DE2001450B - Flash smelting of sulphide ores - Google Patents

Description

Bei der Verarbeitung von Sulfiderzen kann der Schmelzprozeß unter anderem nach dem sogenannten Schwebeschmelzverfahren, das im finnischen Patent 22 694 niedergelegt ist, durchgeführt werden, und das erfindungsgemäße Verfahren soll in erster Linie der weiteren Verbesserung des Schwebeschmelzens von Sulfiderzen und ganz speziell von Kupfererzen dienen.When processing sulfide ores, the melting process can include the so-called Levitation melting process, which is laid down in Finnish patent 22,694, and that The inventive method is primarily intended to further improve the levitation melting of Sulphide ores and especially copper ores are used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reihe Nachteile und Schwierigkeiten, die im Zusammenhang mit der bisherigen Schmelzmethode auftraten, zu eliminieren, Voraussetzungen zu einer noch besseren Beherrschung des Prozesses zu schaffen, die Effektivität der Anlagen zu erhöhen und den Metallverlust in Form von Schlackenabgang zu senken.The invention is based on the object of a number of disadvantages and difficulties that are related occurred with the previous melting method to eliminate prerequisites to one to create even better control of the process, to increase the effectiveness of the systems and the Reduce metal loss in the form of slag waste.

Beim Schmelzen von Kupfererzen nach dem Schwebeschmelzverfahren wird fein verteiltes Kupferkonzentrat mit stark aufgeheizter Luft oder mit einem stark aufgeheizten sauerstoffhaltigen Gas oder mit stark aufgeheizter Luft, die mit Sauerstoff angereichert wurde, in einem vertikalen Reaktionsschacht in abwärtiger Richtung in Suspension gebracht, wobei die im Konzentrat enthaltenen nicht oxydischen Metallverbindungen oxydiert werden.When smelting copper ores using the flash smelting process, finely divided copper concentrate is produced with strongly heated air or with a strongly heated oxygen-containing gas or with strongly heated air, which has been enriched with oxygen, in a vertical reaction shaft brought into suspension in a downward direction, the non-oxidic ones contained in the concentrate Metal compounds are oxidized.

Die in der Verbrennungsluft enthaltene Wärmeenergie bzw. die angereicherte Sauerstoffmenge gewährleisten im Schacht so hohe Temperaturen, daß es zum Schmelzen der Feststoffe kommt.The thermal energy contained in the combustion air or the enriched amount of oxygen ensure temperatures in the shaft that are so high that the solids melt.

Die Gase werden von den Feststoffen getrennt und die Schmelze sammelt sich im sogenannten Gestell: obenauf die Schlacke und am Boden der Sulfidstein. Schlacke und Stein werden von Zeit zu Zeit abgestochen. The gases are separated from the solids and the melt collects in the so-called frame: on top the slag and on the bottom the sulphide stone. Slag and stone are tapped from time to time.

Die Gase und der von ihnen mitgerissene Flugstaub gehen über das Abzugsrohr ab und werden z. B. einem Abhitzekessel zugeführt, wo sie gekühlt und mittels eines Elektrofilters von Flugstaub befreit werden.The gases and the airborne dust they carry away go through the exhaust pipe and become z. B. fed to a waste heat boiler, where it is cooled and freed from fly ash by means of an electrostatic precipitator will.

Der aufgefangene oxydierte oder sulfatierte Flugstaub wird erneut dem Schmelzprozeß zugeführt, wo er als sogenannte umlaufende Belastung den brennenden Komponenten des eigentlichen Konzentrats ständig Schmelzwärme entzieht und somit die Schmelzleistung des Schachtes herabsetzt.The captured oxidized or sulfated fly dust is fed back to the melting process, where it acts as a so-called circulating load on the burning components of the actual concentrate constantly withdraws melting heat and thus reduces the melting capacity of the shaft.

Beim Schmelzen von Kupfererzen kommt dem Kupfergehalt der anfallenden Schlacke im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit des gesamten Schmelzprozesses eine wichtige Bedeutung zu. Der Cu-Gehalt des beim Schmelzen entstehenden Kupfersteins und der Cu-Gehalt der Schlacke stehen in einer klar erkennbaren Wechselbeziehung zueinander: je kupferhaltiger der Stein, um so kupferhaltiger auch die Schlacke.When smelting copper ores, the copper content of the resulting slag has to be taken into account to the profitability of the entire melting process. The Cu content the copper matte produced during melting and the Cu content of the slag are clear in one recognizable interrelationship: the more copper-containing the stone, the more copper-containing it Slag.

Eine Möglichkeit besteht darin, das Schmelzen so durchzuführen, daß der Stein einen niedrigen Cu-Gehalt aufweist, wobei dann auch in der Schlacke nur eine geringe Menge Kupfer verbleibt. Die Folge einer solchen Verfahrensweise ist aber, daß auf den Konverter große Schlackenmengen entfallen, was wiederum eine hohe umlaufende Schlackenbelastung des Ofens nach sich zieht.One possibility is to carry out the melting so that the stone has a low Cu content having, in which case only a small amount of copper then remains in the slag. The consequence such a procedure, however, is that the converter accounts for large amounts of slag, which In turn, this entails a high level of slag loading around the furnace.

Man ist deshalb, wird beim Schwebeschmelzen ein höherer Cu-Gehalt des Steins gewünscht, dazu übergegangen, die Schlacke getrennt zu behandeltn: sie wird z. B. in einem Elektroofen in geschmolzenem Zustand gehalten und zum Schwefeln des Kupfers z. B. mit Pyrit versetzt.Therefore, if a higher Cu content of the stone is desired during levitation melting, it is to treat the slag separately: it is z. B. in an electric furnace in molten Maintained state and for sulphurizing the copper z. B. mixed with pyrite.

Dabei beträgt der Kupfergehalt der Schlacke anfangs bis zu 1 bis 4%; dieser Wert wird auf 0,4% zu drücken versucht.The copper content of the slag is initially up to 1 to 4%; this value is set to 0.4% tried to push.

Das in dieser Hinsicht am weitesten entwickelte Verfahren ist im finnischen Patent (Patentantrag 2059/64) niedergelegt. Der Schachtschmelzofen ist hierbei mit einem zusätzlichen Schacht ausgerüstet, in dem unter Reduktionsverhältnissen Pyrit geschmolzen wird, welcher wiederum zum »Waschen« der Cu-Schlacke vor Verlassen des Ofens Verwendung findet.The most developed method in this regard is in the Finnish patent (patent application 2059/64). The shaft melting furnace is equipped with an additional shaft, in which pyrite is melted under reduction conditions, which in turn is used to "wash" the Cu slag is used before leaving the furnace.

Bei dem von dem Australier H. K. W ο r η e r entwickelten sogenannten Worcran-Schmelzverfahren, finnisches Patent (Patentantrag 3021/66), werden die Kupfererze in einem flammofenähnlichen Ofen mit spezieller Bodenform geschmolzen. Das Konzentrat wird dabei in der Mitte des Ofens eingefüllt; an dem einen Ofenende wird Kupferstein mit über 80% Cu-Gehalt oder, bei oxydierend wirkender Ofenatmosphäre, Kupfer abgeführt. Auf die Schlacke am anderen Ende des Ofens wird Pyrit gefüllt; die notwendige Wärmeenergie erzeugt ein ölbrenner mit reduzierend wirkender Flamme. Die aus dem Ofen abgehenden Gase enthalten neben Sauerstoff und Stickstoff etwa 9 bis 12% SO₂.In the so-called Worcran melting process developed by the Australian HK W ο r η er, Finnish patent (patent application 3021/66), the copper ores are melted in a furnace-like furnace with a special bottom shape. The concentrate is poured into the middle of the oven; At one end of the furnace, copper stone with more than 80% Cu content or, in the case of an oxidizing furnace atmosphere, copper is discharged. Pyrite is poured onto the slag at the other end of the furnace; the necessary heat energy is generated by an oil burner with a reducing flame. The gases leaving the furnace contain around 9 to 12% SO _{2 in} addition to oxygen and nitrogen.

Vielfach wurde auch versucht, das in der Schlacke enthaltene Kupfer mit Hilfe von Metallsulfiden in Sulfidform zu überführen. Als wirksamstes Sulfidierungsreagenz hat sich dabei angeblich Calciumsulfid erwiesen.Many attempts have also been made to convert the copper contained in the slag with the help of metal sulfides To convert sulphide form. Calcium sulfide has allegedly proven to be the most effective sulfidation reagent proven.

Es wurde festgestellt, daß beim Schmelzen von Kupfererzen dreiwertiges Eisen entsteht, das an sich schon die Viskosität der Schlacke erhöht und somit das Abscheiden des möglicherweise sulfidierten Kupfers von der Schlacke als Stein verzögert. Man hat deshalb versucht, Magnetit nach einer Reihe verschiedener Verfahren durch Aufbringen von Koks auf die Schlackenoberfläche und/oder Zugabe von kohlenstoffhaltigen Gußeisenstücken in den Ofen zu reduzieren. Weiter neigt der Magnetit, erreicht er eine genügend hohe Konzentration, bei den gefahrenen Temperaturen zum Abscheiden von der Schmelze bzw. den halbgeschmolzenen Stoffen (Staub u. dgl.) in fester Form und damit zur Bildung von Anlagerungen an bestimmten Stellen des Ofens.It has been found that trivalent iron is formed when copper ores are smelted, which in itself the viscosity of the slag already increases and thus the deposition of the possibly sulphided copper delayed by the slag as stone. Attempts have therefore been made to find magnetite in a number of different ways Process by applying coke to the slag surface and / or adding carbonaceous cast iron pieces to reduce in the oven. The magnetite inclines further, it reaches a sufficiently high concentration at the temperatures used to separate the Melt or the semi-molten substances (dust and the like) in solid form and thus for the formation of Deposits in certain places on the furnace.

Inzwischen hat sich jedoch gezeigt, daß sich die vorgenannten Nachteile beim Schwebeschmelzen von Sulfiderzen und ganz speziell von Kupfer mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens, dessen Hauptmerkmale aus Patentanspruch 1 hervorgehen, eliminieren lassen.In the meantime, however, it has been shown that the aforementioned disadvantages in the levitation melting of Sulphide ores and especially of copper with the aid of the method according to the invention, its main characteristics can be eliminated from claim 1.

Die aus dem Reaktionsschacht des Flammofens kommenden Gase werden mit Hilfe geeigneter Stoffe in einem Maße reduktiv behandelt, daß ihr Sauerstoffdruck so sinkt und dabei aus dem Schwefeldioxyd eine solche Menge elementaren Schwefels freigesetzt wird, daß der in der Ofenatmosphäre herrschende Schwefel-Dampfdruck ausreicht, um sowohl die im Flugstaub enthaltenen Metalloxyde (Cu, Ni, Co, Zn, Pb usw.) als auch das in der Schlacke enthaltene Kupfer zu sulfidieren. Mit anderen Worten: der Schwefel-Dampfdruck liegt ebensohoch oder höher als der bei der betreffenden Temperatur herrschende Schwefel-Dampfdruck der Metall-Sulfidverbindungen, so daß diese Sulfide unter diesen Verhältnissen stabil sind und unter anderem das Kupfer in Sulfidform von der Schlacke in Stein übergeführt werden kann.The gases coming from the reaction shaft of the flame furnace are released with the help of suitable substances Treated reductively to such an extent that their oxygen pressure falls so and thereby from the sulfur dioxide such an amount of elemental sulfur is released that that prevailing in the furnace atmosphere The sulfur vapor pressure is sufficient to remove both the metal oxides (Cu, Ni, Co, Zn, Pb etc.) as well as the copper contained in the slag to sulfide. In other words: the The sulfur vapor pressure is just as high or higher than that prevailing at the temperature in question Sulfur vapor pressure of the metal sulfide compounds, so that these sulfides are stable under these conditions and, among other things, the copper in sulphide form can be converted from the slag to stone.

In der Praxis verfährt man dabei folgendermaßen: Den aus dem Reaktionsschacht abgehenden GasenIn practice, the procedure is as follows: The gases leaving the reaction shaft

wird in genügend feiner Verteilung und nötigenfalls in solchen Mengen, daß genügend Aufheizenergie anfällt, Brennstoff, wie z. B. Kohlenstaub, flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffe, Sägemehl u. ä. zugesetzt, der in den Gasen die obengenannte Reaktion bewirkt.is in sufficiently fine distribution and, if necessary, in such quantities that sufficient heating energy accrues fuel, such as B. coal dust, liquid or gaseous hydrocarbons, sawdust and the like. added, which causes the above-mentioned reaction in the gases.

Der Schwefel-Dampfdruck der Ofengase läßt sich im Prinzip auch steigern, indem den aus dem Reaktionsschacht abgehenden Gasen elementarer Schwefel zugesetzt wird, der bei den betreffenden Temperaturen sofort verdampft und die gewünschte Atmosphäre bildet. Meist dürfte es sich jedoch vorteilhafter gestalten, die Schwefeldampfatmosphäre mit Hilfe eines Brennstoffes aus den in den Ofengasen enthaltenen Schwefelverbindungen zu erzeugen.The sulfur vapor pressure of the furnace gases can in principle also be increased by removing the from the reaction shaft outgoing gases elemental sulfur is added, which at the temperatures concerned evaporates immediately and creates the desired atmosphere. In most cases, however, it should be more advantageous the sulfur vapor atmosphere with the help of a fuel from the gases contained in the furnace To produce sulfur compounds.

Die Reduktion des Schwefeldioxyds ist mindestens so weit zu führen, daß der Schwefeldruck der Ofenatmosphäre für die jeweils gewünschte Sulfidierung ausreicht. Durch Regulierung der Brennstoffzufuhr läßt sich dieser Vorgang mühelos steuern.The sulfur dioxide must be reduced at least so far that the sulfur pressure of the furnace atmosphere is sufficient for the sulfidation desired in each case. By regulating the fuel supply this process can be controlled effortlessly.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich durch genügend weite Fortführung der Reduktion auch der im Schwefeldioxyd enthaltene Schwefel zu einem großen Teil in elementaren Schwefel überführen und durch Abkühlen der Gase rein gewinnen.In the process according to the invention, the reduction can be continued sufficiently far the sulfur contained in sulfur dioxide can also be converted to a large extent into elemental sulfur and gain pure by cooling the gases.

In bestimmten Fällen stellt dies eine sehr vorteilhafte Technik dar, denn oft gestaltet sich die Gewinnung von elementarem Schwefel in wirtschaftlicher Hinsicht bedeutend günstiger als die Herstellung von Schwefelsäure, die ja mit einem ziemlichen Aufwand für die dafür erforderlichen Anlagen verbunden ist.In certain cases this is a very advantageous technique, because the extraction is often designed of elemental sulfur in economic terms significantly cheaper than the production of Sulfuric acid, which is associated with a great deal of effort for the necessary systems.

Weiter bietet das erfindungsgemäße Verfahren bedeutende Vorteile hinsichtlich der Reinhaltung der Luft und der damit zusammenhängenden Probleme der Abgasreinigung und -behandlung.The method according to the invention also offers significant advantages in terms of keeping it clean the air and the related problems of exhaust gas purification and treatment.

Der Flugstaub, der bisher beim Schwebeschmelzen lediglich eine den Schmelzprozeß belastende tote Masse darstellte, liefert in sulfidiertem Zustand beträchtliche Mengen Wärmeenergie und trägt somit zur Steigerung der Ofen-Schmelzleistung bei.The fly ash, which up to now has only been a dead burden on the melting process during levitation melting Mass represents, supplies considerable amounts of heat energy in the sulphided state and thus carries to increase the furnace melting capacity.

Sind die Metalle im Flugstaub als Sulfide enthalten, so lassen sie sich mit Hilfe herkömmlicher Flotationsmethoden für Sulfidmineralien abscheiden, was bei den entsprechenden Metalloxyden nicht möglich ist.If the metals in the fly ash are contained as sulfides, they can be separated with the help of conventional flotation methods for sulfide minerals, which is the case the corresponding metal oxides is not possible.

Durch geeignetes Regulieren des Reduktionsgrades der aus dem Schacht abgehenden Gase läßt sich ferner der endgültige SO₂-Gehalt des Gases steuern, was z. B. im Hinblick auf einen sich eventuell anschließenden Schwefelsäure-Gewinnungsprozeß von ziemlicher Bedeutung ist, da ja dadurch die Möglichkeit geschaffen wird, die Anlage mit optimalen S0₂-Konzentrationen zu fahren. In Frage kommt dies z. B. dann, wenn die Kapazität der Schwefelsäure-Gewinnungsanlage nicht ausreicht, um die gesamte beim Schmelzprozeß anfallende Gasmenge zu verarbeiten. Der im überschüssigen SO₂ enthaltene Schwefel kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in solchen Fällen in Form elementaren Schwefels gewonnen werden.By appropriately regulating the degree of reduction of the gases leaving the shaft, the final SO ₂ content of the gas can also be controlled, which z. B. with regard to a possibly subsequent sulfuric acid recovery process is of considerable importance, since this creates the possibility of _{driving the system with optimal S0 2} concentrations. This is possible e.g. B. when the capacity of the sulfuric acid recovery system is not sufficient to process the entire amount of gas produced during the melting process. The sulfur contained in the excess SO ₂ can be obtained in such cases in the form of elemental sulfur by the process according to the invention.

Da sich der Kupfergehalt der Schlacke durch Reduktion der Ofengase auf einem genügend niedrigen Wert halten läßt, kann das Schmelzen der Kupfererze im Reaktionsschacht unter stärker oxydierenden Verhältnissen als bisher durchgeführt werden. Die Folge ist, daß Kupferstein mit höherem Cu-Gehalt entsteht, ohne daß dadurch auch der Verlust an Kupfer durch Abgang zusammen mit der Schlacke entsprechend steigen würde. Auch der Magnetit, der bisher alle Versuche dieser Art vereitelte, stellt nun kein Hindernis mehr dar.Since the copper content of the slag is reduced to a sufficiently low level by reducing the furnace gases Can hold value, the melting of the copper ores in the reaction shaft can be more oxidizing Conditions than before. The result is that copper matte with a higher Cu content arises without the loss of copper through waste together with the slag would increase accordingly. Magnetite, too, which hitherto thwarted all attempts of this kind, is now also present no longer an obstacle.

Durch Schmelzen des Kupferkonzentrats nach der erfindungsgemäßen Methode, d. h. in einem schachtförmigen Flammofen und unter stärker oxydierend wirkenden Verhältnissen als bisher, wobei stark kupferhaltiger Stein (>80%) oder Rohkupfer entsteht, läßt sich die bisher im Konverter zu Schlacke geblasene Eisenmenge und damit auch die Schlackenmenge überhaupt stark herabsetzen, was wiederum eine Verringerung des bei diesem Arbeitsgang auftretenden Kupferschwundes und der möglicherweise zur Gewinnung des restlichen Kupfers separat weiterzuverarbeitenden Konverterschlackenmenge zur Folge hat.By melting the copper concentrate according to the method according to the invention, i. H. in a shaft-shaped Flame furnace and under more oxidizing conditions than before, being strong copper-containing stone (> 80%) or raw copper is produced, it can be converted into slag in the converter The amount of blown iron and thus also the amount of slag in general greatly reduce, which in turn a reduction of the copper shrinkage that occurs during this operation and of the possible to recover the remaining copper, the amount of converter slag to be processed separately has.

Beim Schwebeschmelzen besteht ferner die Möglichkeit, unter geeigneten Verhältnissen die Oxydation im Schacht so weit zu führen, daß sich am Boden des Ofens hauptsächlich metallisches Kupfer und/oder geringe Menge Cu₂S enthaltene Schmelze sammelt, auf welcher die eigentliche Schlackenschicht lagert, die nach vorliegender Erfindung in genügend hohem Maße reduzierende Eigenschaften aufweist, um den Kupfergehalt der Schlacke so niedrig wie jeweils gewünscht zu halten.With levitation melting there is also the possibility, under suitable conditions, of the oxidation in the shaft so far that mainly metallic copper and / or a small amount of Cu ₂ S containing melt collects at the bottom of the furnace, on which the actual layer of slag is stored Invention has sufficiently high reducing properties to keep the copper content of the slag as low as desired.

Die Folge davon ist, daß ein Großteil der herkömmlichen Konverterbehandlung entfällt, d. h., daß durch vorliegende Erfindung einer der schwierigsten Arbeitsgänge wesentlich eingeschränkt werden kann, was sowohl in wirtschaftlicher als auch in technischer Hinsicht als recht bemerkenswerter Vorteil zu werten ist.The consequence of this is that much of the conventional converter handling is eliminated; i.e. that one of the most difficult operations can be significantly restricted by the present invention, which can be seen as a quite remarkable advantage, both economically and technically is.

Das im Schacht durchgeführte Schmelzen braucht nicht unbedingt in Form sogenannten autogenen Schwebeschmelzens zu geschehen. Der Schacht kann vielmehr auch, um die Schmelztemperatur zu erreichen, mit Brennstoff beschickt werden. Auch bei dieser wieder mehr den herkömmlichen Kupfererz-Schmelzmethoden gleichenden Variante läßt sich vorliegende Erfindung ohne weiteres verwirk liehen.The melting carried out in the shaft does not necessarily need in the form of so-called autogenous Levitation melting to happen. Rather, the shaft can also, in order to reach the melting temperature, be charged with fuel. Here, too, more traditional copper ore smelting methods the same variant can be borrowed from the present invention without further ado.

Der im finnischen Patent 22 649 beschriebene Schwebeschmelzofen hat sich in konstruktionsmäßiger Hinsicht als besonders vorteilhaft zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens erwiesen, da bei ihm die Gasatmosphäre des vertikalen Reaktionsschachtes und die Gasatmosphäre des horizontalen Sammelteils voneinander getrennt sind und durch die ständig gleichgerichtete Gasströmung auch auf wirksame Weise getrennt gehalten werden.The flash smelting furnace described in Finnish Patent 22,649 has improved in structural terms Regard proved to be particularly advantageous for the implementation of the method according to the invention, since at him the gas atmosphere of the vertical reaction shaft and the gas atmosphere of the horizontal Collecting part are separated from each other and also due to the constantly rectified gas flow effectively kept separate.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte schwefeldampfhaltige Atmosphäre über der Schmelze hat sich im Zusammenhang mit dem Schwebeschmelzverfahren für Kupfererze als besonders geeignet erwiesen. In den folgenden Beispielen sind die Material bilanz eines herkömmlichen Schwebeschmelz-Prozesses sowie die entsprechenden Bilanzen von Reduktionsschmelzungen gemäß vorliegender Erfindung angeführt.The atmosphere containing sulfur vapor generated by the process according to the invention above the Smelting has proven to be special in connection with the levitation smelting process for copper ores proved suitable. The following examples show the material balance of a conventional levitation melting process as well as the corresponding balances of reduction melts according to the present invention.

Die Schmelzversuche wurden in einer Ofenanlage durchgeführt, wie sie in der Abbildung schematisch dargestellt ist. Der vertikale Reaktionsschacht a hat einen Durchmesser von 1,2 m und eine Höhe von 6,5 m. Ans untere Ende dieses Schachtes schließt sich der Sammel- oder Unterofen mit 1,20 m Breite, 1,00 m Höhe und 3,80 m Länge an. Auf der dem Reaktionsschacht gegenüberliegenden Seite befindet sich in der Deckelpartie des Unterofens noch dasThe melting tests were carried out in a furnace as shown schematically in the figure. The vertical reaction shaft a has a diameter of 1.2 m and a height of 6.5 m. At the lower end of this shaft, the collecting or lower furnace closes with a width of 1.20 m, a height of 1.00 m and a height of 3.80 m Length on. On the side opposite the reaction shaft, there is still the in the lid section of the lower oven

0,76 m weite und 4,70 m hohe Abzugsrohr c, über welches die Ofengase abgehen.0.76 m wide and 4.70 m high flue pipe c, across which the furnace gases go off.

Um die relativ hohen Wärmeverluste, die sich wegen der geringen Abmessungen der Ofenanlage ergaben, zu kompensieren, wurde bei den Versuchen Butan (Zusammensetzung: 17,24 Gewichtsprozent H, 82,70 Gewichtsprozent C) als zusätzlicher Brennstoff zugeführt. Dieser zusätzliche Brennstoff wurde in rohem Zustand teils durch den Deckel des Reaktionsschachtes, teils durch die Wand des Unterofens unter- halb des Schachtes (vgl. Abbildung, d) eingespeist.In order to compensate for the relatively high heat losses that resulted from the small dimensions of the furnace, butane (composition: 17.24 percent by weight H, 82.70 percent by weight C) was added as additional fuel during the tests. This additional fuel was fed in in its raw state partly through the cover of the reaction shaft and partly through the wall of the lower furnace underneath the shaft (see Figure, d).

Um im Unterofen und im Abzugsrohr reduzierende Verhältnisse zu schaffen, wurde bei der hier beschriebenen Versuchsreihe rohes Butan an den in der Abbildung mit den Buchstaben e und / gekennzeichneten Stellen in die Ofenanlage eingespeist.In order to create reducing conditions in the lower furnace and in the flue pipe, raw butane was fed into the furnace system at the points marked in the figure with the letters e and / in the test series described here.

Das Konzentrat, die Schlackenstoffe und die Verbrennungsluft werden mit Hilfe von Spezial-Suspendiervorrichtungen durch den Deckel des Reaktionsschachtes hindurch in diesen eingeblasen. The concentrate, the waste products and the combustion air are removed with the help of special suspension devices blown through the cover of the reaction shaft into this.

Die geschmolzenen Stoffe, d. h. die Stein- und die Schlackenphase, wurden periodisch nach einer ausreichenden Absetzdauer abgestochen und in Kokillen gegossen oder mit Hilfe einer Wasserstrahlvorrichtung granuliert.The molten substances, i.e. H. the stone and the slag phase, were periodically after a sufficient Settling time tapped off and poured into molds or with the help of a water jet device granulated.

Die Ofenabgase einschließlich des darin enthaltenen Flugstaubes wurden über das Abzugsrohr in einen Abhitzekessel geleitet, wo ihre Temperatur (1250 bis 1300⁰C) auf etwa 400⁰C fiel. Nach Passieren dieses Kessels wurden die Gase mit Hilfe von Elektrofiltern von dem mitgerissenen Flugstaub befreit.The kiln exhaust gases and containing a fly ash were passed over the exhaust pipe in a waste heat boiler, where its temperature (1250-1300 ⁰ C) dropped to about 400 ⁰ C. After passing through this boiler, the gases were freed from the entrained fly ash with the aid of electrostatic precipitators.

Zwecks Gewinnung eines Teiles des Schwefels wurden die Gase nach dem Filterdurchgang in einen Kondensationskessel (150° C) geleitet, oder die im Abzugsrohr auf das Verhältnis (H₂ 4- 2H₂S + CO + COS)/2SO₂ — in Volumprozent — reduzierten Gase wurden auf herkömmliche Art und Weise katalytischer Behandlung und Kondensationsvorrichtungen zugeführt: Doppelkatalyse: 400 und 210°C.In order to recover part of the sulfur, the gases were passed through the filter into a condensation kettle (150 ° C) or reduced to the ratio (H ₂ 4- 2H ₂ S + CO + COS) / 2SO ₂ - in percent by volume - in the exhaust pipe Gases were fed to catalytic treatment and condensation devices in a conventional manner: double catalysis: 400 and 210 ° C.

Der Ablauf der Versuche wurde dann durch genaues Messen und Analysieren der in den Ofen eingespeisten und aus dem Ofen abgegangenen Stoffmengen ständig verfolgt.The course of the experiments was then followed up by precisely measuring and analyzing the in the oven The amount of substance fed in and left the furnace is constantly tracked.

Die Veränderungen des Stein- und Schlackenmaterials im Unterofen wurden durch zeitlich regelmäßige Entnahme von Proben in Vertikalabständen von jeweils etwa 50 mm für chemische Analysen, Mikrosondenmessungen und Röntgenanalysen verfolgt. The changes in the stone and slag material in the lower furnace were regular through time Taking samples at vertical intervals of about 50 mm each for chemical analysis, Microprobe measurements and X-ray analyzes followed.

Die Zusammensetzung der Gasphase wurde mit Hilfe eines Gaschromatographen an den Stellen g und h des Reaktionsschachtes sowie an der Stelle k des Abzugsrohres (vgl. Abbildung) bestimmt.The composition of the gas phase was determined with the aid of a gas chromatograph at points g and h of the reaction shaft and at point k of the exhaust pipe (see figure).

Weiter wurden an den Gasproben-Entnahmestellen auch Proben von den festen und geschmolzenen Stoffen des Reaktionsschachtes und Abzugsrohres entnommen.Solid and molten samples were also taken at the gas sampling points Substances removed from the reaction shaft and exhaust pipe.

Die in der Anlage herrschenden Temperaturen wurden ständig automatisch sowie zusätzlich im Zusammenhang mit der Probeentnahme an den Entnahmesteilen gemessen.The temperatures prevailing in the plant were constantly automatic as well as in context measured with the sampling at the sampling parts.

Während der einzelnen Versuchsphasen wurde der Reaktionsschacht so gefahren, daß die Gastemperatur am Meßpunkt h (vgl. Abbildung) 1300 ± 10⁰C betrug. Für die Versuche mit hochkonzentriertem Kupferstein wurde mit Hilfe von Stein verschiedenen Cu-Gehalts die Kennlinie des Schachtes in bezug auf die Oxydation von Eisen ermittelt. Als Schachtkennlinie ergab sich am Punkt h bei einer Temperatur 1300 ± 1O⁰C der Wert:During the individual test phases, the reaction shaft was moved in such a way that the gas temperature at measuring point h (see figure) was 1300 ± 10 ^° C. For the experiments with highly concentrated copper stone, the characteristic curve of the shaft with regard to the oxidation of iron was determined with the help of stone with different Cu contents. The shaft characteristic was obtained at point h at a temperature of 1300 ± 1O ⁰ C:

Cu-%/79,66 = F(P₀₂ )/[l + F(F₀₂)],Cu -% / 79.66 = F (P ₀₂ ) / [l + F (F ₀₂ )],

wobei Cu-% den Kupfergehalt des Steins in Gewichtsprozent ausgedrückt bedeutet. Die Funktion F(P₀J hatte folgenden Wert:where Cu% means the copper content of the stone expressed in percent by weight. The function F (P ₀ J had the following value:

F(Po₂) = 4,693 χ ΙΟ⁷ χ Po₂ 0,908, F (Po ₂ ) = 4.693 χ ΙΟ ⁷ χ Po ₂ 0.908,

wobei Po₂ Sauerstoffdruck, ausgedrückt in Atmosphären bedeutet.where Po _{2 is} oxygen pressure expressed in atmospheres.

Sowohl für die Grundcharge als auch für die eigentlichen Versuchschargen wurde Konzentrat folgender Zusammensetzung (ausgedrückt in Gewichtsprozent) verwendet:Both for the basic batch and for the actual test batches, the concentrate was as follows Composition (expressed in percent by weight) used:

52,63CuFeS₂; 22,56 Fe₁₂S₁₃; 11,57FeS₂;52.63CuFeS ₂ ; 22.56 Fe ₁₂ S ₁₃ ; 11.57FeS ₂ ;

3,02 Zn₁₁Fe₂S₁₃; 0,32 CoS; 0,19 NiS;3.02 Zn ₁₁ Fe ₂ S ₁₃ ; 0.32 CoS; 0.19 NiS;

7,16SiO₂; 0,29CaO; 1,50MgO; 0,26Al₂O₃.7.16SiO ₂ ; 0.29CaO; 1.50MgO; 0.26Al ₂ O ₃ .

Grundstoffmäßig hatte das Konzentrat folgende Zusammensetzung: (in Gewichtsprozent): 18,22 Cu, 35,58 Fe, 1,74 Zn, 0,21 Co, 0,12 Ni, 33,99 S. Die zugeführte Verbrennungsluft wies einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,75 Volumprozent auf. Im Zusammenhang mit dem Durchgang der Grundcharge wurde auch ermittelt, wann beim Schwebeschmelzprozeß als Funktion des Cu-Gehaltes des Steines mit dem Sulfidieren des Flugstaubes zu beginnen ist.In terms of base material, the concentrate had the following composition: (in percent by weight): 18.22 Cu, 35.58 Fe, 1.74 Zn, 0.21 Co, 0.12 Ni, 33.99 S. The combustion air supplied had a moisture content of 0.75 percent by volume. In connection with the passage of the basic batch was also determines when in the levitation melting process as a function of the Cu content of the stone with the Sulphiding of the fly ash is to begin.

Beispiel I—1
Herkömmliches SchmelzverfahrenExample I-1
Conventional fusion process

Sämtliche Versuchsreihen mit Ausnahme der letzten (III—1) wurden unter gleichen Reaktionsschachtverhältnissen (Beschickungsmengen, Temperaturen, Kühlungen, Verbrennungstechnologie usw.) abgewikkelt. All test series with the exception of the last (III-1) were carried out under the same reaction shaft conditions (Charge quantities, temperatures, cooling, combustion technology, etc.).

Die Anlage wurde pro Stunde mit 503 kg Konzentrat, der Reaktionsschacht mit 23,2 kg Butan beschickt. Die Verbrennungsluft für das Konzentrat und das Butan, insgesamt 956 Nm³, wurde auf 500⁰C vorgeheizt.The plant was charged with 503 kg of concentrate per hour and the reaction shaft with 23.2 kg of butane. The combustion air for the concentrate and butane, a total of 956 Nm ³ was preheated to 500 ⁰ C.

Im Beispiel I—1 wurden dem Unterofen pro Stunde 42,7 kg Heizbrennstoff zugeführt. Weiter wurde versucht, die Verbrennungsluft des Unterofens so zu regulieren, daß der Sauerstoffdruck der sich bildenden Gasphase dem der aus dem Reaktionsschacht kommenden Gase entsprach. Die Luftmenge betrug bei diesem Versuch 504 Nm³.In Example I-1, 42.7 kg of heating fuel were fed to the lower furnace per hour. Attempts were also made to regulate the combustion air in the lower furnace so that the oxygen pressure of the gas phase formed corresponded to that of the gases coming from the reaction shaft. The amount of air in this experiment was 504 Nm ³ .

Die einzelnen Versuchsperioden erstreckten sich gewöhnlich über etwa 5 Tage.The individual test periods usually extended over about 5 days.

Die mit dem herkömmlichen Schmelzverfahren erzielte Materialbilanz einschließlich der Analysen in bezug auf die Hauptkomponenten ist in Tabelle 1 zusammengestellt.The material balance achieved with the conventional melting process including the analyzes with regard to the main components is shown in Table 1.

Tabelletable

Materialmengen und Analysenergebnisse der HauptkomponentenMaterial quantities and analysis results of the main components

Komponentecomponent

Zufuhr
Cu-Konzentrat ...supply
Cu concentrate ...

Sand sand

Zusammen (1) ....Together (1) ....

AbgangExit

Stein stone

Schlacke slag

Flugstaub Fly ash

Zusammen (2) ....Together (2) ....

Differenz (l)-(2) Difference (l) - (2)

Analysen in Gewichtsprozent Analyzes in percent by weight

Konzentrat concentrate

Sand sand

Stein stone

Schlacke slag

Flugstaub Fly ash

Summetotal

66 007
1173866 007
11738

77 74577 745

10 857
43 485
12 279
66 62110 857
43 485
12 279
66 621

CuCu

12 028
12 02812 028
12 028

8 3178 317

14561456

2 2552 255

12 02812 028

18,2218.22

76,6076.60

3,35 18,373.35 18.37

Materiaimengen in kgAmount of material in kg

23 10923 109

23 27123 271

20 3 35920 3 359

23 -4223 -42

35,58
0,93
2,5035.58
0.93
2.50

46,0146.01

27,3627.36

SS. OO SiO₂ SiO ₂ 22 43422 434 4 7254 725 —- 4747 10 33610 336 22 43422 434 4747 15 06115 061 2 1232 123 3030th 1616 115115 65426542 1192911929 408408 15181518 3 1313 131 2 6462,646 80908090 15 07615 076 19 78819 788 -8043-8043 -15-15 33,9933.99 7,167.16 —- 0,400.40 88,0688.06 19,5519.55 0,280.28 0,150.15 0,270.27 15,0515.05 27,4327.43 3,323.32 12,3712.37 25,5025.50

Die Analysen der Nebenkomponenten, die Gas-Phasenbilanzen und Analysen des Reaktionsschachtes und des Unterofens sowie die Wärmebilanzen der einzelnen Prozesse sind in Anhang I, II und III zusammengestellt. _Λ The analyzes of the secondary components, the gas phase balances and analyzes of the reaction shaft and the lower furnace as well as the heat balances of the individual processes are compiled in appendices I, II and III. _Λ

Nach Anhang II betrug beim übergang der Versuchscharge dieses Beispiels der Sauerstoffdruck der Gasphase am Meßpunkt h 1,29 χ 10^⁷ atm (im Stein 76,6% Cu). Der Schwefelgehalt des Flugstaubes belief sich auf lediglich 3,32%, so daß eine akute Gefahr der Verstopfung des Abzugsrohres vorlag. Beim Auftreten von Luftlecks würde es in diesem Falle außerdem durch Sulfatoxyd-Sinter leicht zu einem Verschmutzen des Abhitzekessels kommen, und der Verbrennungswert des dem Prozeß erneut zuzuführenden Staubes würde noch weiter absinken.According to Appendix II, the oxygen pressure of the gas phase at the measuring point h was 1.29 χ 10 ^ ⁷ atm (in the stone 76.6% Cu) at the transition of the test batch of this example. The sulfur content of the fly ash was only 3.32%, so that there was an acute risk of clogging of the exhaust pipe. If air leaks occur, sulfate oxide sintering would easily contaminate the waste heat boiler in this case, and the combustion value of the dust to be fed back into the process would drop even further.

Bei der Schlacke, die bei diesem Prozeß anfiel, handelte es sich um gewöhnliche Fe-Fajalitschlacke (in der in erstarrtem Zustand Zn-Fajalit als sein eigenes Mineral auftritt). Kristallisierter Magnetit war in der geschmolzenen Schlacke nicht enthalten, da der Gehalt an dreiwertigem Eisen (Fe⁺³) niedrig genug, nämlich bei 9,83%, lag. Die Schlacke wies einen recht beträchtlichen Gehalt an Kupfer auf (3,35%). Wie eine Untersuchung mit dem Oberflächen-Röntgenanalysator ergab, war das Kupfer in der Schlacke sowohl in Form von Cu₂O als auch in Form von Sulfidstein enthalten. Da die Anlage im Hinblick auf die Untersuchung des Flugstaubes in diesem Falle mit großen Staubmengen gefahren wurde, entspricht die Verteilung der Nebenkomponenten nicht den in der Praxis herrschenden Verhältnissen. Was die Schlacke betrifft, so ergab sich, bezogen auf die Beschickungsdaten und ausgedrückt in Volumprozent, folgende Verteilung der Komponenten :The slag produced in this process was ordinary Fe fajalite slag (in which Zn fajalite occurs as its own mineral in the solidified state). Crystallized magnetite was not contained in the molten slag because the trivalent iron (Fe ⁺³ ) content was low enough, namely 9.83%. The slag contained quite a substantial amount of copper (3.35%). As an examination with the surface X-ray analyzer showed, the copper was contained in the slag both in the form of Cu ₂ O and in the form of sulphide stone. Since the system was operated with large amounts of dust in view of the investigation of the fly ash in this case, the distribution of the secondary components does not correspond to the conditions prevailing in practice. As far as the slag is concerned, the distribution of the components based on the loading data and expressed as a percentage by volume was as follows:

79,7Co, 34,2Ni, 41,5Zn, 29Ag und 0,2Au79.7Co, 34.2Ni, 41.5Zn, 29Ag and 0.2Au

Die Metallphase im Sulfidstein betrug etwa 5%; sie hatte folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent): 96,7 Cu, 0,18 Fe, 0,20 Zn, 0,80 Ni, 0,07 Co und l,50S.The metal phase in the sulphide stone was about 5%; it had the following composition (in percent by weight): 96.7 Cu, 0.18 Fe, 0.20 Zn, 0.80 Ni, 0.07 Co and 1.50S.

Beispiel II—1Example II-1

Teilweise Reduktion und Sulfidierung
im AbzugsrohrPartial reduction and sulphidation
in the flue

Die Materialbilanz der Versuchscharge dieses Beispiels entspricht, was Reaktionsschacht und Unterofen betrifft, genau der Bilanz des vorangehenden Beispiels. Im Zusammenhang mit der Bestimmung der Kennlinie des Reaktionsschachtes zeigte sich, daß Materialanlagerungen im Abzugsrohr mit Sicherheit vermieden wurden, sofern der Sauerstoffdruck der Gasphase am Meßpunkt h (vgl. Abbildung) den Wert Po₂ = 5 χ 10"⁹atm (1300⁰C) hatte.The material balance of the test batch of this example corresponds exactly to the balance of the previous example with regard to the reaction shaft and lower furnace. In connection with the determination of the characteristic curve of the reaction shaft, it was found that material deposits in the flue pipe were definitely avoided, provided that the oxygen pressure of the gas phase at measuring point h (see figure) is Po ₂ = 5 χ 10 " ⁹ atm (1300 ⁰ C) had.

über die Beschickungsöffnung / am Abzugsrohr wurden auf Grund erwähnten Druckwertes pro Stunde 16,9 kg Butan für den Reduktionsprozeß eingespeist.on the basis of the mentioned pressure values per Hour 16.9 kg of butane fed for the reduction process.

Wegen der endothermen Sulfidierungsreaktionen des Flugstaubes sank die Temperatur der Gasphase im Abzugsrohr auf 1250 ± 10⁰C, während sie im Beispiel I—1 1300 ± 10⁰C betragen hatte. Gleichzeitig stieg der Schwefelgehalt des Flugstaubes von 3.32 auf 18,29% während der Sauerstoffgehalt entsprechend zurückging, nämlich von 12,4 auf 2,7%.Because of the endothermic Sulfidierungsreaktionen of the fly ash dropped the temperature of the gas phase in the exhaust pipe at 1250 ± 10 ⁰ C, while the rate was in Example I-1 1300 ± 10 ⁰ C. At the same time, the sulfur content of the fly ash rose from 3.32 to 18.29% while the oxygen content decreased accordingly, namely from 12.4 to 2.7%.

109523/261109523/261

Flugstaubmenge und -analysen, Gasphasenbilanz einschließlich Analysen sowie die Wärmebilanz gehen aus den Tabellen in Anhang I, II und III hervor. Der Sauerstoffdruck der Gasphase betrug bei 1250⁰C Po₂ = 1,82 χ 10"⁹atm; P₀₂ hatte den Wert 4,18 χ 10~³ atm. Gleichzeitig stieg der Verbrennungswert des Flugstaubes — als Bilanzbasis der Oxydationsgrad: FeO, Cu₂O, ZnO — vom Wert (298° K) — AH = -32kcal/kg auf den Wert — AH Airborne dust volume and analyzes, gas phase balance including analyzes as well as the heat balance can be found in the tables in Annex I, II and III. The oxygen pressure of the gas phase was at 1250 ^° C. Po ₂ = 1.82 10 " ⁹ atm; P ₀₂ had the value 4.18 χ 10 ^-3 atm. At the same time, the combustion value of the fly ash increased - as a balance sheet the degree of oxidation: FeO, Cu ₂ O, ZnO - from the value (298 ° K) - AH = -32kcal / kg to the value - AH

IOIO

Beispiel II—2Example II-2

Teilweise Reduktion und Sulfidierung
im Unterofen und im AbzugsrohrPartial reduction and sulphidation
in the lower furnace and in the flue pipe

Die Versuchscharge weicht von der des vorangehenden Beispiels (II—1) insofern ab, als der Brennstoff für den Reductions- und Sulfidierungsprozeß hinter dem Reaktionsschacht an der Stelle e (vgl. Abb. 1) eingespeist wird. Die Aufgabe bestand hier darin, zu ermitteln, in welchem Umfange sich die im vorangehenden Beispiel im Abzugsschacht gefahrene Gasphasen-Zusammensetzung bei den betreffenden Temperaturen auf die Stein- und Schlakkenphase auswirkt. Um bei der Temperatur 1250⁰C in der Gasphase einen Sauerstoffdruck von Po₂ = 1,8 χ 10~⁹ atm zu erzeugen, wurden gegenüber dem herkömmlichen Schmelzverfahren pro Stunde zusätzlich 19,29 kg Butan als Brennstoff zugeführt, so daß sich die Gesamtbrennstoffmenge auf 85,19 kg/Stunde belief. Materialbilanz und Analysen des erhaltenen neuen Schmelzgleichgewichts gehen aus Anhang I bis III hervor.The test batch differs from that of the previous example (II-1) in that the fuel for the reduction and sulfidation process is fed in behind the reaction shaft at point e (see Fig. 1). The task here was to determine the extent to which the gas phase composition in the exhaust duct in the previous example affects the stone and slag phase at the relevant temperatures. To at the temperature 1250 ⁰ C in the gas phase has an oxygen pressure of Po ₂ = 1.8 χ to produce 10 ^-9 atm, 19.29 kg of butane was over the conventional melting method per hour additionally supplied as fuel, so that the total amount of fuel to Was 85.19 kg / hour. Material balance and analyzes of the new melt equilibrium obtained can be found in Annexes I to III.

In bezug auf die Zusammensetzung von Flugstaub und Stein waren keine nennenswerten Veränderungen zu verzeichnen. Die teilweise Reduktion der Schlacke bewirkte einen leichten Anstieg der Steinmenge. Der Rückgang der Flugstaubmenge ist hauptsächlich auf den gröberen Sand, mit dem hier gearbeitet wurde, sowie auf die Verringerung der Sandmenge zurückzuführen. There were no changes worth mentioning with regard to the composition of fly ash and stone recorded. The partial reduction of the slag caused a slight increase in the amount of stone. the The decrease in the amount of airborne dust is mainly due to the coarser sand that was used here, as well as the reduction in the amount of sand.

Bei der Schlacke war eine wesentliche Veränderung zu verzeichnen: Der Gehalt an dreiwertigem Eisen sank von 9,8% im vorangehenden Beispiel auf etwa 4,5% ab. Beim Schwefelgehalt der Schlacke wurde ein leichter Anstieg beobachtet, wohingegen der Cu-Gehalt rapide abnahm: nämlich von 3,4% im vorangehenden Beispiel auf 0,5%. Eine weitere Ausdehnung der verwendeten Verzögerungszeit von 4 Stunden bewirkte bei dem Reduktionsgrad des Gases, mit dem gearbeitet wurde, keine Abnahme des Cu-Gehaltes der Schlacke mehr. Metallisches Kupfer und Kupferstein konnten mit der Mikrosonde nur in verschwindend kleinen Mengen nachgewiesen werden.There was one major change in the slag: the trivalent iron content decreased from 9.8% in the previous example to about 4.5%. When the sulfur content of the slag was a slight increase was observed, whereas the Cu content decreased rapidly: namely from 3.4% im previous example to 0.5%. Another extension of the delay time used by 4 hours caused no decrease in the degree of reduction of the gas that was used the Cu content of the slag more. Metallic copper and copper stone were able to use the microprobe can only be detected in tiny amounts.

Die Anteile an als Nebenkomponenten auftretenden Metallen zeigten keine wesentlichen Veränderungen gegenüber den früheren entsprechenden Werten. The proportions of metals occurring as secondary components showed no significant changes compared to the previous corresponding values.

60 Beispiel II—3 60 Example II-3

Teilweise Reduktion und Sulfidierung
im Unterofen und im AbzugsrohrPartial reduction and sulphidation
in the lower furnace and in the flue pipe

Diese Versuchscharge weicht von der vorangehenden (II—2) insofern ab, als in das Abzugsrohr an der Stelle / weiteres Reduktionsbutan in einer Menge von 13 kg/Stunde eingespeist wurde, um den Sauerstoffdruck der Gasphase zu senken und den Schwefeldruck entsprechend zu erhöhen.This test batch differs from the preceding (II-2) insofar as in the flue pipe on the Place / further reducing butane in an amount of 13 kg / hour was fed to the oxygen pressure to lower the gas phase and to increase the sulfur pressure accordingly.

Der Anstieg des Schwefeldruckes in der Gasphase hat zur Folge, daß es nun zu einer vollständigen Sulfidierung des Flugstaubes kommt. Flugstaubmenge und -zusammensetzung sowie die Wärmebilanz gehen aus Anhang I bis III hervor.The increase in the sulfur pressure in the gas phase has the consequence that it is now complete Sulphidation of the fly ash occurs. Airborne dust volume and composition as well as the heat balance can be found in Annexes I to III.

Schwefel- und Sauerstoffdruck der Gasphase betrugen im Abzugsrohr bei einer Temperatur von 1250⁰C P₀₂ = 7,93 χ 10~³atm und Po₂ = 9,08 χ 10~¹⁰ atm. Die Gasphase wurde einer katalytischen Behandlung zugeführt. Ein Teil des Schwefels, und zwar etwa 60% der in die Gasphase eingespeisten Menge, wurde in elementarer Form gewonnen. Nach Tabelle 2 machten die zusammen mit den Abgasen abgehenden Schwefelkomponenten — vorwiegend SO₂ — 2,24% aus.Sulfur and oxygen pressure of the gaseous phase amounted to exhaust pipe at a temperature of 1250 ⁰ CP ₀₂ = 7.93 10 ^-3 atm χ and χ Po ₂ = 9.08 10 ^-10 atm. The gas phase was fed to a catalytic treatment. Part of the sulfur, about 60% of the amount fed into the gas phase, was obtained in elemental form. According to Table 2, the sulfur components leaving with the exhaust gases - predominantly SO ₂ - accounted for 2.24%.

Beispiel II—4 und II—5Examples II-4 and II-5

Teilweise Reduktion und Sulfidierung im Unterofen sowie vollständige Reduktion der Gase im Abzugsrohr auf das der Schwefelkatalyse entsprechende ReduktionsverhältnisPartial reduction and sulphidation in the lower furnace as well as complete reduction of the gases in the flue pipe to the reduction ratio corresponding to the sulfur catalysis

Die Beispiele II—4 und II—5 weichen von dem vorangehenden Beispiel II—3 insofern ab, als nun in das Abzugsrohr so viel Brennstoff eingespeist wurde, daß das katalytisch herbeizuführende Reduktionsverhältnis (H₂ + H₂S + CO + COS)/2SO₂ = 1 erreicht wurde (Komponenten in Volumprozent).Examples II-4 and II-5 differ from the preceding Example II-3 in that so much fuel was now fed into the flue pipe that the catalytically induced reduction ratio (H ₂ + H ₂ S + CO + COS) / 2SO ₂ = 1 has been reached (components in percent by volume).

Gegenüber dem vorangehenden Beispiel (II—3) wurden bei der Versuchsreihe II—4 genau 12 kg Butan/Stunde mehr zugeführt, d. h., die Butanmenge stieg auf insgesamt 111,20 kg/Stunde. Die im Abzugsrohr gemessene Temperatur betrug 1250⁰C.Compared to the previous example (II-3), exactly 12 kg more butane / hour were added in the test series II-4, ie the amount of butane rose to a total of 111.20 kg / hour. The measured temperature in the exhaust pipe was 1250 ⁰ C.

Bei der Versuchsreihe II—5 wurden die Gase dem Katalysenverhältnis entsprechend mit einer Temperatur von 1300⁰C dem Abzugsrohr entnommen. Die zum Aufheizen der Gasphase benötigten zusätzlichen stündlichen Butan- und Luftmengen beliefen sich auf 12,59 kg bzw. 151,2 Nm³.In the test series II-5, the gases were removed from the catalysis ratio in accordance with a temperature of 1300 ⁰ C the drain pipe. The additional hourly butane and air quantities required to heat the gas phase amounted to 12.59 kg and 151.2 Nm ^3, respectively.

Die Gasphasen- und Wärmebilanzen beider Versuchsreihen gehen aus Anhang II und III hervor.The gas phase and heat balances of both test series can be found in Appendix II and III.

Beim Arbeiten mit Doppelkatalyse lieferten die Reduktionsversuche der Versuchsreihe nach Tabelle 2 folgende Mengen elementaren Schwefels (ausgedrückt in Gewichtsprozent der in die Gasphase eingespeisten Schwefelmenge):When working with double catalysis, the reduction tests of the test series according to Table 2 yielded the following amounts of elemental sulfur (expressed in percent by weight of that fed into the gas phase Amount of sulfur):

Beispiel II—2: etwa 28,6
Beispiel II—3: etwa 60,1
Beispiel II—4: etwa 93,9Example II-2: about 28.6
Example II-3: about 60.1
Example II-4: about 93.9

Beim Arbeiten mit einfachem Abscheideverfahren, d. h. beim Arbeiten nach der Kondensationsmethode, ergaben sich bei 140⁰C folgende Mengen elementaren Schwefels (ausgedrückt in Volumprozent der eingespeisten Menge):When working with a simple deposition process, ie when working according to the condensation method, were found at 140 ⁰ C the following quantities of sulfur elemental (expressed in volume percent of the amount fed):

Beispiel II—2: etwa 11,7%
Beispiel II—3: etwa 26,9%
Beispiel II—4: etwa 44,4%Example II-2: about 11.7%
Example II-3: about 26.9%
Example II-4: about 44.4%

In der industriellen Praxis liegen diese Werte etwas höher, da wegen der Abkühlung der Gase ein Trend zu katalytischen Prozessen und damit zu einer erhöhten Ausbeute an elementarem Schwefel besteht. Diese Tendenz ist auch aus den Ergebnissen der Doppelkatalyse der Versuchsreihe II—4 deutlich ersichtlich.In industrial practice, these values are somewhat higher, as a trend due to the cooling of the gases to catalytic processes and thus to an increased yield of elemental sulfur. This The tendency is also clearly evident from the results of the double catalysis of test series II-4.

A. Katalyse bei 400°C:A. Catalysis at 400 ° C:

B. Katalyse bei 200⁰C:B. Catalysis at 200 ⁰ C:

Gasmenge 1586Nm³, Po₂ = 1,18 χ 10~²⁶atm,Gas amount 1586Nm ³ , Po ₂ = 1.18 χ 10 ~ ²⁶ atm,

Po₂ = 2,42 χ 1(T³ atm;
Analyse (in Volumprozent): 2,67 H₂S, Po ₂ = 2.42 χ 1 (T ³ atm;
Analysis (in percent by volume): 2.67 H ₂ S,

0.20 COS, 1,36 SO₂, 12,29 CO₂, 83,65 N₂.0.20 COS, 1.36 SO ₂ , 12.29 CO ₂ , 83.65 N ₂ .

Gasmenge 1577 Nm³, selektive Katalyse
2H₂S₍₉₎ * 2H₂O₍9) + 3/8S₈₍₉₎;Amount of gas 1577 Nm ³ , selective catalysis
2H ₂ S ₍₉₎ * 2H ₂ O ₍ 9) + 3 / 8S _{8 (9)} ;

Analyse (in Volumprozent): 0,24 H₂S,
0,02COS, 0,14SO₂, 12,75CO₂, 86,86N₂.Analysis (in percent by volume): 0.24 H ₂ S,
0.02COS, 0.14SO ₂ , 12.75CO ₂ , 86.86N ₂ .

Die Kondensation gestaltet sich freilich nur in Sonderfällen vorteilhaft, z. B. dann, wenn sie wegen begrenzter Kapazität der H₂SO₄-GeW innungsanlagen erforderlich wird. Meist ist an die Kondensation noch ein Nachbrennprozeß anzuschließen, bei dem die S₁-Verbindungen in die entsprechenden Oxyde übergeführt werden.The condensation is of course only advantageous in special cases, e.g. B. when it is required because of the limited capacity of the H ₂ SO ₄ -GeW inn systems. Usually, the condensation is followed by an afterburning process in which the S ₁ compounds are converted into the corresponding oxides.

Tabelle 2
Die aus den Versuchschargen erhaltene Ausbeute an elementarem Schwefel Table 2
The elemental sulfur yield obtained from the test batches

Schwefelbilanz-KomponenteSulfur balance component

Schwefelzufuhr (kg/h) Sulfur supply (kg / h)

Schwefelausbeute in der Katalysenvorrichtung (kg/h) Sulfur yield in the catalytic device (kg / h)

Ausbeute an elementarem Schwefel in %
der Zufuhr Elemental sulfur yield in%
the feed

Abgasmenge (feucht) Nm³/h Exhaust gas quantity (moist) Nm ³ / h

Abgasanalyse in VolumprozentExhaust gas analysis in percent by volume

SO₂ + 8 S₈ + COS + H₂S SO ₂ + 8 S ₈ + COS + H ₂ S

Ausbeute an elementarem Schwefel bei
140⁰C in % Yield of elemental sulfur
140 ⁰ C in%

Beispielexample II-2II-2 Π-3Π-3 II—4II-4 131,4131.4 124,8124.8 124,8124.8 135,7135.7 37,637.6 75,075.0 117,2117.2 38,038.0 28,628.6 60,160.1 93,993.9 28,028.0 1538,71538.7 1553,01553.0 1566,61566.6 1533,31533.3 4,264.26 2,242.24 0,340.34 4,454.45 11,711.7 26,926.9 44,444.4 11,911.9

Beispiel III—IExample III- I

Rückführung des sulfidierten Flugstaubes
in die SchmelzanlageReturn of the sulfided fly ash
into the melting plant

Diese Versuchsreihe wurde unter gleichen Verhältnissen wie im Beispiel II—2 beschrieben durchgeführt. This series of tests was carried out under the same conditions as described in Example II-2.

Das Reduktionsbutan wurde an der Stelle e in den Unterofen eingespeist. Sauerstoff- und Schwefeldruck der Gasphase hatten bei einer Temperatur von 1250⁰C im Abzugsrohr die Werte Po₂ = 1,80 χ 10"⁹ atm und Po₂ = 3,64 χ 10~³ atm. Die pro Stunde zugeführten Butan- und Luftmengen betrugen 84,5 kg bzw. 1445 Nm³.The reducing butane was fed into the lower furnace at point e. Oxygen and sulfur pressure of the gas phase were at a temperature of 1250 ⁰ C in the exhaust pipe, the values Po ₂ = 1.80 χ 10 ^"9 atm and Po ₂ = 3.64 χ 10 ~ ³ atm. The fed per hour butane and air volumes were 84.5 kg and 1445 Nm ^3, respectively.

Die stündlich zugeführten 500 kg Sulfide bestanden zu 16 Gewichtsprozent aus Flugstaub.The 500 kg of sulphides added per hour consisted of 16 percent by weight of fly ash.

Die von dieser Versuchscharge gelieferten Stoffe einschließlich der Analysen sowie die Gasphasen- und Wärmebilanzen gehen aus Anhang I bis III hervor.The substances supplied by this test batch including the analyzes as well as the gas phase and heat balances can be found in Annexes I to III.

Der Anteil der einzelnen metallischen Nebenkomponenten an den Schmelzprodukten wurde durch den umlaufenden Flugstaub nicht wesentlich verändert. Auch der Zinkanteil der Schlackenphase stieg nur leicht an, obwohl Zink, bedingt durch den Flugstaub, hier in einer um 57% größeren Menge als im Beispiel I—1 zugeführt wurde.
Einen beträchtlichen Vorteil stellt auch der höhere Verbrennungswert dar, den der sulfidierte Flugstaub gegenüber den entsprechenden Oxyden hat.The proportion of the individual metallic secondary components in the melt products was not significantly changed by the circulating flue dust. The proportion of zinc in the slag phase also rose only slightly, although zinc, due to the fly ash, was added in a 57% larger amount than in Example I-1.
The higher combustion value that the sulfided fly ash has compared to the corresponding oxides is also a considerable advantage.

Bei der Versuchscharge I—1 z. B. betrug der Verbrennungswert des Flugstaubes (bei einer Ausgangsbasis von 25°C und dem Oxydationsgrad: FeO, CuO₂, ZnO) I if = +32 kcal/kg. Bei der Versuchscharge III—1 hingegen hatte der sulfidierte Flugstaub einen Verbrennungswert von AH = — 640,4 kcal/kg. Bei Auftreten von Kessellecks u. dgl. kann es ferner zu einer Sulfatierung des oxydischen Flugstaubes (der geringe Mengen Schwefel enthält) kommen, wobei dann natürlich im Reaktionsschacht zusätzlich Dissoziationswärme für die Sulfate benötigt wird. Als Beispiel seien die Verbrennungswerte von Flugstaub angeführt, wie er in der Praxis nach Auftreten eines Kessellecks angetroffen wurde: Oxydischer Staub (4,8% S; 2,4% SiO₂) \H 49,8 kcal/kg; sulfatierter Staub (22,6% O) AH = 235,8 kcal/kg; teilweise sulfidierter Staub (23,1% S; 2,5% O) AH = -273,0 kcal/kg. Es liegt auf der Hand, daß oxydischer und sulfatierter umlaufender Flugstaub die Verbrennungsvorgänge im Reaktionsschacht beträchtlich stört und den Brennstoffbedarf erhöht.In the experimental batch I - 1 z. B. the combustion value of the fly ash (based on a starting point of 25 ° C and the degree of oxidation: FeO, CuO ₂ , ZnO) was I if = +32 kcal / kg. In the case of test batch III-1, on the other hand , the sulphided fly dust had a combustion value of AH = -640.4 kcal / kg. If boiler leaks and the like occur, sulphation of the oxidic flue dust (which contains small amounts of sulfur) can also occur, in which case, of course, additional dissociation heat is required for the sulphates in the reaction shaft. As an example , the combustion values of airborne dust can be given , as it was found in practice after a boiler leak occurred: Oxydic dust (4.8% S; 2.4% SiO ₂ ) \ H 49.8 kcal / kg; sulfated dust (22.6% O) AH = 235.8 kcal / kg; partially sulfided dust (23.1% S; 2.5% O) AH = -273.0 kcal / kg. It is obvious that oxidic and sulphated circulating flue dust considerably disturbs the combustion processes in the reaction shaft and increases the fuel consumption.

1313th 1414th

Menge und Zusammensetzung der aus Versuchschargen nach dem SchwebeschmelzverfahrenQuantity and composition of the test batches according to the levitation melting process

gewonnenen Stoffeextracted substances

Komponente BeispielComponent example

FlugstaubFly ash

Beispielexample

I—1 II—1 II—2 II—4 III—1I-1 II-1 II-2 II-4 III-1

Schlackeslag

Beispielexample

Il II—1 III—1II II-1 III-1

Steinstone

Beispielexample

I—1 II—2 III—1I-1 II-2 III-1

Menge kg/StundeAmount kg / hour

93,6 99,8 81,7 85,8 80,093.6 99.8 81.7 85.8 80.0

331,4331.4

328,7 324,0328.7 324.0

82,7 99,0 96,6 gew. Analyse (Gewichtsprozent)82.7 99.0 96.6 wt. Analysis (weight percent)

CuCu

18,3718.37

17,23
17,95
17,10
17,9517.23
17.95
17.10
17.95

FeFe

27,36 25,66 30,79 29,34 28,5727.36 25.66 30.79 29.34 28.57

46,00 46,06 45,6846.00 46.06 45.68

2,50 3,15 2,152.50 3.15 2.15

CoCo NiNi ZnZn SS. OO SiO₂ SiO ₂ 0,160.16 0,110.11 4,764.76 3,323.32 (12,4)(12.4) 25,5025.50 0,150.15 0,110.11 4,474.47 18,2918.29 (2,7)(2.7) 23,9123.91 0,150.15 0,110.11 5,895.89 21,5021.50 (3,2)(3.2) 14,2614.26 0,150.15 0,100.10 5,615.61 28,2328.23 (0,0)(0.0) 13,5913.59 0,150.15 0,110.11 7,967.96 21,1321.13 (3,2)(3.2) 14,7914.79 0,250.25 0,060.06 1,101.10 0,270.27 27,43 '27.43 ' 0,270.27 0,080.08 1,111.11 0,800.80 28,7628.76 0,260.26 0,080.08 2,192.19 0,750.75 28,5328.53 0,060.06 0,210.21 0,240.24 19,5519.55 0,280.28 0,150.15 0,060.06 0,240.24 0,280.28 19,5019.50 0,320.32 0,200.20 0,050.05 0,250.25 0,210.21 19,4919.49 0,210.21 0,150.15

Gasphase der Versuchschargen des SchwebeschmelzprozessesGas phase of the test batches of the levitation melting process

Beispiel MessungsstelleExample measurement point

I—1, herkömmliches Schmelzverfahren I-1, conventional fusion process

Schacht (g) Shaft (g)

Schacht (h) Shaft (h)

Abzugsrohr (k) Exhaust pipe (k)

II—1, teilweise Reduktion im AbzugsrohrII-1, partial reduction in the exhaust pipe

Abzugsrohr (k) Exhaust pipe (k)

II—2, teilweise Reduktion im Unterofen und im Abzugsrohr Abzugsrohr (k) II — 2, partial reduction in the lower furnace and in the exhaust pipe exhaust pipe (k)

II—3, teilweise Reduktion im Unterofen und im Abzugsrohr Abzugsrohr (k) II — 3, partial reduction in the lower furnace and in the exhaust pipe exhaust pipe (k)

II—4, vollständige Reduktion im AbzugsrohrII-4, complete reduction in the flue

Abzugsrohr (k) Exhaust pipe (k)

II—5, vollständige Reduktion im AbzugsrohrII-5, complete reduction in the flue

Abzugsrohr (Zc) Exhaust pipe (Zc)

III—1, umlaufender FlugstaubIII — 1, circulating airborne dust

Abzugsrohr (k) Exhaust pipe (k)

Temperatur ('C), Volumen (Nm³), Sauerstoff- und Schwefeldruck (atm) der GasphaseTemperature ('C), volume (Nm ³ ), oxygen and sulfur pressure (atm) of the gas phase

1355
1310
13001355
1310
1300

1250
1250
1250
12501250
1250
1250
1250

1300
12501300
1250

964,3964.3

965,0965.0

1511,81511.8

1553,81553.8

1559,91559.9

1588,91588.9

1622,81622.8

1789,31789.3

1516,31516.3

7,30 χ 10~⁸ 1,19 χ 10"⁷ 1,19 χ 10~⁷ 7.30 χ 10 ~ ⁸ 1.19 χ 10 " ⁷ 1.19 χ 10 ~ ⁷

1,82 χ 10"1.82 χ 10 "

1,80 χ 10'1.80 χ 10 '

9,08 χ 10"¹⁰ 9.08 χ 10 " ¹⁰

4,64 χ 10"¹⁰ 4.64 χ 10 " ¹⁰

1,39 χ1.39 χ

1,80 χ 10"1.80 χ 10 "

-9-9

3,82 χ 10~⁴ 2,64 χ 10"⁵ 1,07 χ 10~⁵ 3.82 10 ~ ⁴ 2.64 χ 10 " ⁵ 1.07 χ 10 ~ ⁵

4,18 χ4.18 χ

3,99 χ3.99 χ

7,93 χ7.93 χ

1,25 χ 10"1.25 χ 10 "

9,81 χ 10"9.81 χ 10 "

3,64 χ3.64 χ

15 1615 16

Gasphase der Versuchschargen des SchwebeschmelzprozessesGas phase of the test batches of the levitation melting process

Beispiel
Stelleexample
Job

Stoffzufuhr in die Gasphase (kg/Stunde)Substance feed into the gas phase (kg / hour)

ZnZn

N₂ N ₂

I—1, herkömmliches Schmelzverfahren I-1, conventional fusion process

Schacht (g) Shaft (g)

Schacht (H) Shaft (H)

Abzugsrohr (k) Exhaust pipe (k)

Il—1, teilweise Reduktion im Abzugsrohr
Abzugsrohr (k) II-1, partial reduction in the exhaust pipe
Exhaust pipe (k)

II—2, teilweise Reduktion im Unterofen und im Abzugsrohr Abzugsrohr (k) II — 2, partial reduction in the lower furnace and in the exhaust pipe exhaust pipe (k)

II—3, teilweise Reduktion im Unterofen und im Abzugsrohr Abzugsrohr (k) II — 3, partial reduction in the lower furnace and in the exhaust pipe exhaust pipe (k)

II—4, vollständige Reduktion im Abzugsrohr
Abzugsrohr (k) II-4, complete reduction in the flue
Exhaust pipe (k)

II—5, vollständige Reduktion im AbzugsrohrII-5, complete reduction in the flue

Abzugsrohr (k) Exhaust pipe (k)

III—1, umlaufender FlugstaubIII — 1, circulating airborne dust

Abzugsrohr (/c) Exhaust pipe (/ c)

4,74.7

4,74.7

12,4 15,3 15,7 17,9 20,2 22,412.4 15.3 15.7 17.9 20.2 22.4

15,515.5

150,8 150,8 150,8150.8 150.8 150.8

137,8137.8

133,8133.8

124,8124.8

124,8124.8

124,8124.8

123,6123.6

233,9 236,8 389,6233.9 236.8 389.6

398,5398.5

402,7402.7

405,3405.3

405.3405.3

451,1451.1

392,2392.2

4,54.5

4,84.8

4,84.8

4.84.8

4,84.8

6,46.4

964,6964.6

964,6964.6

1458,81458.8

1458,8 1458,8 1458,8 1458.81458.8 1458.8 1458.8 1458.8

1607,0 1416,01607.0 1416.0

Gasphase der Versuchschargen des SchwebeschmelzprozessesGas phase of the test batches of the levitation melting process

Beispiel EntnahmestelleExample of extraction point

I—1, herkömmliches SchmelzverfahrenI-1, conventional fusion process

Schacht (g) Shaft (g)

Schacht (h) Shaft (h)

Abzugsrohr (k) Exhaust pipe (k)

II—1, teilweise Reduktion im AbzugsrohrII-1, partial reduction in the exhaust pipe

Abzugsrohr (k) Exhaust pipe (k)

II—2, teilweise Reduktion im Unterofen und im Abzugsrohr
Abzugsrohr (k) II-2, partial reduction in the lower furnace and in the exhaust pipe
Exhaust pipe (k)

II—3, teilweise Reduktion im Unterofen und im Abzugsrohr
Abzugsrohr (k) II — 3, partial reduction in the lower furnace and in the exhaust pipe
Exhaust pipe (k)

II—4, vollständige Reduktion im AbzugsrohrII-4, complete reduction in the flue

Abzugsrohr (k) Exhaust pipe (k)

II—5, vollständige Reduktion im AbzugsrohrII-5, complete reduction in the flue

Abzugsrohr (/c) Exhaust pipe (/ c)

III—1, umlaufender FlugstaubIII — 1, circulating airborne dust

Abzugsrohr (k) Exhaust pipe (k)

Zusammensetzung der Gasphase in Volumprozent TrockenanalyseComposition of the gas phase in volume percent dry analysis

H, SH, S

0,18
0,80
0,140.18
0.80
0.14

0,690.69

0,710.71

1,101.10

1.641.64

1,791.79

0.730.73

0,010.01

0,15 0,15 0,33 0,62 0,480.15 0.15 0.33 0.62 0.48

0,150.15

COCO COSCOS CO₂ CO ₂ SO₂ SO ₂ N₂ N ₂ 0,370.37 3,553.55 11,4511.45 84,4484.44 0,160.16 —- 3,763.76 11,5311.53 84,4784.47 0,300.30 —- 7,107.10 7,667.66 84,8084.80 1,311.31 0,010.01 7,907.90 5,845.84 84,1084.10 1,351.35 0,010.01 8,118.11 5,675.67 84,0084.00 2,062.06 0,030.03 8,798.79 4,094.09 83,6083.60 2,992.99 0,050.05 9,159.15 2,652.65 82,9082.90 3,403.40 0,040.04 8,858.85 2,832.83 82,6182.61 1,381.38 0,010.01 8,298.29 5,435.43 84,0184.01

109 523/261109 523/261

17 1817 18

Wärmebilanzen der Versuchschargen des SchwebeschmelzprozessesHeat balances of the test batches of the levitation melting process

Beispiel Bilanzkomponenteexample Balance sheet component

Zufuhrsupply

Cu-Konzentrat ..Cu concentrate ..

Sand sand

Butan butane

Luft air

Reaktionsschacht ..Reaction shaft ..

Unterofen Lower oven

Insgesamt All in all

AbgangExit

Stein stone

Schlacke slag

Flugstaub Fly ash

Gasphase Gas phase

Wärmeverluste Heat losses

Insgesamt All in all

Differenz
Zufuhr—Abgang .difference
Incoming and outgoing.

herkömmliches Schmelzverfahrenconventional fusion process

Temperaturtemperature

⁰C ⁰ C

StoffmengeAmount of substance

kg/hkg / h

NnvVhNnvVh

Wärmemenge Mcal/h II—I, Reduktion im AbzugsrohrAmount of heat Mcal / h II-I, reduction in the exhaust pipe

Temperaturtemperature

StoffmengeAmount of substance

kg/h
Nm³/hkg / h
Nm ³ / h

Wärmemenge Mcal/hHeat quantity Mcal / h

25 25 2525 25 25

500500

2525th

1275 1310 1300 13001275 1310 1300 1300

503,0 89,6 65,9503.0 89.6 65.9

984,2 504,3984.2 504.3

82,782.7

331,4331.4

93,693.6

1511,81511.8

497,5 719,6497.5 719.6

150,9 1368,0150.9 1368.0

63,4 101,663.4 101.6

22,5 747,822.5 747.8

435,0 1370,3435.0 1370.3

-2,3 25
25
25-2.3 25
25th
25th

500500

2525th

1275
1310
1250
12501275
1310
1250
1250

503,0
89,6
82,8503.0
89.6
82.8

984,2
504,3984.2
504.3

82,782.7

331,4331.4

99,899.8

1553,81553.8

497,5 904,5497.5 904.5

150,9 1552,9150.9 1552.9

63,4 101,663.4 101.6

85,6 864,285.6 864.2

435,0 1549,8435.0 1549.8

+ 3,1+ 3.1

Wärmebilanzen der Versuchschargen des SchwebeschmelzprozessesHeat balances of the test batches of the levitation melting process

Beispiel
Bilanzkomponenteexample
Balance sheet component

Zufuhr
Cu-Konzentrat ..supply
Cu concentrate ..

Sand sand

Butan butane

Luft air

Reaktionsschacht ..Reaction shaft ..

Unterofen Lower oven

Insgesamt All in all

AbgangExit

Stein stone

Schlacke slag

Flugstaub Fly ash

Gasphase Gas phase

Wärmeverluste Heat losses

Insgesamt All in all

Differenzdifference

Zufuhr—Abgang .Incoming and outgoing.

II—2, Reduktion im Unterofen und im AbzugsrohrII-2, reduction in the lower furnace and in the exhaust pipe

Temperatur ⁰CTemperature ⁰ C

25 25 2525 25 25

500500

2525th

1275 1300 1250 12501275 1300 1250 1250

Stoffmenge kg/h ³AAmount of substance kg / h ³ A

503,0 79,9503.0 79.9

85,285.2

99,099.0

328,7328.7

81,781.7

1559,91559.9

Wärmemenge Mcal/hHeat quantity Mcal / h

497,5 930,3497.5 930.3

150,9150.9

1578,71578.7

77,9 117,377.9 117.3

78,2 868,178.2 868.1

435,0 1576,5435.0 1576.5

II—3, Reduktion im Unterofen
und im AbzugsrohrII — 3, reduction in the lower oven
and in the exhaust pipe

Temperaturtemperature

25
25
2525th
25th
25th

500500

2525th

1275
1300
1250
12501275
1300
1250
1250

Stoffmenge
kg/hAmount of substance
kg / h

503,0
79,9
98,2503.0
79.9
98.2

984,2
504,3984.2
504.3

99,099.0

328,7328.7

85,885.8

1588,91588.9

Wärmemenge Mcal/hHeat quantity Mcal / h

497,5 1072,3497.5 1072.3

150,9 1720,7150.9 1720.7

77,9 117,377.9 117.3

96,9 988,196.9 988.1

435,0 1715,2435.0 1715.2

+ 5,5+ 5.5

19 2019 20

Wärmebilanzen der Versuchschargen des SchwebeschmelzprozessesHeat balances of the test batches of the levitation melting process

Beispiel
Bilanzkomponenteexample
Balance sheet component II—4
TemperaturII-4
temperature , Totalreduktion
Stoffmenge
kg/h
Nm³/h, Total reduction
Amount of substance
kg / h
Nm ³ / h (Gas)
Wärmemenge
Mcal/h(Gas)
Amount of heat
Mcal / h Π—ί
Temperatur
⁰CΠ — ί
temperature
⁰ C , Totalreduktion
Stoffmenge
kg/h
Nm³/h, Total reduction
Amount of substance
kg / h
Nm ³ / h (Gas)
Wärmemenge
Mcal/h(Gas)
Amount of heat
Mcal / h Zufuhr
Cu-Konzentrat
Sand supply
Cu concentrate
sand 25
25
25
500
25
1275
1300
1250
125025th
25th
25th
500
25th
1275
1300
1250
1250 503,0
79,9
111,2
984,2
504,3
99,0
328,7
85,8
1622,8503.0
79.9
111.2
984.2
504.3
99.0
328.7
85.8
1622.8 497,5
1214,3
150,9
1862,8
77,9
117,3
96,8
1145,3
435,0
1872,3
-9,5497.5
1214.3
150.9
1862.8
77.9
117.3
96.8
1145.3
435.0
1872.3
-9.5 25
25
25
500
25
1275
1310
1300
130025th
25th
25th
500
25th
1275
1310
1300
1300 503,0
79,9
123,8
984,2
655,5
99,0
328,7
85,8
1789,3503.0
79.9
123.8
984.2
655.5
99.0
328.7
85.8
1789.3 497.5497.5 Butan butane 1351,81351.8 Luft air 150,9
2000,2
77,9150.9
2000.2
77.9 Reaktionsschacht
Unterofen
Insgesamt
Abgang
Stein Reaction shaft
Lower oven
All in all
Exit
stone 118,1
97,6
1274,2
435,0
2002,8
-2,6118.1
97.6
1274.2
435.0
2002.8
-2.6 Schlacke
Flugstaub
Gasphase
Wärmeverluste
Insgesamt
Differenz
Zufuhr—Abgang slag
Fly ash
Gas phase
Heat losses
All in all
difference
Incoming and outgoing

Wärmebilanzen der Versuchschargen des SchwebeschmelzprozessesHeat balances of the test batches of the levitation melting process

Beispiel BilanzkomponenteExample of balance sheet component

Temperatur
⁰Ctemperature
⁰ C

III, umlaufender FlugstaubIII, circulating airborne dust

StoffmengeAmount of substance

kg/hkg / h

Nm³/hNm ³ / h

Wärmemenge Mcal/hHeat quantity Mcal / h

Zufuhrsupply

Cu-Konzentrat .Cu concentrate.

Sand sand

Butan butane

Luft air

Reaktionsschacht .Reaction shaft.

Unterofen Lower oven

Insgesamt All in all

AbgangExit

Stein stone

Schlacke slag

Flugstaub Fly ash

Gasphase Gas phase

Wärmeverluste.... Insgesamt Heat losses .... overall

Differenzdifference

Zufuhr—AbgangIncoming and outgoing

25
2525th
25th

2525th

500500

2525th

1275
1300
1250
12501275
1300
1250
1250

Claims (10)

Patentansprüche: 500,0 71,0 84.5 96,6 324,0 80,0 1516,3 466,7 922,7 150,9 1540,3 74,4 114,1 74,3 839,0 435,0 1536,8 + 3,5Claims: 500.0 71.0 84.5 96.6 324.0 80.0 1516.3 466.7 922.7 150.9 1540.3 74.4 114.1 74.3 839.0 435.0 1536, 8 + 3.5 1. Schwebeschmelzen von Sulfiderzen in einem schachtförmigen Ofen, wobei das Reaktionsgut mit den oxydierenden Gasen von oben nach unten geführt wird und die Reaktionsgase durch einen waagerecht liegenden Absetzherd (Unterofen) in einen aufwärts gerichteten Fuchs geleitet1. Levitation melting of sulphide ores in a shaft-shaped furnace, whereby the reaction material with the oxidizing gases from top to bottom and the reaction gases through a horizontally lying sedimentation hearth (lower oven) led into an upward-facing fox werden, dadurch gekennzeichnet, daß in den den schachtförmigen Ofen verlassenden Abgasen im Bereich des Absetzherdes der Schwefel-Partialdruck erhöht und/oder der Sauerstoff-Partialdruck gesenkt wird, wodurch die im Flugstaub enthaltenen Metalloxyde inare, characterized in that in the leaving the shaft-shaped furnace The sulfur partial pressure increases and / or the exhaust gases in the area of the settling stove Oxygen partial pressure is lowered, whereby the metal oxides contained in the fly ash in die entsprechenden Sulfide übergeführt werden und das in der Schlacke enthaltene Eisen zumindest zum Großteil in einer zweiwertigen Form erhalten bleibt.the corresponding sulfides are transferred and the iron contained in the slag at least is largely preserved in a bivalent form. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion der Reaktionsgase so weit geführt wird, daß die in der Schlacke enthaltenen oxydischen z. B. Nichteisenmetallverbindungen zu den entsprechenden Metallen reduziert oder in die entsprechenden Metallsulfide überführt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the reduction of the reaction gases so is carried out far that the oxide contained in the slag z. B. Non-ferrous metal compounds reduced to the corresponding metals or converted into the corresponding metal sulfides will. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion der Reaktionsgase so weit geführt wird, daß die Oxydation des in der Schlacke enthaltenen Eisenoxyds zu Magnetit unterbunden wird, das entstandene Fe₃O₄ reduziert wird und das Eisen nahezu vollständig in seiner zweiwertigen Form erhalten bleibt.3. The method according to claim 1, characterized in that the reduction of the reaction gases is carried out so far that the oxidation of the iron oxide contained in the slag to magnetite is prevented, the resulting Fe ₃ O _{4 is} reduced and the iron is almost completely in its divalent Shape is retained. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nach dem Ofendurchgang von den Gasen abgeschiedene Flugstaub als Brennstoff für den Flammschmelzprozeß Verwendung findet.4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that after passage through the furnace Fly dust separated from the gases is used as fuel for the flame melting process finds. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Komponenten des sulfidieren Flugstaubes durch Flotation voneinander getrennt werden.5. The method according to claim 1, characterized in that the individual components of the sulphided fly dust can be separated from one another by flotation. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion der Reaktionsgase so weit geführt wird, daß ein wesentlicher Teil des in den Gasen enthaltenen Schwefels in seiner elementaren Form gewonnen werden kann.6. The method according to claim 1, characterized in that the reduction of the reaction gases so It is widely said that a substantial part of the sulfur contained in the gases is in his elemental form can be obtained. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion der Gase so reguliert wird, daß die Abgase den jeweils gewünschten SO₂-Gehalt aufweisen.7. The method according to claim 1, characterized in that the reduction of the gases is regulated so that the exhaust gases have the respective desired SO ₂ content. 8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Sulfidierung der in der Schlacke enthaltenen Nichteisenmetalloxyde benötigte Schwefeldampfatmosphäre durch gesondertes Einspeisen elementaren Schwefels hergestellt wird.8. The method according to claim 2, characterized in that the sulfidation in the Non-ferrous metal oxides contained in slag require a sulfur vapor atmosphere through a separate Feeding elemental sulfur is produced. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Reaktionsschacht ablaufende Schmelzprozeß unter stark oxydierend wirkenden Verhältnissen so angelegt wird, daß ζ. Β. beim Schmelzen von Kupfer stark Cu-haltiger Stein oder metallisches Rohkupfer entsteht und daß die aus dem Reaktionsschacht abgehenden Gase danach in einem so hohem Grade reduziert werden, daß der Kupferverlust in Form von Schlakkenabgang etwa denselben Wert hat wie bei der Gewinnung von Stein herkömmlichen Cu-Gehalts, so daß die im Konverter zu blasende Schlackenmenge wesentlich herabgesetzt werden oder sogar gänzlich fortfallen kann.9. The method according to claim 1, characterized in that the expiring in the reaction shaft Melting process under strongly oxidizing conditions is applied in such a way that ζ. Β. at the Melting of copper stone or metallic raw copper with a high content of Cu arises and that the gases leaving the reaction shaft are then reduced to such an extent that that the copper loss in the form of slag has about the same value as in the Extraction of stone with conventional Cu content, so that the amount of slag to be blown in the converter can be significantly reduced or even omitted entirely. 10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, zum Flammschmelzen von Nickel- und Bleikonzentrat.10. The method according to claim 1 to 8, for flame melting nickel and lead concentrate. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings