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Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Buntmetallurgie, und betrifft insbesondere Verfahren zur Verarbeitung bleihaltiger Sulfidstoffe.

Die vorliegende Erfindung kann bei der Verarbeitung von komplexen Sulfiderzen und Konzentraten, die Nichteisenmetalle, Spurenmetalle, Seltenerdmetalle und Edelmetalle aufweisen, erfolgreich angewendet werden.

Die Hauptrichtung bei der Vervollkommnung der pyrometallurgischen Produktion schwerer Nichteisenmetalle ist die Entwicklung von Verfahren zur Verarbeitung von Sulfidstoffen auf der Grundlage autogener Schmelzverfahren. Allgemeingültige Vorteile der autogenen Prozesse sind: hohe spezifische Leistung; starke Reduzierung des Volumens von Synthesegasen; Verwertung des Heizwertes der Konzentrate, was es ermöglicht, den Einsatz von externen Wärmequellen zu verringern; Möglichkeit einer effektiven Verarbeitung eines an Nichteisenmetallen relativ armen Stoffes.

Bekannt sind verschiedene Varianten autogener Verfahren: das Gemeinsame an ihnen ist die Verwendung einer großen Oberfläche des Sulfidstoffes zwecks Gewährleistung des autogenen Charakters des Brenn- und Schmelzvorganges.

Bekannt ist ein Verfahren zur Verarbeitung bleihaltiger Sulfidstoffe (SU, A, 8 51 981) durch Schmelzen eines Gemisches aus bleihaltigen Sulfidstoffen, Flußmitteln und Umlaufstab im Flammenmantel eines sauerstoffhaltigen Gases unter Einführung in den Flammenmantel von zerkleinertem kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel, Überführung der im Gemisch vorhandenen Metalle in Form ihrer Oxyde in die dispergierte Schmelze unter Entwicklung von Gasen, die Umlaufstaub enthalten, Reduktion der Oxidmetalle in der dispergierten Schmelze durch ihre Filtration durch die Schicht des festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels unter Bildung von Blei und einer bleiarmen Schlacke und Abtrennung von Blei aus der Schlacke, vergleiche hierzu auch die DE-PS 32 33 338.

Die gemäß diesem Verfahren an der Oberfläche der Teilchen des festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels entstehende hochschmelzende Asche löst sich jedoch infolge einer geringen Bewegungsgeschwindigkeit der Tropfen der dispergierten Schmelze in Bezug auf die Teilchen des Reduktionsmittels in dem oxydierten Schmelzgut langsam auf. Deshalb bleibt an der Oberfläche dieser Teilchen eine Schicht aus der Asche aufrechterhalten, die den Kontakt der bleihaltigen Schmelze mit dem Kohlenstoff erschwert, das führt zur Senkung der Leistung des Verarbeitungsprozesses und zur Verringerung der Menge des hergestellten Bleis.

Im Flammenmantel des sauerstoffhaltigen Gases (beispielsweise technischem Sauerstoff) ist außerdem eine teilweise Oxydation des festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels mit Sauerstoff zu verzeichnen. Dieser Umstand trägt zur Bildung eines Bleisteines und zur Erhöhung des Bleigehaltes in den Schlacken bei, was seinerseits die Ausbringung von Blei herabsetzt und zu einem großen Verlust an demselben bei der anschließenden Verarbeitung von Stein und Schlacke führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verarbeitung von bleihaltigen Sulfidmaterialien zu entwickeln, in dem die Reduktion von Metalloxiden in der dispergierten Schmelze durch Filtration durch die Schicht des festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels so erfolgt, daß die Leistung des Verarbeitungsprozesses erhöht und die Menge des anfallenden Bleis vergrößert werden.

Das wird dadurch erreicht, daß im Verfahren zur Verarbeitung von bleihaltigen Sulfidstoffen durch Schmelzen eines Gemisches aus bleihaltigen Sulfidstoffen, Flußmitteln und Umlaufstaub im Flammenmantel eines sauerstoffhaltigen Gases unter Einführung in den Flammenmantel von zerkleinertem kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel, Überführung der im Gemisch vorhandenen Metalle in Form ihrer Oxide in die dispergierte Schmelze unter Entwicklung von Gasen, die Umlaufstaub aufweisen, Reduktion der Metalloxide in der dispergierten Schmelze durch Filtration durch die Schicht des festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels unter Bildung von Blei und einer bleiarmen Schlacke und Abtrennung von Blei aus der Schlacke, erfindungsgemäß die Reduktion der Metalloxide durch Filtration der Schmelze durch die Schicht des festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels in der dispergierten Schmelze, unter Durchleiten (Barbotieren) durch die Schicht der reduzierten Schmelze eines gegenüber der Zusammensetzung dieser Schmelze inerten Gases erfolgt.

Zweckmäßigerweise soll im Verfahren zur Verarbeitung von bleihaltigen Sulfidstoffen das gegenüber der Zusammensetzung der Schmelze inerte Gas in einer Menge verwendet werden, die von 5 bis 22% beträgt, bezogen auf die Menge des zu verwendenden sauerstoffhaltigen Gases.

Es ist wünschenswert, daß im Verfahren zur Verarbeitung von bleihaltigen Sulfidstoffen gleichzeitig mit dem gegenüber der Zusammensetzung der Schmelze inerten Gas auch Umlaufstaub zugeführt wird.

Es ist ebenfalls wünschenswert, daß man im Verfahren zur Verarbeitung von bleihaltigen Sulfidstoffen als gegenüber der Zusammensetzung der Schmelze inertes Gas Stickstoff beziehungsweise Kohlendioxid verwendet.

Manchmal ist es zweckmäßig, daß im Verfahren zur Verarbeitung von bleihaltigen Sulfidstoffen als gegenüber der Zusammensetzung der Schmelze inertes Gas Gase verwendet werden, die sich beim Schmelzvorgang entwickeln.

Vorzugsweise sollte im Verfahren zur Verarbeitung von bleihaltigen Sulfidstoffen das gegenüber der Zusammensetzung der Schmelze inerte Gas vorher auf eine Temperatur erhitzt werden, die 200°C übersteigt.

Es ist sinnvoll, daß im Verfahren zur Verarbeitung von bleihaltigen Sulfidstoffen als festes kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel Walzklinker zinkhaltiger Stoffe eingesetzt wird.

Es ist ebenfalls sinnvoll, daß im Verfahren zur Verarbeitung von bleihaltigen Sulfidstoffen der Walzklinker zinkhaltiger Stoffe in einer Menge eingesetzt wird, die von 8 bis 25% beträgt, bezogen auf die Menge der bleihaltigen Sulfidstoffe.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Geschwindigkeit der Versetzung der Teilchen des festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels in Bezug auf die Schmelze zu vergrößern, was die Geschwindigkeit der Auflösung der hochschmelzenden Asche in der Schmelze vergrößert und die Bedingungen des Kontaktes der bleihaltigen Schmelze mit dem Kohlenstoff verbessert, das führt zur Steigerung der Leistung des Schmelzvorganges und zur Vergrößerung der Menge des herzustellenden Bleis.

Außerdem gestattet es die vorliegende Erfindung, die Oxydation des festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels mit dem Sauerstoff der Gasphase dadurch auszuschließen, daß die Oberfläche der Teilchen des Kohlenstoffs mit verschlackten Nichterzmineralien bedeckt ist, wodurch die Reduktionsfähigkeiten des festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels vergrößert werden, was ebenfalls die Menge des herzustellenden Bleis vergrößert.

In der vorliegenden Erfindung gewährleistet der letzte Umstand auch den vorwiegenden Verlauf der Oxydation von Sulfiden, weshalb die Metalle in die der Reduktion nächstliegende Flammenmantelzone in oxydierter Form eintreten, was die Entstehung von bleihaltiger Schlacke ausschließt und seinerseits die Menge des herzustellenden Bleis vergrößert.

Das Verfahren zur Verarbeitung von bleihaltigen Sulfidstoffen besteht darin, daß man das Gemisch aus bleihaltigen Sulfidstoffen, Flußmitteln und Umlaufstaub der Schmelze in einem Flammenmantel des sauerstoffhaltigen Gases aussetzt, gleichzeitig damit wird dem Flammenmantel das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel zugeführt unter Überführung der im Gemisch vorhandenen Metalle in Form ihrer Oxyde in die dispergierte Schmelze unter Entwicklung von Gasen, die Umlaufstaub aufweisen. Im weiteren erfolgt die Reduktion in der dispergierten Schmelze der Metalloxide durch Filtration der Schmelze durch die Schicht des festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels unter Durchleiten durch die Schicht der reduzierten Schmelze eines gegenüber der Zusammensetzung dieser Schmelze inerten Gases, Abtrennung von Blei aus einer bleiarmen Schlacke. Die Durchführung der Reduktion der Metalloxide (in erster Linie Blei) führt bei der Durchleitung der Schmelze mit dem gegenüber der Zusammensetzung der Schmelze inerten Gas zu einer bedeutenden Vergrößerung der Geschwindigkeit der Auflösung der hochschmelzenden Asche in der Schmelze, die an der Oberfläche des kohlenstoffhaltigen Stoffes entsteht. Hierdurch entsteht keine Schicht aus dieser Asche an der Oberfläche der Teilchen des Reduktionsmittels, wodurch bessere Bedingungen des Kontaktes der Metalloxide mit dem Kohlenstoff gewährleistet werden, was zur Steigerung der Prozeßleistung und zu einer vollständigeren Ausbeute an Blei führt.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren beträgt die Menge des gegenüber der Zusammensetzung der Schmelze inerten für das Durchleiten zu verwendenden Gases von 5 bis 22%, bezogen auf die Gesamtmenge des zu verbrauchenden sauerstoffhaltigen Gases. Die Menge des für die Durchmischung zu verwendenden Gases unter 5%, bezogen auf die Menge des sauerstoffhaltigen Gases, bewirkt keine ausreichende Überwindung der Widerstandskräfte der zähflüssigen Schmelze und sichert entsprechend keine ausreichende Geschwindigkeit der Durchmischung der Teilchen des Reduktionsmittels in Bezug auf die Schmelze. Hierdurch wird die Prozeßleistung herabgesetzt und die Ausbeute an Blei verringert. Die Vergrößerung der Gasmenge für die Durchmischung über 22%, bezogen auf die Menge des sauerstoffhaltigen Gases, ist nicht wünschenswert, weil eine hohe Intensität der Durchleitung der Schmelze zur Entstehung von "Fenstern" in der Schicht des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels führt, wodurch seine Reduktionsfähigkeit vermindert wird, das heißt, daß die Prozeßleistung und die Ausbeute an Blei sinken.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zusammen mit dem gegenüber der Zusammensetzung der Schmelze inerten Gas Umlaufstaub zugeführt.

Besonders vorteilhaft, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, ist die Verwendung von Stickstoff beziehungsweise von Kohlendioxid.

Manchmal ist es technologisch begründet, als gegenüber der Zusammensetzung der Schmelze inertes Gas Gase zu verwenden, die sich beim Schmelzen entwickeln.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren soll das Gas für die Durchmischung der Schmelze auf eine Temperatur nicht unterhalb 200°C erhitzt werden.

Bei der Zuführung des erhitzten Gases beziehungsweise seines Gemisches mit Umlaufstaub zur Durchmischung erfolgt eine relative Steigerung der Temperatur der zu reduzierenden Schmelze, was die Geschwindigkeit des Reduktionsvorganges vergrößert und zur Erreichung des gestellten Ziels führt. Die Erhitzung des Gases bei der Durchleitung unter 200°C gewährleistet nicht die erforderliche Wärmebilanz der Reduktion, weil der Reduktionsprozeß endotherm ist, weshalb wesentlich sowohl die Prozeßleistung als auch die Ausbeute an Blei sinken.

Nach dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren wird für die Reduktion als festes kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel Walzklinker zinkhaltiger Stoffe in einer Menge von 8 bis 25% eingesetzt, bezogen auf die Menge der bleihaltigen Sulfidstoffe.

Walzklinker der zinkhaltigen Stoffe weist neben den wertvollen Komponenten/Nichteisenmetalle/Elementareisen und Kohlenstoff auf, deren Teilchen mit einer Schlackenschicht aus Nichterzmineralien bedeckt sind. Hierdurch wird im Flammenmantel die Oxydation des Kohlenstoffs ausgeschlossen und demzufolge vollständiger seine Reduktionsfähigkeit ausgenutzt. Außerdem wird das sauerstoffhaltige Gas zweckgebunden verwendet, das heißt für die Oxydation von Metallsulfiden zu ihren Oxiden. Dabei soll auch berücksichtigt werden, daß das Elementareisen ein gutes Reduktionsmittel für geschmolzene Oxide der Nichteisenmetalle (Blei) darstellt. Dadurch erfolgt ihre vollständigere Reduktion. Die Menge des aufzugebenden Klinkers ist auf die Notwendigkeit zurückzuführen, entsprechende Bedingungen für eine vollständige Reduktion des Bleioxids zu gewährleisten. Walzklinker zinkhaltiger Stoffe verwendet man in einer Menge von 8 bis 25%, bezogen auf die Masse der bleihaltigen Sulfidstoffe.

Bei der Aufgabe des Klinkers in einer Menge unter 8%, bezogen auf die Masse der Sulfidstoffe, wird die ausreichende Reduktion des Bleioxids nicht gewährleistet, und bei einer Klinkermenge über 25%, bezogen auf die Masse der Sulfidstoffe, wird die Ausbeute an Schlacke so groß (infolge des Vorhandenseins wesentlicher Mengen von schlackenbildenden Komponenten im Klinker), daß der absolute Verlust an Blei mit Schlacke ansteigt.

Zur besseren Erläuterung der vorliegenden Erfindung werden nachstehende konkrete Beispiele ihrer Realisierung angeführt.

Beispiel 1

Man führt die Verarbeitung eines Gemisches aus bleihaltigem Sulfidkonzentrat und aus Flußmitteln folgender Zusammensetzung in Masse-% durch: Blei - 48,1; Zink - 7,0; Kupfer - 1,82; Eisen - 5,86; Schwefel - 16,48; Siliziumdioxid - 6,55; Calziumoxid - 4,65.

Diesem Gemisch setzte man eigenen Umlaufstaub zu und als festes kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel verwendete man Koks. Das Schmelzen erfolgte im Flammenmantel des technischen Sauerstoffs in einer Menge von 214 Nm³ je eine Tonne des Gemisches aus dem Konzentrat und den Flußmitteln. Dabei gingen die obengenannten Metalle des Gemisches in Form ihrer Oxide in die Schmelze über und es erfolgte die Entwicklung der Gase der Schmelze, die Umlaufstaub aufweisen. Dann erfolgte die Reduktion der Metalloxide mit Koks, dabei führt man die Durchmischung der Schmelze mit Stickstoff in einer Menge 3; 5; 12; 22 und 25%, bezogen auf die Menge des technischen Sauerstoffs, durch, der zum Schmelzen verbraucht wird (6,5; 11; 26; 43; 47 bzw. 54 Nm³ je eine Tonne des Gemisches aus Konzentraten und Flußmitteln). Infolge der Reduktion wurde Blei und bleiarme Schlacke hergestellt.

Die Ergebnisse der Versuche sind in der Tabelle 1 angeführt.

Zum Vergleich sind in Tabelle 1 Angaben über die Ergebnisse der Prüfungen angeführt, die bei einem Verbrauch an Stickstoff unter dem (3%) und über dem (25%) erfindungsgemäßen Grenzwert, bezogen auf die Sauerstoffmenge, durchgeführt wurden.

Beispiel 2

Man verarbeitete ein Sulfidkonzentrat wie in Beispiel 1 unter den gleichen Bedingungen. Dabei führte man den Stickstoff zum Durchmischen zusammen mit Umlaufstaub ein. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 angeführt.

Beispiel 3

Man verarbeitete ein Sulfidkonzentrat wie in Beispiel 1 unter den gleichen Bedingungen. Dabei führte man Kohlendioxid anstelle von Stickstoff zu. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angeführt.

Beispiel 4

Man verarbeitete ein Sulfidkonzentrat wie in Beispiel 1 unter den gleichen Bedingungen. Dabei verwendete man zum Durchrühren die sich beim Schmelzen entwickelnden Gase. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 angeführt.

Beispiel 5

Man verarbeitete ein Sulfidkonzentrat wie in Beispiel 1 unter den gleichen Bedingungen. Dabei wurde Stickstoff auf 150, 200, 300 und 350°C erhitzt. Der Verbrauch an Stickstoff betrug 12%, bezogen auf den Verbrauch von technischem Sauerstoff. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 angeführt.



Tabelle 2 Einfluß der Gastemperatur auf die Prozeßleistung und Ausbringung von Blei


Wie aus Beispielen 1 und 3 (siehe Tabelle 1) zu ersehen ist, wird bei einem Verbrauch von Gas für die Durchmischung von 5 bis 22%, bezogen auf den Verbrauch von sauerstoffhaltigem Gas für eine Schmelze, die Steigerung der Leistung des Schmelzprozesses beobachtet, während bei einem Verbrauch von Gas für die Durchmischung über 22% die Senkung der Leistung erfolgt sowie die Verringerung der Ausbeute an Blei beobachtet wird.

Durch die Beobachtungen wurde festgestellt, daß ein derartiger erhöhter Gasverbrauch für die Durchmischung die Entstehung von "Fenstern" in der Schicht des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels mit einer entsprechenden Senkung seiner Effektivität hervorruft.

Die Beispiele 2 und 4 zeigen, daß die Verwendung von Stickstoff zusammen mit Umlaufstaub oder von staubhaltigen Gasen, die sich beim Schmelzen entwickeln, für die Durchmischung eine hohe Prozeßleistung und eine hohe Ausbeute an metallischem Blei bewirkt.

Aus dem Beispiel 5 ist zu ersehen, daß die Verwendung eines "kalten" Gases (Temperatur unter 200°C) für die Durchmischung zur Verringerung der Geschwindigkeit der Reduktion von Bleioxid und entsprechend zur Senkung der Prozeßleistung und der Ausbeute an Blei führt.

Beispiel 6

Man verarbeitete ein Sulfidkonzentrat wie in Beispiel 1 unter den gleichen Bedingungen, anstelle von Tabelle 3 Einfluß des Verbrauchs von Klinker auf die Ausbringung von Blei



Koks aber führte man zur Reduktion Klinker folgender Zusammensetzung in Masse-%: Kupfer - 2,5; Zink - 2,3; Blei - 0,8; Schwefel - 2,5; Eisen - 30,1; Siliziumdioxid -12,6; Kalziumoxid - 2,8; Kohlenstoff - 20,8, in einer Menge von 6,8, 15, 25 und 30%, bezogen auf die Menge der Sulfidkonzentrate, zu. Für die Durchführung der Durchmischung führte man Stickstoff in einer Menge von 12%, bezogen auf die Menge des technischen Sauerstoffs, zu. Die Ergebnisse der Versuche sind in der Tabelle 3 angeführt.

Wie zu ersehen ist, ermöglicht es die Verwendung von Klinker als festes kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel beim Schmelzen von bleihaltigen Sulfidrohstoffen im Flammenmantel eines sauerstoffhaltigen Gases, zunächst die vorwiegende Realisierung der Oxydation der Metallsulfide ohne Oxydation von Kohlenstoff und dann der Reduktion der gebildeten Metalloxide mit einer hohen Leistung des gesamten Prozesses und mit einer hohen Ausbeute an Blei durchzuführen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Bedingungen für den Kontakt der bleihaltigen Schmelze mit dem Kohlenstoff zu verbessern, was zur Steigerung der Prozeßleistung und zur Vergrößerung der Menge des herzustellenden Bleis führt.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Verarbeitung bleihaltiger Sulfidstoffe durch
    1. - Schmelzen eines Gemisches aus bleihaltigen Sulfidstoffen, Flußmitteln und Umlaufstaub im Flammenmantel eines sauerstoffhaltigen Gases mit der Einführung in den Flammenmantel von zerkleinertem kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel, - Überführung der im Gemisch vorhandenen Metalle in die Schmelze in Form ihrer Oxyde unter Entwicklung von Gasen, die Umlaufstaub aufweisen,
    2. - Reduktion der Metalloxide in der dispergierten Schmelze durch Filtration derselben durch die Schicht des festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels unter Bildung von Blei und einer bleiarmen Schlacke,
    3. - Abscheidung von Blei aus der Schlacke,
  2. dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - die Reduktion der Metalloxide in der dispergierten Schmelze unter Durchleiten eines gegenüber der Zusammensetzung dieser Schmelze inerten Gases durch die Schicht der reduzierten Schmelze durchgeführt wird.
  3. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - das gegenüber der Zusammensetzung der Schmelze inerte Gas in einer Menge verwendet wird, die 5 bis 22%, bezogen auf die Menge des zu verwendenden sauerstoffhaltigen Gases, entspricht.
  4. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - gleichzeitig mit dem gegenüber der Zusammensetzung der Schmelze inerten Gas Umlaufstaub zugeführt wird.
  5. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - als gegenüber der Zusammensetzung der Schmelze inertes Gas Stickstoff oder Kohlendioxid verwendet wird.
  6. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - als gegenüber der Zusammensetzung der Schmelze inertes Gas Gase verwendet werden, die sich beim Schmelzen entwickeln.
  7. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - das gegenüber der Zusammensetzung der Schmelze inerte Gas vorher auf eine Temperatur erhitzt wird, die 200°C übersteigt.
  8. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - als festes kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel Walzklinker zinkhaltiger Stoffe verwendet wird.
  9. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - der Walzklinker zinkhaltiger Stoffe in einer Menge verwendet wird, die 8 bis 25%, bezogen auf die Masse der bleihaltigen Sulfidstoffe, entspricht.






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