DE3811594C2

DE3811594C2 -

Info

Publication number: DE3811594C2
Application number: DE3811594A
Authority: DE
Inventors: Anatolij Petrovic Sycev; Jurij Ivanovic Sannikov; Ivan Petrovic Poljakov; Jurij Aleksandrovic Grinin; Jurij Masguntovic Abdeev; Gulnar Asylbekovna Sabitova; Marek Jakovlevic Ust-Kamenogorsk Su Kesler; Feliks Nikolaevic Sverdlovsk Su Lisin; Valerij Vladimirovic Terechin; Vladimir Alekseevic Ivanov; Maria Alekseevna Ljamina; Elena Petrovna Semasko; Vjacheslav Petrovic Ust-Kamenogorsk Su Kuur
Original assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ GORNO-METALLURGICESKIJ INSTITUT CVETNYCH METALLOV UST-KAMENOGORSK SU
Current assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ GORNO-METALLURGICESKIJ INSTITUT CVETNYCH METALLOV UST-KAMENOGORSK SU
Priority date: 1987-04-07
Filing date: 1988-04-07
Publication date: 1989-12-14
Also published as: AU1430888A; AU606670B2; FR2616446A1; CN1014804B; IT1217382B; CN1030444A; IT8820041A0; YU46257B; YU69488A; SU1544829A1; JPS64234A; DE3811594A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Buntmetallindustrie und betrifft insbesondere Verfahren zur Verarbeitung sulfidischer bleihaltiger oder sulfidischer blei- und zinkhaltiger Erze und/oder Konzentrate.

Die Hauptrichtung für die Vervollkommnung der pyrometallurgischen Produktion von schweren NE-Metallen ist die Entwicklung von Verfahren zur Ausbringung der genannten Metalle aus sulfidischen Rohstoffen unter Anwendung autogener Prozesse. Zu den allgemeingültigen Vorteilen der autogenen Prozesse gehören: eine hohe relative Leistung, eine starke Verringerung des Volumens der technologischen Gase, die Verwertung des Heizwertes sulfidischer Erze und Konzentrate [das letztere ermöglicht es, die Verwendung von externen Wärmequellen wesentlich zu reduzieren] und die Möglichkeit einer effektiven Verarbeitung eines an NE-Metallen relativ armen Rohstoffes. Bekannt sind verschiedene Varianten der autogenen Prozesse. Allgemein für sie ist die Ausnutzung der hochentwickelten Oberfläche eines sulfidischen Materials für die Gewährleistung des autogenen Charakters des Schmelzvorganges.

Bekannt ist ein Verfahren zur Verarbeitung sulfidischer bleihaltiger oder sulfidischer blei- und zinkhaltiger Erze und/oder Konzentrate, die Verbindungen von Metallen, darunter Eisen- und Kupferverbindungen, Siliziumdioxid, Aluminium-, Calcium- und Magnesiumoxide aufweisen, gemäß dem man das Beschickungsgut, das sich aus den genannten sulfidischen Materialien und einem Flußmittel zusammensetzt, zusammen mit dem oxidischen Umlaufstaub durch eine Brennanlage dem Schmelzen zuführt. Als Flußmittel verwendet man ein Gemisch aus Quarzsand mit Kalkstein beziehungsweise Kalk. Das Schmelzen des genannten Beschickungsgutes zusammen mit dem oxidischen Umlaufstaub erfolgt in einem vertikalen Flammenmantel im Medium eines sauerstoffhaltigen Gases unter Bildung einer oxidischen Schmelze, die vorwiegend Metalloxide enthält, und eines Gemisches aus oxidischem Umlaufstaub mit den Gasen des Schmelzvorganges. Der genannte oxidische Umlaufstaub wird von den Gasen des Schmelzvorganges abgeschieden, und man führt diesen Staub dem Schmelzen zurück. Es erfolgt die Reduktion der Metalloxide, vorzugsweise des Bleioxids, zu Metallen mittels Filtration der oxidischen Schmelze durch eine Schicht aus festem kohlenstoffhaltigen Stoff unter Bildung von Rohblei und einer bleiarmen zinkhaltigen Schlacke. Die genannte Schlacke läßt man unter Bildung von bleihaltigen Zinkdämpfen abstehen und man oxydiert die genannten bleihaltigen Zinkdämpfe mit dem sauerstoffhaltigen Gas unter Anfallen von grob- und feindispersen Sublimaten [US,A,4519836].

Infolge der Verwendung in der Zusammensetzung des Flußmittels einer schwer schmelzbaren Komponente, des Quarzsandes, kommt es in diesem Verfahren zur Vergrößerung der Bleimenge in dem oxidischen Umlaufstaub durch Sublimation des Bleisulfids. Das Vorhandensein des Quarzsandes in der Zusammensetzung des zum Einsatz kommenden Flußmittels führt außerdem zur Herabsetzung des Reduktionsgrades des Bleioxids an einem festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel und demzufolge auch zur Vergrößerung des Verlustes an Blei mit der zinkhaltigen Schlacke.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Verfahren zur Verarbeitung sulfidischer bleihaltiger oder sulfidischer blei- und zinkhaltiger Erze und/oder Konzentrate die Bedingung der Schmelzführung so zu verän dern, daß man eine maximal mögliche Ausbringung von Blei erreicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur Verarbeitung sulfidischer bleihaltiger oder sulfidischer blei- und zinkhaltiger Erze und/oder Konzentrate, die Verbindungen von Metallen, darunter von Eisen- und Kupferverbindungen, Siliziumdioxid, Aluminium-, Calcium- und Magnesiumoxiden aufweisen, vorgeschlagen wird, das die Zuführung eines Beschickungsgutes, das sich aus den genannten sulfidischen Stoffen und einem Flußmittel zusammensetzt, zusammen mit oxidischen Umlaufstaub durch eine Brennanlage zum Schmelzen, das Schmelzen des genannten Beschickungsgutes zusammen mit dem oxidischen Umlaufstaub in einem vertikalen Flammenmantel im Medium eines sauerstoffhaltigen Gases unter Bildung einer oxidischen Schmelze, die vorwiegend Metalloxide enthält, und eines Gemisches aus dem oxidischen Umlaufstaub mit den Gasen des Schmelzvorganges, die Abscheidung des genannten oxidischen Umlaufstaubs von den Gasen des Schmelzvorganges und die Rückführung dieses Staubs zum Schmelzen sowie die Reduktion der Metalloxide, vorzugsweise des Bleioxids, zu Metallen mittels Filtration der oxidischen Schmelze durch eine Schicht aus festem kohlenstoffhaltigem Stoff unter Anfallen von Rohblei und einer bleiarmen zinkhaltigen Schlacke, das Abstehenlassen dieser Schlacke mit Ausscheidung der bleihaltigen Zinkdämpfe, dieser Oxydation der genannten bleihaltigen Zinkdämpfe mit dem sauerstoffhaltigen Gas unter Bildung von grob- und feindispersen oxidischen Sublimaten vorsieht, wobei, erfindungsgemäß, man als Fließmittel ein Gemisch aus Kalkstein oder Kalk mit einem eisenhaltigen Stoff bei einem Massenverhältnis des Calciumoxids zum Eisen im Gemisch von 0,43 bis 0,76 verwendet, wobei man das genannte Gemisch in einer Menge von 5 bis 22%, bezogen auf die Masse des Ausgangserzes und/oder Ausgangskonzentrates und berechnet auf die Gesamtmenge des Calciumoxids und des Eisens in diesem Gemisch, verwendet.

Durch Verwendung eines Flußmittels in dem erfindungsgemäßen Verfahren, das eine leichtschmelzende Komponente, und zwar einen eisenhaltigen Stoff aufweist, wird die Bleimenge in dem oxydierten Umlaufstaub infolge der Verringerung des Sublimationsgrades des Bleisulfids bedeutend vermindert. Das letztere wird dadurch erreicht, daß die eisenhaltige Komponente des Flußmittels beim Schmelzen ein leichtschmelzendes Eutektikum bildet, das das Bleisulfid auflöst. Da das Siliziumdioxid in der entscheidenden oxidischen Schmelze außerdem durch Eisenoxids substituiert ist, die aus dem in der vorgeschlagenen Erfindung zum Einsatz kommenden Flußmittel übergehen, löst diese Schmelze leicht die Asche auf, die an der Oberfläche des festen kohlenstoffhaltigen Stoffes bei der Reduktion entsteht. Hierdurch werden die Bedingungen des Kontaktes der oxidischen Schmelze mit dem Kohlenstoff des Reduktionsmittels verbessert und demzufolge wird der Reduktionsgrad des Bleioxids erhöht und sein Verlust mit der zinkhaltigen Schlacke verringert.

Wie oben erwähnt, werden die Komponenten des Flußmittels nämlich Kalkstein beziehungsweise Kalk und eisenhaltiger Stoff in solchen Mengen eingesetzt, daß das Massenverhältnis des Calciumoxids zum Eisen im Flußmittel von 0,43 bis 0,76 beträgt, wobei die Menge des Flußmittels gleich 5 bis 22% sein soll, bezogen auf die Menge des Ausgangserzes und/oder des Ausgangskonzentrates und umgerechnet auf die Gesamtmenge des Calciumoxids und des Eisens im Flußmittel.

Die Verwendung des Flußmittels in dem genannten Verhältnis des Calciumoxids zum Eisen und in genannter Menge bewirkt besonders günstige Bedingungen für die Entstehung eines leichtschmelzenden Eutektikums "Eisenoxid(II)-Calciumoxid- Eisensulfid" mit einem Schmelzpunkt von 880°C, weshalb das Bleisulfid in die entstehende Schmelze bei einer Temperatur übergeht, die unter der Temperatur des Beginns einer intensiven Sublimation von Blei liegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Effektivität der Ausscheidung von Blei und Zink in der Stufe der Reduktion an einem festen kohlenstoffhaltigen Stoff zu erhöhen, die Menge des Bleis in dem oxydierten Umlaufstaub zu verringern und somit die Ausbringung von Blei um 0,9 bis 1,1% im Vergleich zum bekannten Verfahren zu vergrößern.

Übersteigt die Konzentration an Kupfer in sulfidischen Ausgangsstoffen 1 Masse%, so wird zur Verbesserung der Qualität des herzustellenden Rohbleis, das heißt zur Verringerung des Gehaltes an Kupfer, empfohlen, das Schmelzen des Beschickungsgutes zusammen mit dem oxydierten Umlaufstaub bei einem Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas, umgerechnet auf Sauerstoff, durchzuführen, der unter der stöchiometrischen Menge liefert, die für eine vollständige Oxydation der Metalle und des sulfidischen Schwefels im Beschickungsgut erforderlich ist, wodurch man neben dem Rohblei und der bleiarmen zinkhaltigen Schlacke auch einen mit Kupfer angereicherten Stein erhält.

Übersteigt die Konzentration des Kupfers in den sulfidischen Ausgangsstoffen 1 Masse% nicht, so ist es zweckmäßig, das Schmelzen des Beschickungsgutes zusammen mit dem oxydierten Umlaufstaub bei einem Verbrauch an sauerstoffhaltigen Gas durchzuführen, der nach folgender Formel ermittelt wird:

P = A·B·K (1)

worin P - Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas, umgerechnet auf Sauerstoff, Nm³/t des Beschickungsgutes, ist,

A=1,542-3,299 C _k-7,972 C _o-4,285 C _*+28,851 C _k C _o+14,657 C _k C _* +27,370 C _o C _*-88,895 C _o C _* C _k (2)

(dabei C _k + C _o + C _* = 1 - die Gesamtkonzentration der saueren Oxide C _k [SiO₂ und Al₂O₃], der basischen Oxide) C _o [CaO und MgO] und des Eisens C _* [umgerechnet auf FeO] im Beschickungsgut ist, wobei die Konzentration in Massenteilen ausgedrückt sind, B - stöchiometrischer Verbrauch an Sauerstoff des sauerstoffhaltigen Gases, der für die vollständige Oxydation der Metalle und des sulfidischen Schwefels im Beschickungsgut erforderlich ist, Nm³/t des Beschickungsgutes, ist,

worin H - die Höhe der Schmelzzone (m) ist.

Bekannt ist, daß die spezifische Geschwindigkeit der Reaktion oder genauer gesagt, die Konstante der Reaktionsgeschwindigkeit vom Typ Gas-Schmelze von der Zusammensetzung der Schmelze, darunter von solchen Komponenten, die an der Reaktion selbst unmittelbar nicht beteiligt sind, abhängig ist. Unter anderem ist der Einfluß der schlackenbildenden Komponenten [CaO, MgO, Al₂O₃, SiO₂, FeO] auf die Geschwindigkeit der Entschwefelung, unter anderem gemäß

PbS + 1,50₂ → PbO + SO₂
ZnS + 1,50₂ → ZnO + SO₂

erstens auf die Abhängigkeit der Löslichkeit der Blei- und Zinksulfide in der Schmelze und zweitens auf die Abhängigkeit der struktur-empfindlichen Parameter der Geschwindigkeitskonstanten heterogener Entschwefelungsreaktionen von der Konzentration der genannten schlackenbildenden Komponenten in der Schmelze zurückzuführen. Hierdurch weisen die Geschwindigkeitskonstanten der Entschwefelung eine komplizierte Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung des Ausgangsbeschickungsgutes auf. Außerdem ist bekannt, daß der Entschwefelungsgrad, nämlich Verhältnis der Schwefelmenge in den Gasen des Schmelzvorganges zur Schwefelmenge im Beschickungsgut von Verweilzeit des Beschickungsgutes in der Schmelzzone abhängig ist. Die genannte Verweilzeit ist mit der Höhe der Schmelzzone verbunden. Demzufolge hängt der wirklich für die Erreichung des notwendigen Entschwefelungsgrades erforderliche Verbrauch an Sauerstoff vom Gehalt an den genannten schlackenbildenden Komponenten in dem zu verarbeitenden Beschickungsgut und von der Höhe der Schmelzzone ab, wobei man unter dem wirklich erforderlichen Verbrauch einen solchen Sauerstoffverbrauch versteht, der es gestattet, das erforderliche Ergebnis des Schmelzvorganges ohne Entstehung von Stein und einer überschüssigen Menge von Eisenoxid /III/ zu erreichen.

Die Abhängigkeit gemäß Formel (1) läßt sich theoretisch nicht berechnen. Sie wurde von uns experimentell ermittelt.

Die Schmelzführung bei einem Versuch an sauerstoffhaltigem Gas, der nach der Formel (1) ermittelt wird, ermöglicht es, den erforderlichen Entschwefelungsgrad zu erreichen, das heißt die Entwicklung einer maximal möglichen Wärmemenge, die die besten Bedingungen für den Verlauf der Schmelz- und Reduktionsvorgänge gewährleistet, was letzten Endes gestattet, die Ausbringung von Blei um 0,5 bis 0,9% zu erhöhen.

In dem Fall, wenn die Konzentration an Kupfer in den sulfidischen Ausgangsstoffen 1 Masse% übersteigt, wird es empfohlen, das Schmelzen des Beschickungsgutes zusammen mit dem oxidischen Umlaufstaub bei stöchiometrischem Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas, umgerechnet auf Sauerstoff, der für die vollständige Oxydation von Blei, Eisen und Zink im Beschickungsgut erforderlich ist, und bei einem Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas, umgerechnet auf Sauerstoff, je 1 kg des sulfidischen Schwefels im Beschickungsgut, der nach folgender Formel ermittelt wird, durchzuführen:

worin

Q - Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas, umgerechnet auf Sauerstoff, je 1 kg des sulfidischen Schwefels im Beschickungsgut (Nm³) ist,
n - Massenverhältnis des sulfidischen Schwefels zum Kupfer in oxidischer Schmelze gleich 0,65 bis 1,30 ist,
C _Cu, C_S - Konzentration des Kupfers und des sulfidischen Schwefels im Beschickungsgut (Masse%) ist.

Es wird empfohlen, die untere Schicht des Rohbleis auf eine Temperatur von 330 bis 900°C abzukühlen, wodurch man neben dem Rohblei und einer bleiarmen zinkhaltigen Schlacke auch einen mit Kupfer angereicherten Stein erhält.

Ein derartiger Verbrauch an Sauerstoff für das Schmelzen und die Kühlung der unteren Schicht des Rohbleis auf eine Temperatur in den genannten Bereichen erlauben es, das Rohblei mit einem minimalen Gehalt an Kupfer und Schwefel herzustellen.

Bei einem Verhältnis des sulfidischen Schwefels zum Kupfer in der oxidischen Schmelze unter 0,65 wird das Kupfer aus dem Rohblei in den Stein nicht vollständig überführt. Bei einem Verhältnis des sulfidischen Schwefels zum Kupfer in der oxidischen Schmelze über 1,30 entsteht ein Überschuß an Schwefel im Rohblei, was zur Bildung von Bleisulfiden führt. Das letztere ist nicht wünschenswert, weil für die Entfernung von Schwefel aus dem Rohblei die Durchführung einer speziellen Reinigung erforderlich ist.

Bei Kühlung der unteren Schicht des Rohbleis bis zu den obengenannten Temperaturwerten sinkt die Löslichkeit des Kupfersulfids, und im Maße der Fortbewegung der Tropfen des Bleis nach unten verringert sich deren Gehalt an Kupfer, die Teilchen von Stein dagegen bewegen sich nach oben, zur Oberfläche der Trennlinie "Schlacke-Rohblei".

Da bei der Kühlung der unteren Schicht aus Rohblei das vom Kupfer zu reinigende Blei und das aus ihm zu entfernende Kupfer in den entgegengesetzten Richtungen sich bewegen, wird dadurch das kontinuierliche Raffinieren des Rohbleis vom Kupfer unter Bildung von Stein gewährleistet.

Bei der Kühlung der unteren Bleischicht auf eine Temperatur über 900°C verschlechtert sich die Qualität der Bleiraffination bezüglich Kupfer sehr stark. Bei der Kühlung der unteren Schicht aus Rohblei auf eine Temperatur unter 330°C verbessert sich die Qualität der Bleiraffination bezüglich Kupfer nicht, da dabei die allmähliche Verringerung der Höhe des Bades des Schmelzrohbleis erfolgt, die mit der Steigerung des Elektroenergieverbrauchs zur Unterhaltung der erforderlichen Temperatur der Schlacke einhergeht, es entstehen auch Schwierigkeiten, ein vom Kupfer gereinigtes Blei herzustellen.

Aus dem Gesagten ist zu ersehen, daß es die Durchführung des Prozesses bei einem Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas, der nach der Formel (3) ermittelt wird, und bei der Kühlung der unteren Schicht des Rohbleis ermöglicht, die Qualität des Rohbleis zu verbessern, und letzten Endes zur Verringerung seines Verlustes bei der anschließenden Raffination führt.

Zur Gewährleistung eines optimalen Entschwefelungsgrades des Beschickungsgutes, der maximal möglichen Wärmeentwicklung in der Stufe des Schmelzens, zur Verbesserung der Bedingungen der Oxydation des Beschickungsgutes und der Reduktion der oxidischen Schmelze sowie zur Gewährleistung der maximalen Ausbringung von Blei wird es empfohlen, die Zuführung des Beschickungsgutes zusammen mit dem oxidischen Umlaufstaub zum Schmelzen durch eine Brennanlage vorzunehmen, deren effektiver Durchmesser des freien Abflußquerschnitts nach folgender Formel ermittelt wird:

worin

d _∍ - effektiver Durchmesser des freien Abflußquerschnitts der Brennanlage (m) ist,
δ - Grad der Entschwefelung, der als Verhältnis der Menge des Schwefels in den Gasen des Schmelzvorganges zur Schwefelmenge im Beschickungsgut ist,
M - Verbrauch am Beschickungsgut, kg/s,
ρ - Dichte des sauerstoffhaltigen Gases, kg/m³,
H - Höhe der Schmelzzone m ist,
τ - 0,0703 + 0,3031 δ - 0,0157 · δ² - 8,17.10^-5 · δ · C_CaO- - 3,64.10^-3 · C_SiO₂ + 1,83.10^-5 · C²_SiO₂+ 8,899.10^-4 · C_CaO + 2,768.10^-3 · C²_{CaO, S,} (5)
C_S, C_CaO, C_SiO₂ - Konzentration des sulfidischen Schwefels, des Calciumoxids und Siliziumdioxids im Beschickungsgut (Masse%) ist.

Bei der Arbeit einer Brennanlage mit einem effektiven Durchmesser des Abflußquerschnittes, der dem gemäß Formel (4) berechneten Durchmesser nicht entspricht, werden unerwünschte Effekte nachgewiesen. Bei einem effektiven Durchmesser des Abflußquerschnittes der Brennanlage unter dem berechneten Wert [bei einer hohen Ausströmungsgeschwindigkeit des sulfidischen Stoffes] wird der erforderliche Entschwefelungsgrad infolge einer kurzen Verweilzeit des Stoffes in der Schmelzzone nicht erreicht, was zu einem erhöhten Bleianteil in dem Stein und zur Verringerung seiner Ausbringung zum Rohmetall und folglich zur Vergrößerung seines Verlustes führt. Bei einem effektiven Durchmesser des Abflußquerschnittes einer Brennanlage über den berechneten Wert hinaus wird die Verweilzeit des Stoffes in der Schmelzzone länger als erforderlich [bei einer Ausströmungsgeschwindigkeit des sulfidischen Stoffes unter der erforderlichen Geschwindigkeit], es kommt zur Überoxydation des Beschickungsgutes, die zur Verschlechterung der Reduktionsbedingungen des Bleioxids und entsprechend zum Verlust an Blei mit der zinkhaltigen Schlacke führt.

Zweckmäßigerweise soll man vor der Zuführung des Beschickungsgutes durch die Brennanlage zum Schmelzen einen Teil des Beschickungsgutes in einer Menge von 4,5 bis 13%, bezogen auf die Masse des Ausgangsbeschickungsgutes, bis zu einer Teilchengröße zerkleinern, die auf das 4 bis 8fache kleiner als die Teilchengröße des Ausgangsbeschickungsgutes ist, wonach man diesen Teil mit dem übrigen Teil des Beschickungsgutes vermischt.

Es wurde von uns festgestellt, daß bei der Oxydation sulfidischer Erze und/oder Konzentrate unter Bedingungen ihrer Erhitzung durch die Wärme, die sich bei ihrer Oxydation entwickelt, die Vergrößerung der Geschwindigkeit dieser heterogenen Reaktion nach der Zerkleinerung des Stoffes um 50 bis 80% höher erscheint, als es aus dem Verhältnis zwischen der Teilchengröße des Ausgangsbeschickungsgutes und seiner zerkleinerten Fraktionen zu erwarten ist. Durch eine wesentliche Vergrößerung der Oxydationsgeschwindigkeit des teilweise zerkleinerten Beschickungsgutes im Vergleich mit dem Ausgangsbeschickungsgut oxydiert solches teilweise zerkleinertes Beschickungsgut im oberen Teil der Schmelzzone vollständig, die sich bei seiner Oxydation entwickelte Wärme wird für die Erhitzung und zum Schmelzen der im Beschickungsgut dominierenden groben Fraktion verwendet, wodurch die Oxydation größerer Teilchen des sulfidischen Stoffes intensiviert und die Ausdehnung des Hochtemperaturbereiches der Schmelzzone verlängert wird. Durch die Vergrößerung der Ausdehnung der Hochtemperaturzone vergrößert sich die Verweilzeit des Beschickungsgutes in derselben auf das 2,1 bis 3,6fache und merklich steigt sowohl die Umsetzungsgeschwindigkeit von Sulfiden mit dem Sauerstoff der Gasphase als auch die Umsetzungsgeschwindigkeit höherer Eisenoxide mit den Sulfiden an.

Dadurch, daß sich die Verweilzeit des Beschickungsgutes im Hochtemperaturbereich vergrößert, steigt der Verwertungsgrad des Sauerstoffs der Gasphase und insbesondere des Sauerstoffes an, der zu höheren Eisenoxiden gebunden ist. Die Senkung des Gehaltes an höheren Eisenoxiden in der hergestellten oxidischen Schmelze führt dazu, daß bei der darauffolgenden Reduktion dieser Schmelze der Verbrauch an festem kohlenstoffhaltigen Stoff für die Reduktion der höheren Eisenoxide vermindert wird.

Es wurde von uns festgestellt, daß beim Zusatz der zerkleinerten Fraktion in einer Menge unter 4,5%, bezogen auf die Masse des Ausgangsbeschickungsgutes, die sich entwickelte Reaktionswärme für die Erreichung der Temperatur einer intensivsten Oxydation des Beschickungsgutes im oberen Teil der Schmelzzone unzureichend ist. Ähnlicherweise bei der Verwendung als Zusatz eines Stoffes mit einem Zerkleinerungsgrad unter 4 erscheint die Geschwindigkeit seiner Oxydation für den Start der Oxydation der Hauptgrobfraktion des Beschickungsgutes unzureichend hoch.

Beim Zusatz der zerkleinerten Fraktion in einer Menge über 13%, bezogen auf die Masse des Ausgangsbeschickungsgutes, beziehungsweise bei einem hohen Zerkleinerungsgrad des sulfidischen Rohstoffes [Zerkleinerungsgrad über 8] beginnt die Menge des oxydierten Umlaufstaubs bedeutend anzusteigen; beträchtlich werden auch die Kosten für die zusätzliche Zerkleinerung des Stoffes.

Wie aus dem Obendargelegten zu ersehen ist, wird es durch Zerkleinerung eines Teils des Beschickungsgutes möglich, den Koeffizienten der Sauerstoffverwendung zu vergrößern, das heißt, die Metalle aus der sulfidischen Form in die oxidische Form vollständiger zu überführen und dadurch die Ausbringung von Blei in der Reduktionsstufe um 0,2 bis 0,5% zu erhöhen. Der genannte Vorgang gestattet es außerdem, den Verbrauch an festem kohlenstoffhaltigem Stoff zu reduzieren.

Zweckmäßigerweise soll die Oxydation der bleihaltigen Zinkdämpfe mit dem sauerstoffhaltigen Gas, die beim Abstehenlassen der bleiarmen zinkhaltigen Schlacke entstehen, bei einem Druck von minus 19,6 bis plus 19,6 Pa erfolgen, wodurch man grobdisperse oxidische Sublimate, die mit Zinkoxid angereichert sind, und feindisperse oxidische Sublimate erhält, die mit Bleioxid angereichert sind; die genannten feindispersen oxidischen Sublimate sind dem Schmelzen zuzuführen.

Beim Abstehenlassen der zinkhaltigen Schlacke geht ein Teil des Bleis und des Zinks in Dämpfe über. Bei der Oxydation der genannten Dämpfe erfolgt eine effektive Abscheidung von Blei und Zink in den anfallenden oxidischen Sublimaten und zwar konzentriert sich das Zink in den grobdispersen Sublimaten und das Blei in den feindispersen Sublimaten, die man dem Schmelzen zuführt.

Der große Gehalt der feindispersen Sublimate an Blei, der den Gehalt an Blei im Beschickungsgut übersteigt, bedingt die Zweckmäßigkeit ihrer Rückführung der Stufe des Schmelzens, was es ermöglicht, die Ausbringung von Blei zu vergrößern.

Die Durchführung der Oxydation bleihaltiger Zinkdämpfe bei Druckwerten außerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches schließt die Möglichkeit aus, die grobdispersen oxidischen Sublimate mit Zink und die feindispersen oxidischen Sublimate mit Blei anzureichern, und führt dadurch dazu, daß es nicht möglich ist, die oxidischen feindispersen Sublimate als Umlaufstoff beim Schmelzen zu verwenden.

Durch die Oxidation bleihaltiger Zinkdämpfe bei einem Druck von minus 19,6 bis plus 19,6 Pa wird es möglich, die Fraktionen der feindispersen Sublimate mit Blei anzureichern und dadurch seine Ausbringung um 0,3 bis 0,4 zu vergrößern.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verarbeitung sulfidischer bleihaltiger oder sulfidischer blei- und zinkhaltiger Erze und/oder Konzentrate, die Metallverbindungen, darunter Eisen- und Kupferverbindungen, Siliziumdioxid, Aluminium-, Calcium- und Magnesiumoxide aufweisen, wird wie folgt ausgeführt.

Zur Durchführung des Verfahrens setzt man eine Schmelzanlage ["Zvetnyje metally" (Buntmetalle), Nr. 8, 1977, A. P. Sychev "Kislorodno-elektrotermicheskaya pererabotka svinzovykch konzentratov v agregate" (Sauerstoff-elektrothermische Verarbeitung von Bleikonzentraten in einer Anlage "KIVCET-CS", S. 8 bis 15] ein.

Das Beschickungsgut, das sich aus sulfidischen bleihaltigen oder sulfidischem blei- und zinkhaltigen Erzen und/oder Konzentraten sowie aus einem Flußmittel zusammensetzt, wird bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt nicht über 1 Masse% getrocknet und zusammen mit oxidischem Umlaufstaub durch eine Brennanlage der Schmelzanlage zum Schmelzen zugeführt. Als Flußmittel verwendet man ein Gemisch aus Kalk beziehungsweise Kalkstein mit einem eisenhaltigen Stoff bei einem Massenverhältnis des Calciumoxids zum Eisen im Gemisch von 0,43 bis 0,76, dabei wird das genannte Gemisch in einer Menge von 5 bis 22%, bezogen auf die Masse des Ausgangserzes und/oder Ausgangskonzentrates, berechnet auf die Gesamtmenge des Calciumoxids und Eisens in diesem Gemisch, verwendet. Das Schmelzen des genannten Beschickungsgutes zusammen mit dem oxidischen Umlaufstaub erfolgt in einem vertikalen Flammenmantel im Medium eines sauerstoffhaltigen Gases. Als sauerstoffhaltiges Gas kann, beispielsweise, technischer Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet werden.

Bei einer Konzentration von Kupfer in den sulfidischen Ausgangsstoffen über 1 Masse% wird es empfohlen, das Schmelzen bei einem Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas, umgerechnet auf Sauerstoff, unter der stöchiometrischen Menge zu führen, die für die vollständige Oxydation der Metalle und des sulfidischen Schwefels im Beschickungsgut erforderlich ist [das heißt, daß es empfohlen wird, das Schmelzen unter Entstehung eines mit Kupfer angereicherten Steins zu führen]. Bei einer Konzentration des Kupfers in den sulfidischen Ausgangsstoffen von höchstens 1 Masse% ist es zweckmäßig, das Schmelzen ohne Entstehung von Stein bei einem Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas, umgerechnet auf Sauerstoff, zu führen, der gegenüber der stöchiometrischen für die vollständige Oxydation der Metalle und des sulfidischen Schwefels im Beschickungsgut erforderlichen Menge, überschüssig ist.

Durch Schmelzen erhält man eine oxidische Schmelze, die vorwiegend Metalloxide enthält, und ein Gemisch aus oxidischem Umlaufstaub mit Gasen des Schmelzvorganges. Das genannte Gemisch aus oxidischem Umlaufstaub führt man durch ein gasableitendes Standrohr der Schmelzanlage einer Einrichtung für die Abscheidung des oxidischen Umlaufstaubs von den Gasen des Schmelzvorganges, beispielsweise, einem Elektrofilter zu. Den oxidischen Umlaufstaub führt man dem Schmelzen in der Schmelzanlage zurück.

Die hergestellte oxidische Schmelze filtriert man durch eine Schicht aus festem kohlenstoffhaltigem Stoff, als solcher kann, beispielsweise, Koks oder Kohle verwendet werden. Dabei erfolgt die Reduktion der Metalloxide, vorzugsweise von Bleioxid, zu Metallen. Hierdurch erhält man Rohblei und eine bleiarme zinkhaltige Schlacke beziehungsweise die gleichen Produkte und Stein, der mit Kupfer angereichert ist. Die genannten Schmelzpro dukte fließen in die elektrothermische Zone der Schmelzanlage über, die eine mit der Schmelzzone gemeinsame Herdfläche aufweist. In der genannten elektrothermischen Zone kommt es zum Abstehenlassen der zinkhaltigen Schlacke und zur Entstehung von Schichten: einer unteren Schicht aus Rohblei und einer oberen Schicht aus bleiarmer zinkhaltiger Schlacke; beim Vorhandensein von Stein, der mit Kupfer angereichert ist, stellt der letztere eine Zwischenschicht zwischen dem Rohblei und der Schlacke dar. Beim Abstehenlassen der Schlacke entstehen bleihaltige Zinkdämpfe, die zusammen mit den Gasen der elektrothermischen Zone einer Einrichtung, beispielsweise, einer Nachbrennkammer zwecks Oxydation der genannten Dämpfe zugeführt werden. Der gleichen Einrichtung führt man auch das sauerstoffhaltige Gas zu [beispielsweise, die mit Sauerstoff angereicherte Luft]. Im Ergebnis erhält man oxidische grob- und feindisperse Sublimate, die praktisch gleiche Mengen des Blei- und des Zinkoxids aufweisen. Die grobdispersen Sublimate setzen sich in der genannten Einrichtung zur Oxydation der Dämpfe nieder. Die feindispersen Sublimate im Gemisch mit den Gasen der elektrothermischen Zone werden zur Abscheidung, beispielsweise, einem Schlauchfilter zugeführt. Die grob- und feindispersen Sublimate führt man einer weiteren Verarbeitung zur Ausbringung von Zink und Blei aus denselben zu.

Infolge der genannten Verarbeitung sulfidischer Stoffe erhält man Rohblei und eine bleiarme zinkhaltige Schlacke, erforderlichenfalls auch Stein, der mit Kupfer angereichert ist, sowie Gase des Schmelzvorganges. Das Rohblei führt man einer feineren Raffination vom Kupfer und anderen Beimengungen zu und die bleiarme zinkhaltige Schlacke führt man der Ausbringung von Zink, Stein, der mit Kupfer angereichert ist, führt man der Gewinnung von Kupfer und die Gase des Schmelzvorganges führt man der Gewinnung von Schwefelsäure zu.

Es wird empfohlen, bei einer Konzentration des Kupfers in dem sulfidischen Ausgangsstoff nicht über 1 Masse% das Schmelzen bei einem Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas, der nach der Formel (1) ermittelt wird, zu führen. Hierfür wird nach dem Gehalt an Blei, Zink, Eisen, Kupfer und sulfidischem Schwefel in dem Ausgangsbeschickungsgut der stöchiometrische Verbrauch an Sauerstoff (B) ermittelt. Dann ermittelt man nach der Konzentration von SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO und Fe [umgerechnet auf FeO] im Beschickungsgut, indem ihre Gesamtkonzentration für eine Einheit angenommen wird, den Parameter A nach der Formel (2). Wenn die Höhe der Schmelzzone H bekannt ist, so ermittelt man den Parameter K. Nach der Ermittlung der Werte A, B und K wird nach der Formel (1) der erforderliche Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas [umgerechnet auf Sauerstoff] je Tonne des Beschickungsgutes ermittelt, und man führt das Schmelzen bei dem genannten Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas weiter durch.

Zweckmäßigerweise soll bei einer Konzentration an Kupfer im sulfidischen Ausgangsstoff über 1 Masse% das Schmelzen bei einem Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas, der nach der Formel (3) ermittelt wird, durchgeführt und gleichzeitig die an die Herdfläche der Schmelzanlage angrenzende untere Schicht aus Rohblei, beispielsweise, mit Luft auf eine Temperatur von 330 bis 900°C abgekühlt werden.

Infolge der Verarbeitung sulfidischer Stoffe bei dem genannten Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas und der Kühlung der unteren Schicht des Rohbleis erhält man neben dem Rohblei und der bleiarmen zinkhaltigen Schlacke auch den Stein, der mit Kupfer angereichert ist.

Zur Gewährleistung der besten Bedingungen für die Schmelzführung wird es empfohlen, den effektiven Durchmesser des freien Abflußquerschnitts der Brennanlage nach der Formel (4) zu ermitteln.

Zweckmäßigerweise soll - vor der Zuführung des Beschickungsgutes durch die Brennanlage zum Schmelzen - ein Teil des Beschickungsgutes in einer Menge von 4,5 bis 13%, bezogen auf die Masse des Ausgangsbeschickungsgutes, bis zu einer Teilchengröße, die auf das 4- bis 8fache kleiner als die Teilchengröße des Ausgangsbeschickungsgutes ist, zerkleinert und die zerkleinerte Fraktion mit dem übriggebliebenen Teil des Beschickungsgutes vermischt werden.

Es wird empfohlen, die bleihaltigen Zinkdämpfe, die beim Abstehenlassen der bleiarmen zinkhaltigen Schlacke entstehen, mit sauerstoffhaltigem Gas [technischem Sauerstoff beziehungsweise mit Luft, die mit Sauerstoff angereichert ist] beispielsweise in einer Nachbrennkammer bei einem Druck von minus 19,6 bis plus 19,6 Pa zu oxydieren. Hierdurch erhält man grobdisperse oxidische Sublimate, die mit Zinkoxid angereichert sind, und feindisperse oxidische Sublimate, die mit Bleioxid angereichert sind. Die genannten grobdispersen Sublimate setzen sich in der Anlage nieder, in der die Oxydation der Dämpfe erfolgte, sie trennen sich dabei von den feindispersen Sublimaten, wonach es möglich ist, sie für die weitere Ausbringung von Zink einzusetzen. Die feindispersen Sublimate, die mit Blei angereichert sind, führt man zum Schmelzen der Schmelzanlage zu.

Zur besseren Erläuterung der vorliegenden Erfindung werden nachstehende Beispiele für ihre konkrete Ausführung angeführt.

Beispiel 1

Man verarbeitet sulfidisches blei- und zinkhaltiges Konzentrat, das 51,12 Masse% Blei, 9,11 Masse% Zink, 0,73 Masse% Kupfer, 3,61 Masse% Eisen, 16,31 Masse% sulfidischen Schwefel, 4,48 Masse% Siliziumdioxid, 1,49 Masse% Calciumoxid, 0,68 Masse% Aluminiumoxid und 0,39 Masse% Magnesiumoxid enthält.

Hierfür wird ein Beschickungsgut hergestellt, indem man dem Ausgangskonzentrat ein Flußmittel zusetzt. Als Flußmittel verwendet man ein Gemisch aus Kalkstein [56 Masse% Kalziumoxid] mit Pyrit [42 Masse% Eisen] bei einem Masseverhältnis des Calciumoxids zum Eisen im Gemisch gleich 0,60. Das genannte Flußmittel setzt man in einer Menge von 5%, bezogen auf die Masse des Ausgangskonzentrats, zu, berechnet auf die Gesamtmenge des Calciumoxids und des Eisens im Flußmittel.

Das aus dem genannten sulfidischen Konzentrat und dem Flußmittel zusammengesetzte Beschickungsgut trocknet man bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 1 Masse% und führt man zum Schmelzen der Schmelzanlage zusammen mit dem oxidischen Umlaufstaub durch eine Brennanlage zu, deren effektiver Durchmesser des freien Abflußquerschnitts gleich 0,095 m ist. Der Verbrauch am Beschickungsgut beträgt 1 t/h. Das Schmelzen erfolgt in einem vertikalen Flammenmantel im Medium des technischen Sauerstoffs (95% O₂), der dem Schmelzen in einer Menge von 260 Nm³ je Tonne des Beschickungsgutes zugeführt wird. Die Höhe der Schmelzzone (H) der Schmelzanlage ist gleich 2,0 m. Im Ergebnis erhält man eine oxidische Schmelze, die vorwiegend Metalloxide aufweist, und ein Gemisch aus oxidischem Umlaufstaub mit Gasen des Schmelzvorganges. Man scheidet den genannten Staub von den Gasen des Schmelzvorganges in einem Elektrofilter ab und führt diesen Staub zum Schmelzen kontinuierlich zurück. Die Menge des Umlaufstaubs, der kontinuierlich dem Schmelzen zurückgeführt wird, beträgt 16,4 Masse%, bezogen auf die Menge des Beschickungsgutes; der Gehalt des Staubs an Blei beträgt 61,7 Masse%.

Die oxidische Schmelze filtriert man durch eine Koksschicht, die in einer Menge von 55 kg je Tonne des Beschickungsgutes eingesetzt wird. Dabei werden die Metalloxide, vorzugsweise Bleioxid, zu Metallen oxydiert.

Infolge der genannten Verarbeitung erhält man Rohblei, in welches 93,0% Blei, bezogen auf die Masse des Bleis, übergegangen sind, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist, man erhält auch eine bleiarme zinkhaltige Schlacke, in die 0,79% Blei, bezogen auf die Masse von Blei, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist, übergegangen sind.

Die genannten Schmelzprodukte fließen in die elektrothermische Zone der Schmelzanlage über, in der das Abstehenlassen der zinkhaltigen Schlacke vor sich geht. Beim Abstehenlassen der Schlacke entstehen bleihaltige Zinkdämpfe, die man zusammen mit den Gasen der elektrothermischen Zone der Nachbrennungskammer zur Oxydation der genannten Dämpfe zuführt. Der gleichen Anlage führt man auch Luft zu. Der Druck in der Nachbrennungskammer beträgt // Pa. Hierdurch erhält man oxidische grob- und feindisperse Sublimate, die 45 Masse% Zink und 35 Masse% Blei [6,1 Masse%, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist] aufweisen.

Beispiel 2 [zum Vergleich]

Die Verarbeitung des in Beispiel 1 beschriebenen sulfidischen blei- und zinkhaltigen Konzentrats erfolgt in Übereinstimmung mit dem bekannten Verfahren (US, A, 45 19 836) in der gleichen Schmelzanlage und unter den gleichen technologischen Bedingungen. Dabei verwendet man ein Flußmittel, das ein Gemisch aus Kalkstein [56 Masse% Calciumoxid] und Quarzsand [93 Masse% Siliziumdioxid] darstellt. Das Massenverhältnis der Gesamtmenge von SiO₂ und Al₂O₃ zum FeO im Beschickungsgut ist gleich 0,8; das Massenverhältnis der Gesamtmenge von CaO und MgO zum FeO im Beschickungsgut ist gleich 0,51. Das Schmelzen erfolgt in einem vertikalen Flammenmantel im Medium des technischen Sauerstoffs [95% O₂], der dem Schmelzen in einer Menge von 220 Nm³ je Tonne des Beschickungsgutes zugeführt wird. Die Menge des oxidischen Umlaufstaubs, der kontinuierlich zum Schmelzen zurückgeführt wird, beträgt 44,3 Masse%, bezogen auf die Menge des Beschickungsgutes; der Gehalt des Staubs an Blei beträgt 62,1 Masse%.

Infolge der genannten Verarbeitung erhält man Rohblei, in das 92,1% Blei übergegangen sind, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist. Man erhält auch eine bleiarme zinkhaltige Schlacke, in die 0,95% Blei übergegangen sind, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist. Außerdem erhält man oxidische grob- und feindisperse Sublimate, die 45,1 Masse% Zink und 34,3 Masse% Blei aufweisen [6,8%, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist].

Wie aus den angeführten Beispielen zu ersehen ist, vergrößert sich bei der Realisierung der Verarbeitung sulfidischer bleihaltiger Stoffe gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren [Beispiel 1] im Vergleich zum bekannten Verfahren [Beispiel 2] die Ausbringung des Bleis aus den sulfidischen Ausgangsstoffen zum Rohblei um 0,9 bis 1,1%, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist. Außerdem wird die Menge des Bleis, das zum Schmelzen zusammen mit dem oxidischen Umlaufstaub zurückgeführt wird, um 4,8 bis 21,7% [absolut] reduziert, [berechnet auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist].

Beispiel 3

Man verarbeitet sulfidisches blei- und zinkhaltiges Konzentrat, das 52,3 Masse% Blei, 8,6 Masse Zink, 1,8 Masse% Kupfer, 3,82 Masse% Eisen, 15,97 Masse% sulfidischen Schwefel, 4,52 Masse% Siliziumdioxid 1,28 Masse% Calciumoxid, 0,65 Masse% Aluminiumoxid und 0,26 Masse% Magnesiumoxid enthält. Die Verarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1. Dabei ist das Massenverhältnis des Calciumoxids zum Eisen im Flußmittel gleich 0,60. Das genannte Flußmittel wird in einer Menge von 15%, bezogen auf die Masse des Ausgangskonzentrats und berechnet auf die Gesamtmenge des Calciumoxids und Eisens im Flußmittel, zugesetzt. Das Schmelzen erfolgt in einem vertikalen Flammenmantel im Medium des technischen Sauerstoffs [95% O₂], den man dem Schmelzen in einer Menge von 242 Nm³ je Tonne des Beschickungsgutes zuführt. Die Menge des oxidischen Umlaufstaubs, der kontinuierlich zum Schmelzen zurückgeführt wird, beträgt 9,4 Masse%, bezogen auf die Menge des Beschickungsgutes; der Gehalt des Staubs an Blei beträgt 61,6 Masse%.

Infolge der genannten Verarbeitung erhält man Rohblei, das 2,01 Masse% Kupfer enthält und in das 93,0% Blei über gegangen sind, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist, ferner erhält man eine blei arme zinkhaltige Schlacke, in die 0,81% Blei übergegangen sind, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist, sowie Stein, der 20,1 Masse% Kupfer enthält, in den 4,3% Blei übergegangen sind, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist. Außerdem erhält man oxidische grob- und feindisperse Sublimate, die 43,9 Masse% Zink und 32,4 Masse% Blei auf weisen [1,8%, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist].

Beispiel 4

Man verarbeitet sulfidisches blei- und zinkhaltiges Konzentrat, das 51,12 Masse% Blei, 9,11 Masse% Zink, 0,73 Masse% Kupfer, 3,61 Masse% Eisen, 16,31 Masse% sulfidi schen Schwefel, 4,48 Masse% Siliciumdioxid, 1,49 Masse% Calciumoxid, 0,68 Masse% Aluminiumoxid und 0,39 Masse% Magnesiumoxid enthält.

Hierfür wird ein Beschickungsgut hergestellt, indem man dem Ausgangskonzentrat ein Flußmittel zusetzt. Als Flußmittel verwendet man ein Gemisch aus Kalkstein [56 Masse% Calciumoxid] mit Pyrit [42 Masse% Eisen] bei einem Massen verhältnis des Calciumoxids zum Eisen im Gemisch gleich 0,60.

Das genannte Flußmittel setzt man in einer Menge von 5%, bezogen auf die Masse des Ausgangskonzentrats und berechnet auf die Gesamtmenge des Calciumoxids und Eisens im Flußmittel, zu. Das hergestellte Beschickungsgut enthält 47,68 Masse% Blei, 8,39 Masse% Zink, 0,67 Masse% Kupfer, 6,21 Masse% Eisen, 18,32 Masse% sulfidischen Schwefel, 4,13 Masse% Siliciumdioxid, 3,09 Masse% Calciumoxid, 0,63 Masse% Aluminiumoxid und 0,36 Masse% Magnesiumoxid.

Das aus dem genannten sulfidischen Konzentrat und aus dem Flußmittel zusammengesetzte Beschickungsgut trocknet man bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 1 Masse% und führt es zum Schmelzen einer Schmelzanlage zusammen mit dem oxi dischen Umlaufstaub durch eine Brennanlage zu, deren effek tiver Durchmesser des freien Abflußquerschnitts gleich 0,095 m ist. Der Verbrauch am Beschickungsgut beträgt 1 t/h. Das Schmelzen erfolgt in einem vertikalen Flammenmantel im Medium des technischen Sauerstoffs [95% O₂], der in einer Menge zugeführt wird, die nach der Formel (1) ermittelt wird. Gefunden wurde:
C _* = 0,492, C _k - 0,294, C _o = 0,214, A = 0,823, K = 1,483
[die Höhe der Schmelzzone der Schmelz anlage H ist gleich 2,0 m], B = 181.
Daraus beträgt der Ver brauch (P) des sauerstoffhaltigen Gases, umgerechnet auf Sauerstoff, 221 Nm³ je Tonne des Beschickungsgutes, bezie hungsweise, unter Berücksichtigung der Konzentration des Sauerstoffes im sauerstoffhaltigen Gas, beträgt der Verbrauch des letzteren 233 Nm³ je Tonne des Beschickungsgutes.

Im Ergebnis erhält man eine oxidische Schmelze, die vorwiegend Metalloxide enthält, und ein Gemisch aus oxidi schem Umlaufstaub mit den Gasen des Schmelzvorganges. Man scheidet den genannten Staub von den Gasen des Schmelzvor ganges in einem Elektrofilter ab und führt man kontinuierlich diesen Staub dem Schmelzen zurück. Die Menge des oxi dischen Umlaufstaubs, der kontinuierlich dem Schmelzen zu rückgeführt wird, beträgt 15,6 Masse%, bezogen auf die Menge des Beschickungsgutes; der Gehalt des Staubs an Blei be trägt 62,2 Masse%.

Die oxidische Schmelze filtriert man durch eine Schicht aus Koks, der in einer Menge von 50 kg je Tonne des Be schickungsgutes eingesetzt wird. Dabei werden die Metalloxi de, vorzugsweise Bleioxid, zu Metallen reduziert.

Infolge der genannten Verarbeitung erhält man Rohblei, in das 93,8% Blei übergegangen sind, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist, sowie eine bleiarme zinkhaltige Schlacke, in die 0,43% des Bleis übergegangen sind, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist.

Die genannten Schmelzprodukte fließen in die elektro thermische Zone der Schmelzanlage über, in der das Abstehen lassen der zinkhaltigen Schlacke erfolgt. Beim Abstehenlassen der Schlacke entstehen bleihaltige Zinkdämpfe, die zu sammen mit den Gasen der elektrothermischen Zone der Nach brennkammer zur Oxydation der genannten Dämpfe zuge führt werden. Der gleichen Kammer wird auch Luft zugeführt. Der Druck in der Nachbrennungskammer beträgt //Pa. Hierdurch erhält man oxidische grob- und feindisperse Sub limate, die 45,3 Masse% Zink und 35,1 Masse% Blei aufweisen [5,6%, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist].

Beispiel 5

Die Verarbeitung des in Beispiel 1 beschriebenen sulfidischen blei- und zinkhaltigen Konzentrats erfolgt wie in Beispiel 1. Dabei wird vor der Zuführung des Beschickungsgutes durch Brennanlage zum Schmelzen ein Teil des Beschickungsgutes in einer Menge von 8,8%, bezogen auf die Masse des Ausgangsbeschickungsgutes, bis zu einer Teilchengröße zerkleinert, die auf das 4fache kleiner als die Teilchen größe des Ausgangsbeschickungsgutes ist, danach wird die zerkleinerte Fraktion des Beschickungsgutes mit dem übrigen Teil des Beschickungsgutes vermischt und dem Schmelzen zugeführt. Die Menge des oxidischen Umlaufstaubs, der kontinuierlich dem Schmelzen zurückgeführt wird, bezogen auf die Menge des Beschickungsgutes, beträgt 13,3 Masse%; der Gehalt des Staubs an Blei beträgt 62,3 Masse%.

Die oxidische Schmelze filtriert man durch eine Schicht aus Koks, der in einer Menge von 48 kg je Tonne des Beschickungsgutes eingesetzt wird.

Im Ergebnis der genannten Verarbeitung erhält man Roh blei, in das 93,5% Blei übergegangen sind, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist, sowie eine bleiarme zinkhaltige Schlacke, in die 0,7% Blei übergegangen sind, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist. Man erhält außerdem oxidische grob- und feindisperse Sublimate, die 45,6 Masse% Zink und 34,7 Masse% Blei aufweisen [5,8, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist].

Beispiel 6

Die Verarbeitung des sulfidischen blei- und zinkhaltigen Konzentrats, das in Beispiel 1 beschrieben ist, erfolgt analog dem Beispiel 1. Dabei wird vor der Zuführung des Beschickungsgutes durch die Brennanlage zum Schmelzen ein Teil des Beschickungsgutes in einer Menge von 8,8%, bezogen auf die Masse des Ausgangsbeschickungsgutes, bis zu einer Teilchen größe zerkleinert, die auf das 8fache kleiner als die Teilchengröße des Ausgangsbeschickungsgutes ist, wonach man die zerkleinerte Fraktion des Beschickungsgutes mit dem übrigen Teil des Beschickungsgutes vermischt und dem Schmelzen zugeführt. Die Menge des oxidischen Umlaufstaubs, der kontinuierlich dem Schmelzen zurückgeführt wird, beträgt 15,3 Masse%; bezogen auf die Menge des Beschickungsgutes; der Gehalt des Staubs an Blei beträgt 59,9 Masse%.

Die oxidische Schmelze filtriert man durch eine Schicht aus Koks, der in einer Menge von 49 kg je Tonne des Beschickungsgutes eingesetzt wird.

Im Ergebnis der genannten Verarbeitung erhält man Roh blei, in das 93,6% Blei übergegangen sind, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist, sowie eine bleiarme zinkhaltige Schlacke, in die 0,7% Blei übergegangen sind, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist. Man erhält außerdem oxidische grob- und feindisperse Sublimate, die 45,5 Masse% Zink und 34,8 Masse% Blei aufweisen [5,6, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist].

Beispiel 7

Die Verarbeitung des in Beispiel 4 beschriebenen sulfidischen blei- und zinkhaltigen Konzentrats erfolgt wie in Beispiel 4. Die Menge des oxidischen Umlaufstaubs, der kontinuierlich dem Schmelzen zurückgeführt wird, beträgt 15,6 Masse%, bezogen auf die Menge des Beschickungsgutes; der Gehalt des Staubs an Blei beträgt 62,2 Masse%.

Im Ergebnis der genannten Verarbeitung erhält man Roh blei, in das 93,9% Blei übergegangen sind, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist, sowie eine bleiarme zinkhaltige Schlacke, in die 0,38% Blei übergegangen sind, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist.

Der Druck in der Nachbrennungskammer bei der Oxydation mit Luft der bleihaltigen Zinkdämpfe, die beim Abstehenlassen der zinkhaltigen Schlacke entstanden sind, beträgt /-0,1/Pa.

Im Ergebnis erhält man oxidische grobdisperse Sublimate, die 8,0 Masse% Blei und 34,3 Masse% Zink enthalten, in die 1,2% Blei übergegangen sind, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist. Die genannten grobdispersen Sublimate setzten sich in der Nachbrennungskammer nieder. Man erhält außerdem oxidische feindisperse Sublimate, die 61,2 Masse% Blei und 28,9 Masse% Zink aufweisen, in die 4,4% Blei übergegangen sind, bezogen auf die Masse des Bleis, das im Ausgangskonzentrat enthalten ist. Die genannten oxidischen fein dispersen Sublimate werden an Schlauchfiltern abgeschieden und zum Schmelzen der Schmelz anlage zugeführt.

Claims

1. Verfahren zur Verarbeitung sulfidischer bleihaltiger oder sulfidischer blei- und zinkhaltiger Erze und/oder Konzentrate, die Verbindungen von Metallen, darunter Eisen- und Kupferverbindungen, Siliziumdioxid, Aluminium-, Calcium- und Magnesiumoxide aufweisen, das vorsieht

- Zuführung des aus den genannten sulfidischen Stoffen und aus einem Flußmittel bestehenden Beschickungsgutes zum Schmelzen zusammen mit oxidischem Umlaufstaub durch eine Brennanlage,
- Schmelzen des genannten Beschickungsgutes zusammen mit dem oxidischen Umlaufstaub in einem vertikalen Flammenmantel im Medium eines sauerstoffhaltigen Gases unter Bildung einer oxidischen Schmelze, die vorzugsweise Metalloxide aufweist, und eines Gemisches aus dem oxidischen Umlaufstaub mit den Gasen des Schmelzvorganges,
- Abscheidung des genannten oxidischen Umlaufstaubs aus den Gasen des Schmelzvorganges,
- Rückführung des oxidischen Umlaufstaubs zum Schmelzen,
- Reduktion von Metalloxiden, insbesondere des Bleioxids, zu Metallen durch Filtration der oxidischen Schmelze durch eine Schicht aus einem festen kohlenstoffhaltigen Stoff unter Bildung von Rohblei und Schlacke,
- Abstehenlassen der genannten Schlacke unter Bildung von bleihaltigen Zinkdämpfen,
- Oxydation der genannten bleihaltigen Zinkdämpfe mit einem sauerstoffhaltigen Gas unter Bildung von grob- und feindispersen oxidischen Sublimaten, dadurch gekennzeichnet, daß man
- als Flußmittel ein Gemisch aus Kalkstein oder Kalk mit einem eisenhaltigen Stoff bei einem Massenverhältnis des Calciumoxids zum Eisen im Gemisch von 0,43 bis 0,76 verwendet,
- das genannte Gemisch in einer Menge von 5 bis 22% verwendet, bezogen auf die Masse des Ausgangserzes und/oder -konzentrates und berechnet auf die Gesamtmenge des Calcium- und Eisenoxids in diesem Gemisch.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Schmelzen des Beschickungsgutes zusammen mit dem oxidischen Umlaufstaub bei einem Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas, umgerechnet auf Sauerstoff, unter der stöchiometrischen Menge, die für die vollständige Oxydation der Metalle und des sulfidischen Schwefels im Beschickungsgut erforderlich ist, durchführt, wobei man dadurch neben dem Rohblei und einer bleiarmen zinkhaltigen Schlacke auch einen mit Kupfer angereicherten Stein erhält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Schmelzen des Beschickungsgutes zusammen mit dem oxidischen Umlaufstaub bei einem Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas durchführt, der nach folgender Formel ermittelt wird: P = A·B·Kworin P - Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas, umgerechnet auf Sauerstoff, Nm³/t des Beschickungsgutes ist,A = 1,542-3,299 C _k -7,972 C _o -4,285 C _* +28,851 C _k C _o + 14,657 C _k C _* + 27,370 C _o C _* -88,895 C _o C _* C _k,dabei C _k + C _o + C _* = l die Gesamtkonzentration der saueren Oxide C _k/SiO₂ und Al₂O₃/ sowie der basischen Oxide C _o/CaO und MgO/ und des Eisens C _* /umgerechnet auf FeO/ im Beschickungsgut ist, wobei die Konzentrationen in Masseanteilen ausgedrückt sind.

B - stöchiometrischer Verbrauch an Sauerstoff eines sauerstoffhaltigen Gases ist, der für die vollständige Oxydation der Metalle und des sulfidischen Schwefels im Beschickungsgut, Nm³/t des Beschickungsgutes, erforderlich ist, worin H - die Höhe der Schmelzzone (m) ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Schmelzen des Beschickungsgutes zusammen mit dem oxidischen Umlaufstaub beim stöchiometrischen Verbrauch an einem sauerstoffhaltigen Gas, umgerechnet auf Sauerstoff, der für die vollständige Oxydation des Bleis, Eisens und Zinks im Beschickungsgut erforderlich ist, und bei einem Verbrauch an dem sauerstoffhaltigen Gas, umgerechnet auf Sauerstoff, je 1 kg des sulfidischen Schwefels im Beschickungsgut durchführt, der nach folgender Formel ermittelt wird: worin Q - Verbrauch an sauerstoffhaltigem Gas, umgerechnet auf Sauerstoff, je 1 kg des sulfidischen Schwefels im Beschickungsgut, Nm₃, ist, n - Massenverhältnis des sulfidischen Schwefels zum Kupfer in der oxidischen Schmelze gleich 0,65 bis 1,30 ist, C _Cu C _S--Konzentration des Kupfers und des sulfidischen Schwefels im Beschickungsgut (Masse%) ist, und daß man die untere Schicht des Rohbleis kontinuierlich auf eine Temperatur von 330 bis 900°C abkühlt, wodurch man neben dem Rohblei und der bleiarmen zinkhaltigen Schlacke einen an Kupfer angereicherten Stein erhält.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Beschickungsgutes zusammen mit dem oxidischen Umlaufstaub zum Schmelzen durch eine Trennanlage erfolgt, deren effektiver Durchmesser des freien Abflußquerschnitts nach folgender Formel ermittelt wird: worind _∍ - effektiver Durchmesser des freien Abflußquerschnitts der Brennanlage m ist,
δ - Grad der Entschwefelung, der als Verhältnis der Schwefelmenge in den Gasen des Schmelzvorganges zur Schwefelmenge im Beschickungsgut ermittelt wird, ist,
M - Verbrauch am Beschickungsgut, kg/s, ist,
ρ - Dichte des sauerstoffhaltigen Gases, kg/m³ ist,
H - Höhe der Schmelzzone (m) ist
τ - 0,0703 + 0,3031 · δ - 0,0157 · δ² - 8,17.10^-5 · δ C_CaO- - 3,64.10^-3 · C _SiO₂ + 1,83.10^-5 · C ²_SiO₂ + 8,899.10^-4 · C _CaO+ + 2,768.10^-3 · C ²_CaO, s,
C _S, C _CaO, C _SiO₂ - Konzentration des sulfidischen Schwefels, des Calciumoxids und Siliziumdioxids im Beschickungsgut in Masse% ist.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Zuführung des Beschickungsgutes durch die Brennanlage zum Schmelzen einen Teil des Beschickungsgutes in einer Menge von 4,5 bis 13%, bezogen auf die Masse des Beschickungsgutes, bis zu einer Teilchengröße, die auf das 4 bis 8fache kleiner als die der Teilchengröße des Ausgangsbeschickungsgutes ist, zerkleinert, wonach man diesen Teil mit dem übrigen Teil des Beschickungsgutes vermischt.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Oxydation der bleihaltigen Zinkdämpfe mit einem sauerstoffhaltigen Gas bei einem Druck von minus 19,6 bis plus 19,6 Pa erfolgt, wodurch man grobdisperse mit Zinkoxid angereicherte oxidische und feindisperse mit Zinkoxid angereicherte oxidische Sublimate erhält,
- die genannten feindispersen oxidischen Sublimate dem Schmelzen zuführt.