PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3243645C2 09.08.1990
Titel Verfahren zum Verhütten von sulfidischem Bleikonzentrat
Anmelder Mount Isa Mines Ltd., Brisbane, Queensland, AU;
Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, Campbell, AU
Erfinder Denholm, William Thomas, Camberwell, Victoria, AU;
Floyd, John Millice, Glen Waverley, Victoria, AU;
Errington, William John;
Parry, Anthony Nigel, Mount Isa, Queensland, AU
Vertreter Grünecker, A., Dipl.-Ing.; Kinkeldey, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Stockmair, W., Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Ae.E. Cal Tech; Schumann, K., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Jakob, P., Dipl.-Ing.; Bezold, G., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Meister, W., Dipl.-Ing.; Hilgers, H., Dipl.-Ing.; Meyer-Plath, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 25.11.1982
DE-Aktenzeichen 3243645
Offenlegungstag 01.06.1983
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.08.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.08.1990
IPC-Hauptklasse C22B 13/02

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhütten von sulfidischem Bleikonzentrat der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE-AS 23 20 548 bekannt.

Bei diesem bekannten Verfahren zum Verhütten von Blei aus Bleikonzentrat ohne vorheriges Sintern wird eine Mischung aus feinen Konzentratteilchen und einem wenigstens 60% Sauerstoff enthaltenden Gas oberhalb der Schlackenbadoberfläche in eine Verbrennungszone eingeblasen. Das Konzentrat wird oberhalb des Schlackenbades in einer Reaktionszone oxidiert.

Die US-PS 32 81 237 beschreibt ein Verfahren, bei dem ein in einem Gas suspendiertes, teilchenförmiges Bleisulfid und ein sauerstoffhaltiges Gas gleichzeitig unter die Oberfläche eines Beckens aus geschmolzenem Blei eingeführt werden, mit dem Ziel, das Bleisulfid in geschmolzenes Blei in einem kontinuierlichen Einstufenverfahren zu oxidieren. Dieses Verfahren wurde jedoch nicht über die Stufe einer Pilotanlage hinaus entwickelt, unter anderem aufgrund von Problemen, wie dem ständigen Ausfall des feuerbeständigen Futters.

Die US-PS 39 41 587 beschreibt ein Verfahren, bei dem ein geschmolzenes Bad, umfassend eine metallreiche Phase und eine Schlackephase neben einer Schwefeldioxidgasphase in einem gestreckten, kippbaren, mit einem feuerfesten Futter versehenen, abgeschlossenen Ofen eingerichtet und beibehalten wird. Unter die Oberfläche wird mit einem Minimum an Badturbulenz, um nicht mit einem Fluß aus metallreicher Phase und Schlackephase zu interferieren, und einem speziell reguliertem Sauerstoff- Aktivitätsgradienten gegenüber entgegengesetzten Enden des fast horizontalen Ofens Sauerstoff eingeführt.

Das australische Patent 5 02 696 beschreibt ein Verfahren zur Reduzierung von Bleioxid durch Einführen einer Mischung aus einem Brennmaterial mit Luft in ein Bad aus geschmolzenem Oxid in einer Schlacke, wobei ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel in Form von Teilchen mit 1 cm oder größer zugegeben wird.

Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verhütten von sulfidischem Bleikonzentrat bereitzustellen, bei welchem das Oxidieren der Sulfide bei niedrigeren Temperaturen erfolgt und auf ein Trocknen der Ausgangsmaterialien verzichtet werden kann, so daß Kostenvorteile erreicht werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

In den Unteransprüchen 2 bis 6 sind Ausbildungen des Verfahrens nach Anspruch 1 angegeben.

Das Verfahren nach der Erfindung ist als zweistufiges Verfahren ausgebildet, wodurch metallisches Blei aus Bleisulfidkonzentraten ohne vorheriges Sintern oder Rösten der Konzentrate erhalten wird. Beide Stufen des Verfahrens werden in einem feststehenden, mit einem feuerfesten Futter versehenen Behälter ausgeführt, in dem eine geschmolzene Silikatschlacke mittels Gasen, die über eine in das Bad eintauchende Lanze in Abwärtsrichtung eingeführt werden, in heftig gerührtem Zustand gehalten wird. In der Oxidationsstufe des Verfahrens werden das Bleisulfiderz oder -konzentrat und ein geeignetes Flußmittel in das Bad eingespeist und ausreichend sauerstoffhaltiges Gas wird unter die Oberfläche des Bades durch die Lanze eingeführt, um die Sulfide vollständig zu Oxiden zu oxidieren. Auf diese Weise wird eine bleioxidreiche Schlacke, deren Zusammensetzung durch die Zusammensetzung der Einspeisung bestimmt wird, die jedoch typischerweise über 50% Blei als Oxid enthalten kann, gebildet.

Die zweite Stufe des Verfahrens besteht in der Reduzierung des Bleioxides zu metallischem Blei, beispielsweise durch Zugabe von kohlenstoffhaltigem Material zu der Schlacke. Es kann weiterhin kohlenstoffhaltiges Material zugegeben werden, um sämtliches, in der Schlacke vorhandenes Zinkoxid zu reduzieren.

Das Verfahren kann chargenweise mit einem Reduktionszyklus, der einem Oxidationszyklus im gleichen Reaktionsbehälter folgt, ausgeführt werden, oder das Verfahren kann durch Verwendung von zwei Kammern oder Reaktionsbehältern, eine Kammer oder ein Behälter für die Oxidation und ein anderer für die Reduktion, kontinuierlich betrieben werden.

Die abgesetzte Schlacke aus der normalen Reduktionsstufe weist typischerweise einen hohen Zinkgehalt auf. Dieses Zink kann durch Anfügen einer Zink-Abrauchstufe zu dem Verfahren in Form des Oxides gewonnen werden.

Weiterhin kann das Verfahren beispielsweise in einem Ofen einer sehr einfachen und kompakten Konstruktion, vorzugsweise einem stationären, vertikalen wasserummantelten oder mit feuerfestem Futter versehenen Stahlgehäuse mit zylindrischer Form ausgeführt werden. Das Verfahren wird ausgeführt unter Verwendung einer Silikatschlacke, die bei einer Temperatur von ungefähr 1000 bis 1250°C, je nach Zusammensetzung der Schlacke, gehalten wird, wobei die Temperatur derart gewählt, daß die Flüssigkeit der Schlacke beibehalten wird.

Der flüssigen Schlacke werden Bleikonzentrate zugegeben. Die Zusammensetzung verschiedener Bleisulfideinspeisungen, die behandelt wurden, ist beispielhaft in Tabelle I gezeigt. Es wurden Einspeisungen, die Konzentrate und Vorkonzentrate aus der Sinkabscheidung umfaßten, verwendet. Die Aufarbeitung der Einspeisung kann minimal gehalten werden. Die Einspeisung kann in jeder physikalischen Form vorliegen, welche nicht mit den Rauchgasen ausgeblasen wird. Dem Ofen wurden Konzentrate in Form trockener Pellets, nasser Pellets und nasser Filterkuchen, gemischt mit den geeigneten Flußmitteln und dem Rauchumlauf, eingespeist. Eine Einspeisung des Konzentrates als Aufschlämmung erscheint durchführbar. Trockene, pulverförmige Konzentrate können gegebenenfalls in das Bad über die Lanze eingeführt werden.

Sauerstoff, entweder als Luft oder als sauerstoffangereicherter Luftstrom, wird vertikal in Abwärtsrichtung unterhalb der Oberfläche mittels einer oder mehrerer Lanzen, vorzugsweise einer "Sirosmelt-Lanze", wie beschrieben in der US-PS 42 51 271, eingeführt. Die mittels der Lanze eingeführten Gase halten die Schlacke in einem heftig gerührten Zustand. Die dem Bad verliehene heftige Bewegung garantiert hohe Wärmeduchsätze und Massenübergänge und somit hohe Gesamtdurchsätze der einbezogenen chemischen Umsetzungen. Es können Verhüttungsdurchsätze von 0,7 Tonne/Stunde pro Kubikmeter des Verhütungsbehälters erreicht werden.

Die Bleisulfide werden im wesentlichen zu Bleioxid oxidiert. Die Regulierung des Oxidationsvermögens und der Temperatur des Verfahrens kann leicht durch Variieren der Luft- und Brennmaterialströme durch die Lanze bewerkstelligt werden. In der Verhüttungsstufe des Verfahrens tritt die Oxidation des Bleisulfids sehr rasch auf und somit werden Rauchverluste infolge der Verflüchtigung des Bleisulfids auf einem geringen Wert gehalten.

Die Rauchentwicklung kann durch Optimieren des Oxidationsverhältnisses des Bleisulfidkonzentrates auf ein Minimum reduziert werden. Hierzu ist es erstrebenswert, die Schlacke möglichst dünnflüssig zu halten und einen Überschuß an Sauerstoff über dem stöchiometrischen Bedarf zu verwenden.

Der erzeugte Rauch wird gesammelt und kann mit dem Einspeisungsmaterial rückgeführt werden.

Anschließend kann die bleioxidreiche Schlacke durch Zugabe grobstückiger Kohle behandelt werden, um die Bleioxide im gleichen Behälter zu reduzieren und um so Bleibarren mit geringem Schwefelgehalt zu erzeugen, oder die verhüttete Bleischlacke kann einem anderen Behälter oder einer Kammer zur kontinuierlichen oder chargenweisen Reduktion einem anderen Behälter überführt werden.

Gegebenenfalls kann die Einspeisung mit dem Konzentrat grobstückige Kohle (-50 mm) ohne weitere Aufbereitung zugegeben werden, um einen Teil oder den gesamten Verfahrenswärmebedarf in der Verhüttungsstufe bereitzustellen. Die Stöchiometrie wird dann mittels dem Luftdurchsatz durch die Lanze eingestellt, um die erwünschten Bedingungen für die Verbrennung zu liefern.

Die Beispiele 1 bis 3 erläutern die Verfahrensbedingungen mit verschiedenen Einspeisungs- und Einspeisungszusatzzusammensetzungen.

Beispiel 1

Dieses Beispiel erläutert die Anwendung des Verfahrens bei der chargenweisen Oxidations-Verhüttungs-/Reduktionsdurchführung.

180 kg trockener pelletisierter Bleikonzentrate wurden mit einem Durchsatz von 2 kg/min in einen Ofen eingespeist, der 55 kg einer geschmolzenen Eisen-Silikatschlacke enthält.

Durch eine Lanze wurden Öl und Luft in das Schlackenbad eingeführt, um die Verhüttungstemperatur bei 1250°C zu halten und um einen ausreichenden Luftüberschuß vorzusehen, um die Sulfide des Konzentrates vollständig zu oxidieren.

Während der Verhüttungsstufe wurden 19% des Bleis in der Einspeisung als Rauch ausgetragen, der Rest verblieb in der Schlackenphase.

Nach Vervollständigung der Oxidation-Verhüttungsstufe wurde das Luft/Öl-Verhältnis durch die Lanze geändert, um in dem Bad Reduktionsbedingungen vorzusehen, weiterhin wurden 10 kg grobstückiger Kohle dem Bad mit einem Durchsatz von 0,4 kg/min zugefügt.

Während der Reduktionsstufe wurde die Temperatur bei 1150°C gehalten, wobei 9% des Bleis in dem Bad als Rauch ausgetragen wurden.

Nach dem Abstich wurden Bleibarren und eine Restschlacke, enthaltend 5,2% Blei, erhalten. Weitere Einzelheiten sind in Tabelle II gezeigt.

Beispiel 2

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung eines nassen Filterkuchens als Einspeismaterial. Durch chargenweises Verhütten in ein Ausgangsbad, das aus einer Schlacke mit hohem Bleigehalt bestand, erhöhte sich der Bleigehalt der Schlacke auf über 40% während dem Verhütten und erlaubte die Verhüttungstemperatur stufenweise auf unter 1100°C zu senken.

360 kg eines Filterkuchens aus Bleikonzentrat (14% Feuchtigkeit) wurden einem Ofen, der 100 kg einer bleioxidreichen Schlacke aus einem vorangehenden Versuch enthielt, eingespeist. Durch eine Lanze wurden in das Schlackebad Luft und Öl eingeführt, um die erforderliche Badtemperatur aufrechtzuerhalten und um die Sulfide in dem Konzentrat vollständig zu oxidieren.



Die resultierende Schlacke mit hohem Bleigehalt wurde durch Zugabe von 26 kg grobstückiger Kohle mit einem Durchsatz von 0,8 kg/min durch Lanzeneinführung, wie in Beispiel 1, und bei einer Temperatur von 1150°C reduziert. Nach dem Abstich wurden 96 kg Bleibarren und 143 kg einer Schlacke, enthaltend 2,6% Blei, erhalten. Die Hälfte der Zeit der Reduktion betrug 7 min und weniger als 7% des Bleis im Bad wurden während der Reduktion abgeraucht. Weitere Einzelheiten sind in Tabelle III gezeigt.

Beispiel 3

Dieses Beispiel erläutert die Anwendung des Verfahrens bei der halbkontinuierlichen Verfahrensweise zum Verhütten eines Filterkuchens aus Bleikonzentrat, um eine bleioxidreiche Schlacke zu erzeugen. Die kontinuierliche oder halbkontinuierliche Niedertemperatur-Verhüttung bei stationären Bedingungen stellt bedeutende Vorteile gegenüber dem Chargenverfahren hinsichtlich der Einfachheit der Verfahrensdurchführung, dem verringerten Brennmaterialbedarf und dem Verschleiß an feuerfestem Material.

9,2 Tonnen Bleikonzentrat in Form eines nassen Filterkuchens (14% Feuchtigkeit) wurden dem gleichen Ofen, wie er in den Beispielen 1 und 2 verwendet wurde, zusammen mit den erforderlichen Flußmitteln eingespeist und ausreichend Luft wurde durch die eingetauchte Lanze eingeführt, um die Sulfide im Konzentrat vollständig zu oxidieren. Um eine durchschnittliche Temperatur von 1120°C während des ganzen Versuchs aufrechtzuerhalten, wurde durch die Lanze Öl eingeführt. Nach ungefähr jeweils 300 kg des Konzentrates wurde die Verhüttung unterbrochen, um eine Vergleichsmenge der erzeugten bleihaltigen Schlacke abzustechen.

Ungefähr 18% des Bleis der Einspeisung wurden abgeraucht. Dieser Rauch wurde in Abständen aus dem Sackfilterhaus gesammelt, zur Bildung eines Kuchens mit Wasser vermischt und dem Ofen mit der Bleikonzentrateinspeisung rückgeführt.

11,2 Tonnen bleihaltiger Schlacke mit einem durchschnittlichen Bleigehalt von 47% wurden hergestellt. Weitere Einzelheiten sind in Tabelle IV gezeigt.

Ganz allgemein liefern bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung eine Reihe von Vorteilen, wie folgt:

  • (i) Es können zufriedenstellende Verhüttungsdurchsätze mit einer relativ einfachen Ausrüstung erreicht werden.
  • (ii) Rauchverluste können auf einem niederen Wert gehalten werden.
  • (iii) Die Aufbereitung der Einspeisung ist minimal und ein Trocknen nicht erforderlich.
  • (iv) Das Verfahren ist einfach zu regeln und relativ wirtschaftlich auszuführen.


Tabelle I Analyse der in den Verhüttungsversuchen verwendeten Einspeisungen und stöchiometrischer Bedarf für vollständige Oxidation


Tabelle II


Tabelle III


Tabelle IV


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Verhütten von sulfidischem Bleikonzentrat, bei dem das Konzentrat zu einer dünnflüssigen Silikatschmelze gegeben, Sauerstoff in die Schmelze eingeführt und das gebildete Bleioxid unter Gewinnung von elementarem Blei reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. a) das sulfidische Bleikonzentrat in ein Silikatschmelzbad eingeleitet und die Silikatschmelze mit einem Gas, eingeführt durch Lanzen, gerührt wird,
    2. b) in einer Oxidationsstufe ein sauerstoffhaltiges Gas mit Hilfe einer Tauchlanze unterhalb der Schlackenbadoberfläche in das Schlackenbad eingeführt, das Schlackenbad in einem lebhaft umgerührten Zustand auf eine Reaktionstemperatur von 1000 bis 1250°C gehalten, eine solche Menge an Sauerstoff eingeführt wird, die die stöchiometrisch erforderliche Menge zur Oxidation des Bleis zu Bleioxid überschreitet, und eine bleioxidreiche Schlacke erhalten wird, die 38,8% oder mehr Blei als Oxid enthält,
    3. c) und in einer Reduktionsstufe zur Reduktion des Bleioxids zu elementarem Blei grobstückiges, kohlenstoffhaltiges Material dem bleioxidreichen Schlackenbad zugesetzt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit dem Bleisulfid ein Flußmittel der Schlacke zugesetzt wird.
  3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sauerstoff in Form von sauerstoffangereicherter Luft in das Schlackenbad eingebracht wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nasses sulfidisches Bleikonzentrat zugesetzt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schlackenbad ein Brennmaterial zugeführt wird, um einen Teil oder den gesamten Wärmebedarf des Oxidationsvorganges zu decken.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Abrauchen aus der nach der Reduktionsstufe erhaltenen Schlacke Zink gewonnen wird.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com