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Dokumentenidentifikation DE4105182A1 27.08.1992
Titel Verfahren zur Aufarbeitung bleireicher Schlämme und Flugstäube
Anmelder Saxonia AG, Metallhütten und Verarbeitungswerke Freiberg, O-9200 Freiberg, DE
Erfinder Müller, Christoph, Dipl.-Ing.;
Naidenow, Tano, Dipl.-Ing.;
Morgenstern, Gunter, Dr.-Ing.;
Pysz, Christoph, Dipl.-Ing., O-9200 Freiberg, DE
DE-Anmeldedatum 20.02.1991
DE-Aktenzeichen 4105182
Offenlegungstag 27.08.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.08.1992
IPC-Hauptklasse C22B 13/02
IPC-Nebenklasse C22B 7/00   
Zusammenfassung Das Verfahren betrifft die thermische Aufarbeitung bleireicher, oxidische Schwefelverbindungen enthaltender Schlämme und Flugstäube. Das Ziel besteht darin, den Prozeß in einem Drehrohrofen durchzuführen, eine flüssige Bleiphase und eine feste Schlackenphase, die den Schwefelanteil der Beschickung weitgehend gebunden enthält, sowie ein SO2-armes Abgas zu erzeugen.
Verfahrensgemäß werden bleireiche, im wesentlichen sulfatische Schlämme und Flugstäube zusammen mit 5-30% Kalk und 5-20% Koks einem Drehrohrofen mit Stauring und Abstich aufgegeben, eine schwach reduzierende Ofenatmosphäre und eine Ofentemperatur von 1000 bis 1200°C eingestellt. Die Bleiphase wird diskontinuierlich durch Abstich und die feste Schlackenphase, die bis 90% des Schwefelvorlaufes enthält, wird im wesentlichen kontinuierlich ausgetragen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur metallurgischen, thermischen Aufarbeitung bleireicher, oxidische Schwefelverbindungen enthaltender Schlämme und Flugstäube. Derartige Produkte fallen insbesondere bei der Verarbeitung blei-, zink- und cadmiumhaltiger Rohstoffe an.

Es ist bekannt, Materialien, die Blei im wesentlichen in Form von Oxiden und/oder Sulfaten enthalten, in einem geneigten Drehofen (Kaldokonverter) zu schmelzen und anschließend reduzierend zu behandeln, wobei eine flüssige Bleiphase, eine flüssige Schlackenphase sowie schwefeldioxidreiche Abgase entstehen (DD 1 15 701).

Es ist ferner bekannt, in einem Drehrohrofen, der am Austragsende einen ringförmigen Wall und im Staubereich eine verschließbare Abstichöffnung aufweist, bleireiche antimonhaltige Vorstoffe zu verarbeiten, indem in zwei Stufen gearbeitet wird und zunächst unter schwach reduzierten Bedingungen das Blei reduziert und eine flüssige Primärschlacke erzeugt wird.

Die antimonarme Bleischmelze wird mittels der Abstichöffnung von der Primärschlacke getrennt, die anschließend unter stark reduzierenden Bedingungen zu einem antimonreichen Blei weiterverarbeitet wird (EP 30 345).

Es ist auch bekannt, Blei aus oxidischen, schwefelhaltigen Bleiausgangsstoffen, die auch Zink und andere leicht oxidierbare Elemente enthalten, durch Schmelzen zusammen mit eisenhaltigem Flußmittel und festem Reduktionsmittel aufzuarbeiten, indem eine Bleiphase und eine flüssige, nahezu bleifreie Schlackenphase erzeugt werden, die aus dem Ofen abgestochen und in üblicher Weise getrennt werden. Als Schmelzaggregat wird ein Drehblaskonverter (Kaldo-Typ) vorgeschlagen (EP 1 24 497).

Es ist auch bekannt, sulfathaltige Bleiausgangsstoffe in Gegenwart von Kohlenstoff, Eisenzuschlägen und eines alkalischen Flußmittels (Soda) einzuschmelzen, wobei Rohblei und eine flüssige Schlacke, an die der Schwefel weitgehend gebunden ist, erzielt werden (DD 1 56 002).

Die Verfahren sind insofern nachteilig, daß sie bei der Aufbereitung schwefelhaltiger Vorlaufstoffe schwefeldioxidreiche Abgase entstehen lassen, deren Konzentrationen und diskontinuierlicher Anfall eine Verwertbarkeit im wesentlichen ausschließen. Mit dem Einsatz von Soda als Schlackenbildner ist zwar eine Schwefelbindung und damit eine Verringerung der SO&sub2;-Emission möglich, es entsteht aber eine wegen der Wasserlöslichkeit kaum deponiefähige Sodaschlacke. Außerdem ist der Einsatz von Soda mit hohen Kosten verbunden sowohl wegen des Sodapreises als auch wegen der stark korrosiven Wirkung auf das Ofenmauerwerk und das Abgassystem.

Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein Verfahren zur Aufarbeitung bleireicher, oxidische Schwefelverbindungen enthaltender Schlämme und Flugstäube zu entwickeln, womit in einer thermischen Prozeßstufe, die in einem Drehrohrofen unter Zusatz von Reduktionsmittel und Schlackenbildner durchgeführt wird, eine flüssige Bleiphase und eine feste Schlackenphase, die den Schwefelanteil der Beschickung weitgehend gebunden enthält, sowie ein schwefeldioxidarmes Abgas erzielt werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bleireiche, oxidische Schwefelverbindungen enthaltende Schlämme und Flugstäube unter Zusatz von (Masseanteile in %) 5 bis 30% Kalk und 5 bis 20% Koks in einem einen Stauring und einen Abstich aufweisenden Drehrohrofen aufgegeben werden und eine schwach reduzierende Ofenatmosphäre und eine Ofentemperatur von 1000°C bis 1200°C eingestellt werden. Aus dem Drehrohrofen werden eine flüssige Bleiphase diskontinuierlich mittels Abstich und eine feste Schlackenphase im wesentlich kontinuierlich ausgetragen. Es ist vorteilhaft, den für die Prozeßführung erforderlichen Kalk in Form von stückigem Kalkstein und Koks in Form von Koksgrus einzusetzen. Die reduzierend wirkende Ofenatmosphäre wird über das Gas-Luft-Gemisch am Brenner auf einen Lambda-Wert von λ = 0,8 bis 1,0 eingestellt.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In einem Drehrohrofen von 39 m Länge und 2,4 m lichte Weite, der am Austragsende einen Stauring sowie eine seitlich am Mantel befindliche verschließbare Abstichöffnung aufweist, wird folgendes Vorlaufen als Mischung pro Stunde eingetragen:

Ofeneintrag:

1,6 t Klinkerflugstaub

2,4 t PbSO&sub4;-Schlamm aus der naßmetallurgischen Cd-Gewinnung

0,48 t stück. Kalkstein (45% CaO)

0,52 t Steinkohlengrus

5 t/h

Analysen (Masseanteile in %)


Stückkalk Feuchte 7,5 CaO 45 SiO&sub2; 7,2


Steinkohlengrus Feuchte 8 C 80


Mittels Brennereinstellung wird ein Gas-Luft-Verhältnis λ = 0,9 eingestellt. Die Temperatur im Ofen beträgt bis 1150°C. In Intervallen wird am Stauring der Abstich geöffnet und Rohblei ausgetragen, das der üblichen Raffination zugeführt wird. Die Schlacke wird in krümelig fester Form kontinuierlich über den Stauring ausgewälzt und mittels Wasserstrahl gekühlt. Sie wird wahlweise üblichen Prozeßstufen zur Gewinnung von Wertmetallen zugeführt. Ofenaustrag (bezogen auf 6 h) ca. 6 t Rohblei

ca. 13 t Schlacke

ca. 3 t Flugstaub

Analyse<br></br>Schlacke (Masseanteile in %) Pb 22,1 Zn 7,8 Cd 1,67 Cl 1,37 S 11,81 CaO 10,0


Der Schwefel liegt nahezu vollständig als Sulfidschwefel gebunden vor in Form von CaS, ZnS und PbS. Der Chlorgehalt in der Schlacke liegt weitgehend als CaCl&sub2; gebunden vor.

Rohblei (in g/t) Sb 2500 AS 1400 Bi 470 Cu 110 Ag 41 S 25 Zn, Cl, Ca, Fe je 10


Flugstaub (Masseanteile in %) Pb 30,5 Cd 18,25 Zn 9,75 Cl 9,25 Ges.-S 5,23 SO&sub4;-S 5,06


Aus der Schwefelbilanz ergibt sich folgende Verteilung des vorlaufenden Gesamtschwefels:

Rohblei unbedeutend Schlacke ca. 85% v. V. Flugstaub ca. 10% v. V. Abgas ca. 5% v. V. als SO&sub2;/SO&sub3;


Bei einem Abgasvolumen von ca. 60 000 Nm³/h beträgt der SO&sub2;-Gehalt im Abgas nur ca. 500 mg/Nm³.

Das Verfahren vereinigt eine Reihe von technologischen und wirtschaftlichen Vorteilen:

  • - Durch einen hohen Grad der Abbindung des Schwefels in der Schlacke, wird eine geringe SO&sub2;/SO&sub3;-Emission gewährleistet.
  • - Die in fester Form aus dem Drehrohrofen ausgetragene Schlacke ist unkompliziert und direkt im Wälzofenprozeß einsetzbar.
  • - Ein Chlorinhalt der Vorlaufstoffe wird verfahrensgemäß teilweise in Form von CaCl&sub2; in der Schlacke ausgebracht, aus der das CaCl&sub2; in der an den Ofen anschließenden Naßkühlstrecke vom Kühlwasser aufgenommen wird und über die Neutralisationsanlage des Betriebes ausschleusbar ist.
  • - Cadmiuminhalte der Vorlaufstoffe werden im Flugstaub im hohen Maße angereichert, wodurch Cadmiumverzettelungen vermieden werden und die Gewinnung des Cadmiums wesentlich vereinfacht wird. Mit der Aufarbeitung des Prozeßflugstaubes ist auch eine effektive Chlorschleuse in Form einer Calziumchloridschlacke möglich.
  • - Die bei der Weiterverarbeitung der erzeugten Produkte Schlacke und Flugstaub wiederum entstehenden Zwischenprodukte sind in einfacher Weise in demselben Drehrohrofen als Rücklauf einsetzbar.
  • - Das erfindungsmäßige Verfahren und der konventionelle Wälzofenprozeß sind alternierend in einem Aggregat, einem Drehrohrofen mit Stauring und Abstich, durchführbar.
  • - Das Verfahren ist somit insgesamt produktiv und kostengünstig gegenüber bekannten Verfahren und Methoden, die zur Aufarbeitung bleichreicher, oxidische Schwefelverbindungen enthaltender Materialien dienen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Aufarbeitung bleichreicher, oxydische Schwefelverbindungen enthaltender Schlämme und Flugstäube durch thermische Behandlung in einem Drehrohrofen unter Zusatz von Reduktionsmittel und basischer Schlackenbildner, dadurch gekennzeichnet, daß die bleihaltigen Flugstäube und Schlämme zusammen mit 5 bis 30% Kalk und 5 bis 20% Koks einem Drehrohrofen, der einen Stauring und einen Abstich aufweist, aufgegeben werden und eine Ofenatmosphäre mit schwach reduzierendem Charakter und eine Ofentemperatur von 1000 bis 1200°C eingestellt werden, daß ferner eine flüssige Bleiphase diskontinuierlich mittels Abstich entfernt wird und eine feste Schlackenphase im wesentlichen kontinuierlich ausgetragen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kalk in Form von stückigem Kalkstein und Koks in Form von Koksgrus verwendet werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lambda-Wert der Ofenatmosphäre auf λ = 0,8 bis 1,0 eingestellt wird.






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