird sekundär durch die Bewegung der Schlacke in einen entsprechenden Fluß gebracht. Der Blasstrahl durchdringt die Schlackenschicht nicht und erreicht das Metallbad nicht, sondern dringt lediglich bis zu einer aus dynamischen Gründen optimalen Tiefe in die Schlacke ein.

Im Gegensatz zu den Aufblasverfahren der Stahlgewinnung, z. B. DT-AS 1122090, wird erfindungsgemäß kein 3-Phasen-Gemisch Schlacke-Gas-Metall, sondern eine spezifische torusartige Schichtenströmung mit definiertem Stoff- und Wärmeübergang angestrebt.

Die Erfindung hat das Ziel, durch die Gewährleistung reproduzierbarer, guter Stoff- und Wärmeübergangsbedingungen sowie technisch einfacher Regulierungsmöglichkeiten der Strahlparameter, wie Düsenvordruck, Düsenabstand und Gaszusammensetzung, die Voraussetzungen für kontinuierliche Verfahrensweisen bei relativ günstigen Investitionskosten zu schaffen. Sie bietet daneben die Möglichkeit, mit geringem Aufwand in bestehende Öfen eingebaut und diskontinuierlich betrieben werden zu können.

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Wesentliche Verfahrenskennzeichen .„ , _{r Γ ο Γ}

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Die wesentlichen verfahrenstechnischen Merkmale sind in beigefügter Druckzeichnung aufgeführt. Eine Ofenanlage kann eine oder mehrere Reaktionssysteme enthalten, die neben und/oder hintereinander geschaltet werden können. Das Reaktionssystem (5) wird durch die konvektiven Verhältnisse in Gasstrahl und Schmelze definiert. Es besteht aus dem aus der Düse (8) austretenden Gasstrahl, der im Strömungskern die höchsten Geschwindigkeiten (4) aufweist. Die Kraft des Strahles, im wesentlichen abhängig vom Düsenvordruck und Düsenabstand, bewirkt in der Schlackenschmelze (9) einen Eindruck mit dem Durchmesser (2) und der Tiefe (6); im Blaseindruck wird der Strahl umgelenkt und bewirkt durch seine Reibung an der Schlacke deren torusartige Konvektion (3). An der Berührungsfläche Schlacke-Metall wird das Metallbad (10) gleichgerichtet mit bewegt. Zusätzlich zum Metallbad oder an dessen Stelle kann bei ausreichenden Schwefelaktivitäten auch eine Sulfidphase vorhanden sein.

Gasstrahl

Neben seiner konvektiven Wirkung auf die Schmelze hat der Gasstrahl den Zweck, gasförmige Reaktionsausgangsstoffe an die Schmelze heran, gasförmige Reaktionsprodukte von der Schmelze wegzutransportieren; letztere können sich bereits an der Phasengrenze Schmelze/Gas zu Dämpfen oder Stäuben umsetzen bzw. später mit den Abgasen reagieren. Je nach Bedarf wird der Gasstrahl aus unterschiedlichen Komponenten zusammengesetzt. Dabei können reine oxidierende Gase (ζ. Β. Sauerstoff), reine reduzierende Gase (ζ. B. Wasserstoff) oder reine Inertgase (z. B. Stickstoff) zur Anwendung kommen; von größerem Interesse sind jedoch Gasgemische aus oxidierenden und reduzierenden Gasen, die der Schmelze neben Reaktionskomponenten auch Wär-.meenergie durch Verbrennung zuführen. Technisch besonders geeignete Gasgemische sind z. B. Erdgas/Sauerstoff, Pro-

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pan/Sauerstoff und Erdöl/Sauerstoff, die je nach Mengenverhältnis oxidierend oder reduzierend auf die Schmelze wirken. In bestimmten Fällen ist der Zusatz von SO2 oder H₃S zweckmäßig.

Bei diskontinuierlicher Betriebsweise ist die Verwendung der Gaszusammensetzung für die Behandlung der Schmelze wichtig; Wärme- und StoffÜbertragungsvorgänge während einer Charge sind nach den Vorgängen in der Schmelze zu optimieren/ dementsprechend wird es in den meisten Fällen nötig sein, anfänglich oxidierend bis neutral, später reduzierend zu fahren, wobei durch genaue und reproduzierbare Einstellung des Gasgemisches die Bildung unerwünschter oxidischer oder sulfidhaltiger Phasen vermieden werden kann. Bei kontinuierlicher Betriebsweise bietet sich die Verwendung mehrerer Reaktionssysteme an, die konstant mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung gefahren werden.

Das in der Zeichnung definierte Reaktionssystem bedingt in der technischen Ausführung im allgemeinen eine Konstruktionseinheit, die aus den folgenden wesentlichen Teilen besteht:

a) Wassergekühlte, vertikal bewegliche Lanze mit eingebauter Düse sowie die dazugehörige Gasversorgung mit Druck- und Volumenstrom-Meßgeräten.

b) Abzugshaube, mit der die gebildeten Dämpfe und Stäube in ein Filtersystem gesaugt werden können; das untere Ende der Lanze befindet sich in der Abzugshaube.

c) Gefäß für das Schmelzbad, dessen Abmessungen aus Anspruch 1 hervorgehen; es kann z. B. aus einer Rinne, einem Tiegel, Teilen eines Flammofens oder einer anderen bekannten Ofeneinheit bestehen.

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Beispiele

Arme/ komplexe Zinnerze mit z. B. 15 % Zinn können durch Aufblasen mit reduzierenden Gasgemischen in eine absetzbare Schlacke und ein Mischoxid zerlegt werden, das neben Zinn auch Antimon, Blei, Wismut, Zink usw. enthält. Durch Zugabe geringer Mengen von SO2 oder H„S wird die Verflüchtigungsgeschwindigkeit und das Ausbringen von Zinn verbessert, die Zinnrestgehalte in der Schlacke betragen dann einige zehntel Prozent. Bei pyrithaltigen und selbstgängigen Konzentraten sind Zuschläge nicht notwendig.

Reichschlacken aus der Zinngewinnung mit 10 - 15 % Zinn sind nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls bis auf ca. 0,3 % zu entzinnen, wenn der Schlacke Pyrit zugegeben wird oder der Gasstrahl SO2 oder H₃S enthält. Reichschlakken aus der Kupferschrottaufarbeitung weisen sowohl hohe Kupfer- wie auch Zinngehalte auf. Bei der Behandlung mit z. B. einem reduzierenden Propan-Sauerstoff-Gemisch können diese Schlacken in ein Rohkupfer, eine kupfer- und zinnarme Schlacke sowie in ein Mischoxid zerlegt werden, das das Zinn enthält.

Endschlacken einiger pyrometallurgischer Verfahren enthalten häufig beispielsweise Zink, Zinn, Blei, Antimon und Kupfer in Konzentrationen, die noch über der üergbaulichen Gewinnungsgrenze liegen, aber weder durch aufbereitungstechnische, hydrometallurgische oder pyrometallurgische Verfahren wirtschaftlich weiter herabgesetzt werden können. In einigen Fällen ist es möglich, durch Hinzufügung einer Blaseinheit in den bestehenden Verfahrensgang diese Wertmetallgehalte in gewinnbringender Weise aus der Schlacke zu entfernen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur kontinuierlichen und diskontinuierlichen Behandlung geschmolzener schwermetalloxidhaltiger Schlacken aus Konzentraten, Zwischen- und Abfallprodukten zur Freisetzung von Wertmetallen bzw. deren Verbindungen durch Absetzen unter oder Verflüchtigen aus Schlackenschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Düse in etwa senkrecht mit so großer Strahlkraft Reaktionsgase aufgeblasen werden, so daß die um den im Staupunkt des Strahls befindlichen Blaseindruck im wesentlichen torusartig rotierende Schichtenströmung der Schmelze zusammen mit dem Gasstrahl eine durch die konvektiven Verhältnisse des Systems begrenzte Reaktionseinheit mit definiertem Stoffübergang ergibt, deren Abmessungen im Bereich des Schmelzbades senkrecht zur Strahlrichtung etwa 2 bis 5, vorzugsweise 3 Blaseindruckdurchmesser und die Badtiefe etwa die Hälfte des Schmelzbaddurchmessers, vorzugsweise 1,5 Blaseindruckdurchmesser betragen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Blaslanzen neben- und/oder hintereinander im Abstand von etwa dem 2- bis 5fachen, vorzugsweise dem 3fachen des Blaseindruckdurchmessers angeordnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlkraft und der Abstand der Düsenmündung von der Badoberfläche je nach Art der verwendeten Reaktionsgase so eingestellt werden, daß das Metallbad an der Eindruckstelle gerade nicht spritzt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß angepaßte Laval-Düsen verwendet werden, wobei die Spritzgrenze des Metalls erst bei höheren Gasdrücken erreicht wird und größere Gasmengen aufgeblasen werden können.

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