DE2010872B2 - Process for the pyrometallurgical treatment of sulfidic iron ores or iron ore concentrates - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pyrofnetallurgischen Behandlung von sulfidischen Eisentrzen oder Eisenerzkonzentraten mittels saucrstofftcicher Gase.The invention relates to a method for the pyrometallurgical treatment of sulfidic iron cores or iron ore concentrates using an oxygen tank Gases.

Für die Aufarbeitung von sulfidischen Eisenerzen Oder Eisenerzkonzentraten ist eine Vielzahl von Vorschlägen unterbreitet worden, die sich der unterschiedlichsten Verfahrenskategorien bedienen. Im Vordeirgrund stehen Röstverfahren, die in Etagenofen oder ein- oder zsveistufigen Wirbelschichtofen durchgeführt werden und die zu Schwefeldioxid und Eisenoxid führen (vgl. z. B. deutsche Patentschriften 123 686,938 544,1 024 493,1 046 080 und 1 132 942).A large number of Proposals have been made, which make use of the most diverse process categories. in the In the foreground are roasting processes that take place in deck ovens or one- or two-stage fluidized bed furnace and the sulfur dioxide and iron oxide lead (see e.g. German patents 123 686,938 544.1 024 493.1 046 080 and 1 132 942).

Bei einer anderen Verfahrensgruppe werden Flotationspyrite mit vorgewärmter Luft nach der GleichungAnother group of processes uses flotation pyrites with preheated air according to the equation

FeS₂ ! O₂ -> FeS l· SO₂ FeS ₂ ! O ₂ -> FeS l · SO ₂

oder aber mit heißen sauerstofffreien Brennerabgasen nach der Gleichungor with hot, oxygen-free burner exhaust gases according to the equation

2 FeS₂ -> 2 FeS -IS,
ii«i 'eset7t. Die das Eisen enthaltende Schmelze, im vorliegenden Fall der Eisenstein, wird gegebenenfalls von Schlacke befreit und in einer Folgebehandlung weiterverarbeitet (deutsche Patentschrift 886 390, deutsche Auslegeschrift 1 205 503).2 FeS ₂ -> 2 FeS -IS,
ii «i 'eset7t. The melt containing the iron, in the present case iron stone, is optionally freed from slag and processed further in a subsequent treatment (German patent specification 886 390, German patent specification 1 205 503).

In neuer Zeit haben die in der Feuerungstechnik gebräuchlichen Zyklonfeuerungen Eingang in die Nichteisenmetallurgie gefunden und zur Verarbeitung von Kupfer und polymetallischen Konzentraten Bedeutung erlangt (vgl. I.A. Onajew, »Zyklonschmelzen von Kupfer- und polymetallischen Konzentraten«, Neue Hütte 10 ^1965] S. 210). Bei den zum sogenannten Zyklonschmelzen benutzten Zyklonkammern wird Luft mit großer Geschwindigkeit tangential eingeblasen, so daß ein rotierender Wirbel entsteht. Die in die Zyklonkammer eingeführten Brennstoff- oder Erzkonzentratteilchen werden vom Wirbel erfaßt, verbrannt oder geschmolzen und gegen die Wand geschleudert. Das dabei gebildete Schmelzprodukt gelangt in den Sammelherd, in dem Stein von Schlacke getrennt wird. Die Aufarbeitung der Reaktionsgase erfolgt in der üblichen Weise, z. B. zur Produktion von Schwefelsäure.In recent times, the cyclone firing systems commonly used in firing technology have found their way into the Non-ferrous metallurgy found and important for processing copper and polymetallic concentrates obtained (cf. I.A. Onajew, "Cyclone melting of copper and polymetallic concentrates", Neue Hütte 10 ^ 1965] p. 210). In the cyclone chambers used for so-called cyclone melting air is blown in at high speed tangentially, so that a rotating vortex arises. The fuel or ore concentrate particles introduced into the cyclone chamber are removed from the Vortex captured, burned or melted and thrown against the wall. The thereby formed Melted product reaches the collection hearth, in which stone is separated from slag. The work-up the reaction gases are carried out in the usual manner, for. B. for the production of sulfuric acid.

In Zusammenhang mit einer speziell ausgebildeten Zyklonkammer zur pyrometallurgischen Behandlung von zerkleinerten Erzen, Erzkonzentraten u. dgl. ist vorgeschlagen, Erze oder Erzkonzentrate in grobe oder feine Fraktionen aufgeteilt an verschiedenen Stellen der Zyklonkammer aufzugeben (deutsche Auslegeschrift 1 161 033). Dadurch sollen die Ausbeute in Form der Schmelze größer sowie zugeführte Brennstoffe und Erze sehr gut entzündet werden.In connection with a specially designed cyclone chamber for pyrometallurgical treatment of crushed ores, ore concentrates and the like. It is proposed to cut ores or ore concentrates into coarse or to give up fine fractions at different points in the cyclone chamber (German Auslegeschrift 1 161 033). As a result, the yield in the form of the melt should be greater as well as supplied Fuels and ores can be ignited very well.

Die bekannten Verfahren haben — soweit die pyrometallurgische Behandlung von sulfidischen Eisenerzen oder Eisenerzkonzentraten überhaupt vorgesehen ist — insbesondere den Nachteil geringer Durchsatzleistung. Die Durchsatzleistung hängt nämlich weitgehend von dem Gelingen ab, die bei der Röstreaktion freigesetzten Wärmeenergien abzuführen. Die bekannte Kühlung durch Wärmeabstrahlung über die Ofenwandung oder die sonst in der Metallurgie gebräuchliche Kühlung mit Luft oder Kaltwasser führt nicht zum gewünschten Erfolg. Bei der Luftkühlung ist die Wärmeabfuhr ungenügend, bei Kühlung mit Kaltwasser würde es bei wirtschaftlich vertretbaren Kühlwassermengen wegen der extrem hohen, beim Zyklonschmcl/cn auftretenden Wandtempeiaturen zu explosionsartiger Verdampfung im Kühlmantel kommen.The known processes have - as far as the pyrometallurgical treatment of sulfidic iron ores or iron ore concentrates is provided at all - in particular, the disadvantage is lower Throughput. The throughput depends largely on the success of the To dissipate the heat energy released by the roasting reaction. The well-known cooling through heat radiation via the furnace wall or the cooling with air or cold water otherwise common in metallurgy does not lead to the desired success. With air cooling, the heat dissipation is insufficient, with cooling with cold water it would be economically justifiable because of the extremely high, wall temperatures occurring at cyclone smear explosive evaporation in the cooling jacket.

Durch die Erfindung werden die bekannten Nachteile vermieden, insbesondere wird ein Verfahren geschaffen, das einen hohen Materialdurchsatz ermöglicht. The known disadvantages are avoided by the invention, in particular a method is created which enables a high material throughput.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pyrometallurgischen Behandlung von sulfidischen Eisenerzer oder Eisenerzkonzentraten in einem Schmelzzyklor mittels sauerstoffreicher Gase unter Bildung einer da: Eisen enthaltenden Schmelze, Schwefeldioxid und gc gebencnfalls flüchtiger NE-Metalle bzw. NE-Metall verbindungen bei erhöhten Temperaturen, wobei di Eisenerze oder Eisenerzkonzentrate an mehrerei Stellen jeweils in Richtung einer Sekante eingcführ werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß di metallurgische Behandlung in einer mit Wassei verdampfung bei mindestens 10 at Druck gekühlte Zyklonkammer mit annähernd horizontaler Ach« mit Gasen mit mindestens 30 Volumprcv.ent Sauersto und ohne wesentlichen Zusatz von Brennstoff h Temperaturen von mindestens 14(X)^C zu einem RösThe invention relates to a method for the pyrometallurgical treatment of sulfidic iron ore or iron ore concentrates in a smelting cyclor by means of oxygen-rich gases with the formation of a melt containing iron, sulfur dioxide and possibly volatile non-ferrous metals or non-ferrous metal compounds at elevated temperatures, with iron ores or Iron ore concentrates are introduced at several points each in the direction of a secant, which is characterized in that the metallurgical treatment in a cyclone chamber cooled with water evaporation at a pressure of at least 10 atm with an approximately horizontal axis with gases with at least 30 volume percent oxygen and without substantial Addition of fuel h temperatures of at least 14 (X) ^ C to a Rös

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;iit mit einem durchschnittlichen Atomverhältnis von Besonders vorteilhaft lassen sich NE-metallhaltjgeWith an average atomic ratio of particularly advantageous, non-ferrous metal contents can be used

-e:O wie l;(l,0 bis 1,15) vorgenommen wird. Ausgangsstoffe mit nicht zu hohen Anteilen an SiO₃ -e: O as l; (1.0 to 1.15) is made. Starting materials with a proportion of SiO _{3 that is not too high}

Die erfindungswesentliche Form der Reaktorküh- verarbeiten. SiO₃ führt zur Bildung von EisensilikatenThe essential form of the reactor cooling process. SiO ₃ leads to the formation of iron silicates

ung ermöglicht die Abführung von Wärmemengen, (FejSiO₄1, die in FeO löslich sind, so daß SlO, nurung enables the dissipation of amounts of heat, (FejSiO ₄ 1, which are soluble in FeO, so that SlO, only

die etwa 5- bis lOmal so groß sind wie bei Kühlung 5 schwer aus der Schmelze abgetrennt werden kann. Inwhich are about 5 to 10 times as large as can be separated from the melt with difficulty with cooling 5. In

durch Abstrahlung. Sonderfällen, nämlich wenn zur Erzielung einesby radiation. Special cases, namely when to achieve a

Zwar ist die sogenannte Heißkühlung für Wärme-, besseren Schlackenflusses im Hochofen ohnehin SiO.,The so-called hot cooling for heat, better slag flow in the blast furnace is already SiO.,

Schmelz- und Hochöfen an sich bekannt (Stahl und chargiert wird, sind höhere SiO₂-Gehalte zulässig oderMelting and blast furnaces are known per se (steel and is charged, higher SiO ₂ contents are permissible or

Eisen, 77 (1957), H. 17, S. 1126), in die Erzverarbeitung sinnvoll,Eisen, 77 (1957), no. 17, p. 1126), useful in ore processing,

hat sie jedoch bislang keinen Eingang gefunden. io Die Abrüstung des sulfidischen Eisenerzes oderHowever, it has not yet found entry. io The disarmament of sulphidic iron ore or

Das Merkmal des Abröstgrades wirkt~sich ebenfalls Eisenerzkonzentrates erfolgt zweckmäßigerweise bei zugunsten der Durchsatzleistung aus, indem die Körnungen kleiner 0,5 mm, am vorteilhaftesten jedoch Abrüstung und damit die Entstehung von Wärme- mit mittleren Korndurchmessern von 50 Gewichtsenergie nur bis zum erforderlichen Ausmaß getrieben prozent kleiner 100 μ. The characteristic of the degree of roasting also has an effect on iron ore concentrate In favor of the throughput, the grain size is smaller than 0.5 mm, but most advantageous Disarmament and thus the creation of heat with mean grain diameters of 50 weight energy only driven to the required extent percent less than 100 μ.

wird. Ein weiterer Vorteil des Abröstgrades, der einem 15 Die Zyklonkammer mit horizontaler oder an-Fe-Gehalt von größer 75% entspricht, ist, daß bei nähernd horizontaler Achse, d.h. mit einer Neigung einer anschließenden Behandlung, z. B. im Hochofen, gegenüber der Horizontalen von maximal 30°, hat nur das Mindestmaß an Reduktionsarbeit aufgebracht gegenüber einer senkrecht angeordneten Zyklonwerden muß. Bei Verwendung als Zusatz für Sinter- kammer den Vorteil, daß die Schme:. produkte eine mischungen wirkt das Röstgut infolge seiner oxydier- 20 möglichst hohe Verweilzeit im Reaktio^raum bebarkeit zu Fe₂O₃ als »Brennstoff« und vermindert sitzen. Durch die in der Zyklonkammer herrschenden dadurch den zum Sintern sonst erforderlichen Auf- hohen Gasgeschwindigkeiten in der Größenordnung wand an Energieträgern, wie kohlenstoffhaltigen von 100 m/sec und darüber bewegen sich die Schmelz-Materialien oder Brenngasen. Der Schwefelgehalt im produkte bis zum Reaktionsende als dünner Film im Röstgut liegt unter 1 %. i5 dauernden Kontakt mit den heißen Gasen an denwill. Another advantage of the degree of roasting, which corresponds to a 15 The cyclone chamber with a horizontal or Fe content of greater than 75%, is that with an approximately horizontal axis, ie with a tendency to subsequent treatment, for. B. in the blast furnace, compared to the horizontal of a maximum of 30 °, has only applied the minimum amount of reduction work compared to a vertically arranged cyclone must be. When used as an additive for the sintering chamber, the advantage is that the Schme :. products in a mixture, the roasted material acts as a "fuel" and less sitting due to its oxidizing time in the reaction space, which can be converted to Fe ₂ O _3. Due to the high gas velocities of the order of magnitude of the order of magnitude of energy carriers such as carbonaceous ones of 100 m / sec and above, the melting materials or fuel gases move in the cyclone chamber, which is otherwise required for sintering. The sulfur content in the product until the end of the reaction as a thin film in the roast is less than 1%. i5 permanent contact with the hot gases at the

Die Temperaturen beim Schmelzen sind wesentlich Zyklonwänden entlang.The melting temperatures are essentially along cyclone walls.

bedingt durch das Mengenverhältnis von Ausgangs- Die Aufgabe über mehrere Gas- und Materialmaterial zu Sauerstoff, durch die Zusammensetzung abgabeöffnungen bringt eine bessere Anpassungsdes erzeugten Röstgutes, durch zugeführten Fremd- fähigkeit der Zyklonkammer an veränderliche metallurbrennstoff, durch den Gangartgehalt des sulfidischen 30 gische Eigenschaften des Pyrits mit sich und beeinflußt Erzes sowie durch den N₂-Gehalt des sauerstoff- wesentlich deren Wärmeumsatzleistungen,
haltigen Gases. Sollen schwerer verflüchtbare Bestandteile des Aus-Due to the quantity ratio of the starting material to oxygen, through the composition of the delivery openings, the produced roasted material can be better adapted, through the added foreign ability of the cyclone chamber to variable metal fuel, through the gangue content of the sulphidic properties of pyrite with itself and influences ore as well as the N ₂ content of the oxygen - significantly their heat conversion rates,
containing gas. Should more difficult to volatilize constituents of the

Im allgemeinen liegen bei dem Fe:O-Verhältnis gangsmaterials, wie z. B. Zink, abgetrennt werden, soIn general, the Fe: O ratio of raw material such. B. zinc, are separated so

von l:(l,0 bis 1,15) die Schmelztemperaturen des empfiehlt es sich, die Zyklontemperatur so hoch wiefrom l: (l, 0 to 1.15) the melting temperatures of the it is advisable to keep the cyclone temperature as high as

gebildeten reinen Eisenoxids im Bereich von etwa 35 möglich zu treiben, d. h. die Zyklontemperatur durchpure iron oxide formed in the range of about 35 possible, d. H. the cyclone temperature

1380 bis 143O⁰C Bei höheren SiO₂-Gehalten kann entsprechende Sauerstoffzugabe auf Werte größer1380 to 143o C ⁰ At higher SiO ₂ contents can corresponding addition of oxygen to values greater

eine Schmelzpunkterniedrigung bis etwa 1200°C auf- 1600⁰C einzustellen. Dabei gelingt es, die Verflüchti-a melting point depressant to about 1200 ° C up to set ⁰ 1600 C. It succeeds in removing the volatiles

treten, so daß die anwendbare Zyklontemperatur gung von Zink auf Werte über 90%, von Arsen undoccur, so that the applicable cyclone temperature supply of zinc to values above 90%, of arsenic and

nach unten mit etwa 1400° C begrenzt ist. Blei auf Werte über 95% zu treiben, so daß die Rest-is limited to about 1400 ° C below. To drive lead to values above 95%, so that the remaining

Besonders geeignete Gase sind solche mit 35 bis 40 gehalte weniger als 0,1 % betragen. Ähnlich gut lassen 50 Volumprozent Sauerstoff. Dabei lassen sich SO₂- sich Silber, Cadmium, Tellur, Rhenium, Se'en, Ger-Konzentration im Abgas von etwa 30 bis 45 Volum- manium, Antimon, Wismut verflüchtigen,
prozent erreichen. Um den Säuretaupunkt bei eventueller örtlicherParticularly suitable gases are those with 35 to 40 contents less than 0.1%. 50 percent by volume of oxygen leave just as good. In doing so, SO ₂ - silver, cadmium, tellurium, rhenium, Se'en, Ger concentration in the exhaust gas of around 30 to 45 volume manium, antimony, bismuth can be volatilized,
achieve percent. Around the acid dew point in case of any local

Generell wird man den N₂-Gehalt der Gase so Bildung von Schwefeltrioxid nicht zu unterschreiten,In general, the N ₂ content of the gases will not fall below the formation of sulfur trioxide,

gering wie möglich wählen. Die untere Grenze wird 45 liegt der untere Dampfdruck bei etwa 10 atü, wobeichoose as low as possible. The lower limit is 45, the lower vapor pressure is about 10 atm

dabei praktisch durch die Beladung des sauerstoff- Wandtemperaturen von etwa 180"C erhalten werden,can be practically obtained by loading the oxygen wall temperature of about 180 "C,

haltigen Gasstroms mit dem zu schmelzenden sulfi- Damit ein Angriff auf die Bestiftung der Rohrwändecontaining gas flow with the sulphide to be melted

dischen Eisenerz oder Eisenerzkonzentrat gegeben. vermieden wird, ist es zweckmäßig, den Dampfdruckdischen iron ore or iron ore concentrate given. is avoided, it is useful to adjust the vapor pressure

Die Dosierung des Sauerstoffs im Verhältnis zum nicht über 100 atü steigen zu lassen, wobei sidi aufgegebenen Material hat sehr genau zu erfolgen, 50 WandU-mperaturen von etwa 320°C einstellen,
um im Betrieb den Bereich FeO₁-L₅ einzuhalten. FeO-Schmelzen greifen Al₂O₃- oder SiO₂-haltige Luftunterschuß führt zu hohen Schwefelgehalten und Ausmauerungen sch.· stark an, da Al₂O₃ bzw. SiO₂ in damit zu einem unbrauchbaren Produkt. Luftüber- FeO löslich ist. Das Zyklonschmelzen kann deshalb schuß führt zur Bildung von Fe₃O₄ZFe₂O₃-GCmJSChCn, in üblichen Öfen nicht durchgeführt werden, ohne durch deren hohen Schmelzpunkt einerseits der 55 daß in kurzer Za* großer Mauerwerkverschleiß auf-Schmclzzyklon »einfrieren« kann und andererseits ein tritt. Durch Ausbildung der Reaktorwände als dampfwesentlicher Vorteil des mit dem erfindungsgemäßen gekühlte, bestiftete und mit Stampfmasse ausge-Verfahren erzielbaren Fortschritts verlorengeht. kleidete Rohrwände läßt sich durch Einfrieren einerDo not allow the dosage of oxygen to rise above 100 atmospheres, whereby the material given must be carried out very precisely, set 50 wall temperatures of around 320 ° C,
in order to comply with the _{FeO 1} -L _{5 range during operation.} FeO melts attack Al ₂ O ₃ or SiO ₂ -containing air deficiency leads to high sulfur contents and brickwork is bad, since Al ₂ O ₃ or SiO _{2 is} an unusable product. Air over FeO is soluble. The cyclone melting can therefore excess leads to the formation of Fe ₃ O ₄ ZfE ₂ O ₃ -GCmJSChCn not be carried out in conventional ovens, on the one hand the 55 that in a short Za * large masonry wear "freeze on-Schmclzzyklon" without by its high melting point can and on the other hand occurs. By designing the reactor walls as a significant advantage of steam, the progress that can be achieved with the cooled, pinned and rammed earth process according to the invention is lost. clad pipe walls can be removed by freezing a

Die erwünschten Sauerstoffkonzentrationen werden dünnen Schicht erstarrter Schmelzprodukte ein natür-The desired oxygen concentrations are a thin layer of solidified melt products a natural

— sofern nicht bereits sauerstoffreiche Gase zur 60 licher Schutz erreichen. Dies ist nur bei einer inten-- unless oxygen-rich gases already reach 60 licher protection. This is only possible with an

Verfügung stehen — durch Zusammenmischen von siven Kühlung, wit es die Dampfkühlung bei spezi-Are available - by mixing together sive cooling, wit it the steam cooling with special

Luft und technisch reinen Sauerstoff hergestellt. Die fischen Wärmedurchgängen von größer 40000 kcal/Air and technically pure oxygen produced. The fish heat transfer of more than 40,000 kcal /

Sauerstoffkonzentration kann auch geschaffen werden, hm² darstellt, zu erzielen.Oxygen concentration can also be created to achieve ^{hm 2 which is equivalent to.}

indem Sauerstoff und Luft der Zyklonkammer ge- Zusammen mit den hohen Wärmeumsatzleistungenby supplying oxygen and air to the cyclone chamber, together with the high heat conversion rates

trennt zugeführt werden, D'.e zuletzt genannte Arbeits- 65 von über 2 · 10" kcal/m³h, dem ausgezeichnetenare fed separately, D'.e last-mentioned working 65 of over 2 · 10 "kcal / m ³ h, the excellent

weise ist insbesondere dann empfehlenswert, wenn Wärme- und Stoffaustauschverhalten bei extremwise is particularly recommended when the heat and mass transfer behavior is extreme

kostenmäßig günstig herstellbarer 70%iger Sauerstoff kurzen Verweilzeiten bringt die Arbeit mit der be-70% oxygen that can be produced cost-effectively with short residence times means working with the

■»ur VprfiiBiine steht. schriebenen Zyklonkammer in Kombination mit einem■ »ur VprfiiBiine stands. written cyclone chamber in combination with a

nachgeschalteten Fangrost, den das Gas nach einer U-förmigen Umlenkung durchströmt, einen hohen Staubeinbindegrad und geringe Anteile mechanischer Flugstäube im Abgas. Nach Abkühlung der Gase in einem Kessel, der vorzugsweise aus einem aus Rohrwänden gebildeten leeren Schacht und einem anschließend horizontal durchströmten Kessel besteht, fallen in den anschließenden Staubabscheidern die verflüchtigten Stoffe in Mengen an, die dem theoretisch erreichbaren Wert nahekommen. Eine geringe Menge eines sauerstoffhaltigen Sekundärstroms kann entweder kurz vor oder kurz hinter dem Fangrost zur Nachverbrennung eventuell in den Abgasen enthaltenden Schwefels zugegeben werden. Als Staubabscheider kommen Elektrofilter und Schlauchfilter in Betracht. downstream air trap, through which the gas flows after a U-shaped deflection, a high degree of dust binding and low proportions of mechanical flue dust in the exhaust gas. After the gases have cooled in a boiler, which preferably consists of an empty shaft made of pipe walls and a boiler with a horizontal flow, the volatilized substances accumulate in the subsequent dust separators in quantities that come close to the theoretically achievable value. A small amount of an oxygen-containing secondary flow can be added either shortly before or shortly after the cooling grate for post-combustion of any sulfur contained in the exhaust gases. Electrostatic precipitators and bag filters can be used as dust separators.

Das beschriebene Verfahren bringt überraschenderweise neben ausgezeichneten thermischen und wirtschaftlichen Vorteilen starke Verbesserungen bei der Reinigung von sulfidischen Erzen oder Erzkonzentraten von für die Stahlindustrie unerwünschten Bestandteilen. Durch die thermische Aufbereitung im Schmelzzyklon zu hochreinem Abbrand, hochprozentigem Konzentrat der verflüchtigten Bestandteile und hochprozentigem SO₂-GaS von größer 30% SO, lassen sich Wertsteigerungen des Abbrandes erzielen, die bei Anwendung von mechanischer Aufbereitung mit konventionellen Methoden nicht erzielbar sind. Die erzeugte Dampfmenge verbessert dazu merklich die Wirtschaftlichkeit des Prozesses. In addition to excellent thermal and economic advantages, the process described surprisingly brings great improvements in the purification of sulfidic ores or ore concentrates from constituents that are undesirable for the steel industry. The thermal processing in the melting cyclone to produce high-purity burn-up, a high-percentage concentrate of the volatilized components and high-percentage SO ₂ gas of more than 30% SO, increases the value of the burn-up that cannot be achieved using mechanical treatment with conventional methods. The amount of steam generated also noticeably improves the cost-effectiveness of the process.

F i g. 1 stellt ein Fließschema der erfindungsgemäßen Verfahrensführung dar; F i g. 1 shows a flow diagram of the process management according to the invention;

F i g. 2 gibt einen Schmelzzyklon und den Eingang in den Abhitzekessel wieder;F i g. 2 shows a melting cyclone and the entrance to the waste heat boiler;

F i g. 3 gibt den Schmelzzyklon, gegenüber dem der F i g. 2 durch einen Herd erweitert, wieder.F i g. 3 gives the melting cyclone, compared to which the FIG. 2 extended by a stove, again.

Das getrocknete und eventuell nachgemahlene Ausgangsmaterial wird aus einem Aufgabebunktr 1 über eine Bandwaage 2 in einen über 3 zugeführten Luftstrom gegeben und mit diesem als Primärluftstrom 4 längs einer Sekante in den verdampfungsgekühlte Rohrwände 17 aufweisenden Schmelzzyklon 5 eingeblasen. Die Sekundärluft 6 wird über eine Sauer stoffleitung 7 mit Sauerstoff angereichert und über eine Leitung 20 eingespeist. Für die Sauerstoffzugabe können Gase beliebiger Herkunft mit Sauerstoffgehalten größer 60% verwendet werden. Bei Bedarf können in den Schmelzzyklon 5 entweder über die Sekundärluftleitung 20 oder über die Zyklonspitze 19 Zusatzbrennstoff zugeführt werden. The dried and possibly regrinded starting material is fed from a feed point 1 via a belt scale 2 into an air stream supplied via 3 and blown with this as primary air stream 4 along a secant into the melting cyclone 5, which has evaporation-cooled tube walls 17. The secondary air 6 is enriched with oxygen via an oxygen line 7 and fed in via a line 20. For the addition of oxygen gases from any source are held with greater oxygen used 60%. If necessary , additional fuel can be fed into the melting cyclone 5 either via the secondary air line 20 or via the cyclone tip 19.

Im Schmelzzyklon findet die Rost- und Schmelzreaktion nach der GleichungThe rust and melting reaction takes place in the melting cyclone according to the equation

FeS₂ -f 5/2 O₂ -> FeO - 2SO₂ FeS ₂ -f 5/2 O ₂ -> FeO - 2SO ₂

statt.instead of.

Mit einem gewissen Sauerstoffüberschuß kann die Röstreaktion bis zum FeO₁₅₁₅ getiieben werden.With a certain excess of oxygen, the roasting reaction can be carried out up to FeO ₁₅₁₅ .

Die im Schmelzzyklon 5 gebildete Eisenoxid-Schmelze läuft durch das Schlackenabflußloch 13 in kompaktem Stahl durch die Sekundärkammer 11, durch die Öffnung 21 in ein Wasserbad 23, in welchem es grobstückig in unregelmäßiger Form erstarrt. Durch schonendes Zerkleinern, z. B. in einem Stachelbrecher, wird das erstarrte Eisenoxid auf die für den Hochofen erwünschte Körnung von etwa 10 bis 25 mm gebracht.The iron oxide melt formed in the melting cyclone 5 runs through the slag discharge hole 13 in compact steel through the secondary chamber 11, through the opening 21 into a water bath 23, in which it solidifies in an irregular shape in coarse pieces. By gently shredding, e.g. B. in a spike crusher, the solidified iron oxide is brought to the desired grain size for the blast furnace of about 10 to 25 mm.

Die aus dem Schmelzzyklon 5 austretenden schwefeldioxidhaltigen Gase durchströmen nach Umlenkung durch eine Prallwand 18 einen Fangrost 8, der einen großen Teil gegebenenfalls mitgerissener Schmelzetropfen auffängt, und gelangen zur Kühlung in den Abhitzekessel 9. In einem nachgeschalteten Staubfilter 14 können mit den schwefeldioxidhaltigen Gasen abgegangene flüchtige Substanzen, z. B. NE-metall- haltige Stäube, niedergeschlagen werden. Die im horizontalen Teil des Abhitzekessels 9 niedergeschlagenen Stäube können übet 15 in den Aufgabebunker 1 The gases containing sulfur dioxide emerging from the melting cyclone 5, after being deflected by a baffle wall 18, flow through a catch grate 8, which catches a large part of any melt droplets that may be entrained, and reach the waste heat boiler 9 for cooling , e.g. B. non-ferrous metal- containing dusts are precipitated. The dust precipitated in the horizontal part of the waste heat boiler 9 can be transferred to the feed hopper 1

ίο zurückgeführt werden. Über Leitung 16 werden die NE-metallreichen Konzentrate abgezogen.ίο be returned. Via line 16, the Non-ferrous metal-rich concentrates withdrawn.

Bei der Ausführungsform entsprechend F i g. 3 wird die Schmelze in einem Herd 10 zwischengespeichert und in gleichmäßigem Strahl einer Wasser-In the embodiment according to FIG. 3, the melt is temporarily stored in a hearth 10 and in a uniform jet of a water granulterrinne (nicht eingezeichnet) zugeführt, auf der sie auf Korngrößen kleiner 3 mm granuliert wird. Diese Fahrweise ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Eisenoxid in einer Sinteranlage weiterverarbeitet wird. Während des Aufenthaltes derGranulterrinne (not shown) fed, on which it granulates to grain sizes smaller than 3 mm will. This mode of operation is particularly advantageous when the iron oxide is further processed in a sintering plant. During the stay of the

ao Schmelze im Herd 10 können im Bedarfsfall metallurgische Operationen durchgeführt werden.In addition to the melt in the hearth 10, metallurgical operations can be carried out if necessary.

Im übrigen ist die Vorrichtung der F i g. 3 identisch mit der der F i g. 2.Otherwise, the device of FIG. 3 identical to that of FIG. 2.

Ausführungsbeispiel 1 (mit Bezug auf F i g. 1 und 2)Embodiment 1 (with reference to FIGS. 1 and 2)

Aus einem Aufgabebunker 1 werden über eine Dosierbandwaage 2 stündlich 1,31 vorgetrockneter Pyrit mit kleiner 0,5% Feuchte und einer Körnung von 50% kleiner 90 Mikron in die Aufgabeleitung 4 eines Schmelzzyklons gegeben. Der Pyrit hat folgende Zusammensetzung: 351.31 per hour are predried from a feed hopper 1 via a weighfeeder 2 Pyrite with less than 0.5% moisture and a grain size of 50% less than 90 microns into the feed line 4 given by a melting cyclone. The pyrite has the following composition: 35

FeS₈ 97%FeS ₈ 97%

ZnS 1,6% ZnS 1.6%

PbS 0,3%PbS 0.3%

As₂S₃ 0,1%As ₂ S ₃ 0.1%

Gangart 1 %Gait 1%

In dem auf vier Teilströme aufgeteilten Aufgabe system wird der Pyrit mit insgesamt 300 Nm'/h Trägerluft zum Schmelzzyklon 5 gefördert und in In the feed system divided into four partial flows, the pyrite is conveyed with a total of 300 Nm '/ h of carrier air to the melting cyclone 5 and in

diesen längs des Zylindermantels über vier Öffnungen längs einer Sekante eingeblasen. 1100Nm³/h über 3 herangeführte Luft werden in der Sekundärstiöinleitung 20 mit 305 Nm³/h 95%igem Sauerstoff aus einem Kaltvergaser über die Leitung 7 zusammengemischt und tangential über separate Öffnungen verstellbarer Weite mit hoher Geschwindigkeit in den Zyklon 5 eingeblasen. Insgesamt werden dem Zyklon 1705 Nm³/h sauerstoffhaltige Gase mit einem O₂-Gehalt von 34,5% aufgegeben. Der unter 10° zur Horizontalen geneigte Zyklon 5 hat einen lichten Durchmesser von 700 mm und eine Länge des zylindrischer Mantels von 900 mm. this is blown along the cylinder jacket through four openings along a secant. 1100 Nm ³ / h of air supplied via 3 are mixed together in the secondary inlet line 20 with 305 Nm ³ / h of 95% oxygen from a cold gasifier via the line 7 and blown tangentially through separate openings of adjustable width at high speed into the cyclone 5. A total of 1705 Nm ³ / h of oxygen-containing gases with an O ₂ content of 34.5% are fed into the cyclone. The cyclone 5 inclined at 10 ° to the horizontal has a clear diameter of 700 mm and a length of the cylindrical jacket of 900 mm.

Der Zyklonmantel besteht aus bestifteten und mi Stampfmasse verkleideten Rohrwänden 17, die durcl Wasserverdampfung bei 40 atü gekühlt werden.The cyclone shell consists of pinned pipe walls 17, clad with ramming material, which are through Water evaporation can be cooled at 40 atü.

Im Schmelzzyklon 5, der mit einer mittleren Tem peratur von 1600^cC arbeitet, findet die Abröstuni des Pyrits zu FeO_1-0, statt, wobei 1580 Nm³/h SO.j Gas mit einer SO_a-Konzentration von 29 % entstehen Diese treten, beladen mit den dampfförmigen, vei flüchtigten NE-Metallverbindungen und mitgerissene; FeOj.oj-Tröpfchen in die Sekundärkammer 11 aus. Durch das Schiackenabflußloch 13 läuft das ir In the melting cyclone 5, which operates at an average temperature of 1600 ^c C, the pyrite is roasted to FeO _1-0 , with 1580 Nm ³ / h SO.j gas with an SO _a concentration of 29% being created step, loaded with the vaporous, volatile non-ferrous metal compounds and entrained; FeOj.oj droplets in the secondary chamber 11 from. Through the Schiackenabflussloch 13 runs the ir

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Schmelzzyklon 5 gebildete FeOi,₀„ welches einen Der Pyrit hat folgende Zusammensetzung:Melting cyclone 5 formed FeOi, ₀ "which one The pyrite has the following composition:

Schmelzpunkt von 1400°C hat, in einem kompakten p_ec 95 0°/Has a melting point of 1400 ° C, in a compact p _e c 95 0 ° /

Strahl durch die Sekundärkammer 11 und die Austritts- γ_η^ 24°/Beam through the secondary chamber 11 and the exit γ _η ^ 24 ° /

öffnuv;21 in ein Wasserbad 23 ab, in welchem es p^ OS⁰ öffnuv; 21 in a water bath 23, in which there is p ^ OS ⁰

grobstückig in unregelmäßiger Form erstarrt. 5 ^₅ <, 0 1°/solidified in chunks in an irregular shape. 5 ^ ₅ <, 0 1 ° /

Durch eine Austragsvorrichtung 24 werden die ranrari Vn«/The ranrari Vn «/

erstarrten FeO,,₀₁-Teile aus dem Wasserbad 23 ge- <Jdn_g«m _.j /,solidified FeO ,, ₀₁ parts from the water bath 23 ge <Jdn _g «m _.j /,

fördert und in einem Stachelbrecher auf kleiner Der Zyklon 5 hat mit 700 mm Durchmesser undpromotes and in a sting crusher on smaller The Zyklon 5 has a diameter of 700 mm and

25 mm zerkleinert, wobei der Anfall von Unterkorn 900 mm zylindrischer Länge die gleichen Abmessun-25 mm, whereby the accumulation of undersize 900 mm of cylindrical length has the same dimensions

kleiner 10 mm möglichst vermieden wird. io gen wie im Beispiel 1. Er wird mit Wasserverdampfungless than 10 mm is avoided if possible. io gen as in example 1. It is with water evaporation

Es fallen stündlich insgesamt 755 kg FeO,,₀, mit bei 25 atü gekühlt.A total of 755 kg FeO ,, ₀ fall per hour, cooled at 25 atm.

einem Schwefelgehalt kleiner 0,5%, einem SiO₂-Ge- Über die vier Aufgabeströme wird durch insgesamta sulfur content of less than 0.5%, a SiO ₂ -Ge over the four feed streams through a total of

halt von 1,2% und folgenden NE-Metallgehalten an: 400 Nm³Zh Luft von Raumtemperatur der Pyrit inholds 1.2% and the following non-ferrous metal ^{contents: 400 Nm 3} Zh air at room temperature the pyrite in

Form einer Sekante in diesen eingeblasen. 700 Nm'/hBlown in the form of a secant. 700 Nm '/ h

2_n 0 1°/ ¹⁵ Luft werden in der Sekundärstromleitung 20 mit2 _n 0 1 ° / ¹⁵ air are in the secondary flow line 20 with

Pk 0 02°°/ ^O Nm'/h 75%igen, aus einer LuftzerlegungsanlagePk 0 02 °° / ^ O Nm '/ h 75%, from an air separation plant

_As ' '' Q₁Ol °/° stammenden und über eine Leitung herangeführten _As ''' Q ₁ Ol ° / ° and brought in via a line

⁰ Sauerstoff vermischt und über vier öffnungen tangential in den Schmelzzyklon eingeblasen. Insgesamt ⁰ oxygen mixed and blown tangentially into the melting cyclone through four openings. All in all

Das aus dem Schmelzzyklon 5 austretende Abgas io werden dem Zyklon 1780 Nm'/h sauerstoffhaltigeThe exhaust gas exiting from the melting cyclone 5 contains 1780 Nm '/ h of oxygen in the cyclone

wird durch Umlenken in der Sekundärkammer 11 Gase mit einem mittleren O₂-Gehalt von 38,2%By deflecting 11 gases with an average O ₂ content of 38.2% in the secondary chamber

und durch Passieren eines Fangrostes 8 weitestgehend aufgegeben.and largely abandoned by passing through a grate 8.

von mitgerissenen Schmelztröpfchen befreit, die von Bei 1750 C mittlerer Zyklontemperatur erfolgt infreed from entrained melt droplets, which occurs at 1750 C mean cyclone temperature in

der Sekundärkammer ins Wasserbad abfließen. Hinter diesem die Abrüstung des Pyrits zu FeO_1-12 beithe secondary chamber drain into the water bath. Behind this the disarmament of pyrite to FeO _1-12

dem Fangrost 8 werden durch Zugabe von 100 Nm'/h as gleichzeitigem Schmelzen (Schmelzpunkt etwa 1430° C),the cooling grate 8 are melted by adding 100 Nm '/ h as simultaneous melting (melting point approx. 1430 ° C),

Luft noch im Abgas enthaltene Schwefelverbindungen wobei 1620 Nm³/h Abgas mit einem SO₂-Gehalt vonAir still contained in the exhaust gas sulfur compounds with 1620 Nm ³ / h exhaust gas with an SO ₂ content of

nachverbrannt, und die Abgase von 1680 Nm'/h und 32% entstehen, die durch die Sekundärkammer 11afterburned, and the exhaust gases of 1680 Nm '/ h and 32% are created, which through the secondary chamber 11

einer SO₂-Konzentration von 29% werden in einem und den Fangrost 8, wo sie mit 100 Nm³/h 7!>%ig;eman SO ₂ concentration of 29% are in one and the cooling grate 8, where they with 100 Nm ³ / h 7!>% ig; em

Leerzug 9 vor- und in einem horizontalen Abhitze- O₂ nachverbrannt werden, in den Abhitzekessel 9 undEmpty pass 9 pre-burned in a horizontal waste heat O ₂ , in the waste heat boiler 9 and

kessel 22 abgekühlt. Die 350° C heißen Kesselabgase 30 22 gegeben werden.boiler 22 cooled down. The 350 ° C boiler exhaust gases 30 22 are given.

werden in einem als Heißelektrofilter ausgebildeten Die 172ONm³/h SO₂-GaS werden dort auf 300⁰C ^{The 172ONm 3} / h SO ₂ gas are there to 300 ⁰ C in a designed as a hot electrostatic precipitator

Staubfilter 14 gereinigt, wobei stündlich 30,5 kg Staub gekühlt und in einem als Schlauchfilter ausgebildetenDust filter 14 cleaned, with 30.5 kg of dust per hour being cooled and in a hose filter

mit 33% Zn, 12% Pb und 2,7% As anfallen und bei 16 Staubfilter 14 entstaubt, wobei 45 kg/h eines NE-with 33% Zn, 12% Pb and 2.7% As and dedusted with 16 dust filters 14, whereby 45 kg / h of a non-ferrous

abgezogen werden. Im Horizontalkesse. 22 anfallender Metallkonzentrates mit 49% Zn, 14% Fb und 1,8%subtracted from. In the horizontal kettle. 22 resulting metal concentrates with 49% Zn, 14% Fb and 1.8%

Staub von stündlich 60 kg wird über 15 abgezogen 35 As anfallen. 80 kg/h Staub aus dem AbhitzekesselDust of 60 kg per hour is deducted over 15 35 As accrues. 80 kg / h dust from the waste heat boiler

und in den Schmelzzyklon 5 zurückgeführt. werden in den Zyklonbunker 1 zurückgeführt, 1,87 tand returned to the melting cyclone 5. are returned to cyclone bunker 1, 1.87 t

Durch die Kühlung des Zyklons und durch Ab- Sattdampf 25 atü werden stündlich produziert,
kühlung der SO₂-Gase werden stündlich 1,45 t Satt- Die aus dem Zyklon 5 durch das Ablaufloch abdampf von 40 atü gewonnen. fließende FeOj.^-Schmelze wird durch Sekundär-Due to the cooling of the cyclone and the exhaust, saturated steam 25 atmospheres are produced every hour,
Cooling the SO ₂ gases, 1.45 tons of saturated steam are obtained from the cyclone 5 through the outlet hole at 40 atmospheres per hour. flowing FeOj. ^ - melt is caused by secondary

40 kammer 11 in einen Vorherd 10 ablaufen gelassen, in welchem sie etwa 1 Stunde verweilt. Aus dem Vor-40 chamber 11 drained into a forehearth 10, in which it remains for about 1 hour. From the fore

Ausführungsbeispiel2 herd wird diskontinuierlich die Schmelze abgestochenEmbodiment 2 hearth, the melt is tapped discontinuously

, ,. und in gleichmäßigem Strom einer Granulierrinne 12,,. and in a steady stream of a granulating chute 12

(mit Bezug auf F 1 g. 1 und J) zugeführt, in der sie durch einen Wasserstrahl auf(with reference to F 1 g. 1 and J) fed in by a jet of water

45 eine Körnung kleiner 3 mm granuliert wird. F.s fallen45 a grain size of less than 3 mm is granulated. F.s fall

Aus einem Aufgabebunker 1 werden über eine stündlich 905 kg eines Eisenoxids der Formel FeO_l>12 From a feed hopper 1, 905 kg of an iron oxide of the formula FeO _{1> 12 are converted every hour}

Dosierschnecke 2 stündlich 1,5 t eines auf eine mit folgenden Gehalten an Fremdstoffen an:Dosing screw 2 every hour 1.5 t one to one with the following contents of foreign substances:

Feuchte von kleiner 0,3 % getrockneten Flotations- _{s 0} 3 ₀,Moisture less than 0.3% dried flotation _{s 0} 3 ₀ ,

pyrits mit einer Korngröße kleiner 100 Mikron, wobei _Zn 015 °°pyrites with a grain size of less than 100 microns, with _Zn 015 °°

50% kleiner 60 Mikron sind, in das Aufgabesystem 4 50 _{pb 0}'₀₅ o,°50% are smaller than 60 microns, in the feeding system 4 50 _{pb 0 '05} o, °

eines Schmelzzyklons 5 gegeben. Der NE-metallreiche _As q'q, _o,°a melting cyclone 5 given. The non-ferrous metal-rich _As q'q, _o , °

und gangarthaltige Pyrit soll in diesem in ein für die _siQ ^"50,'°and pyrite containing gangue is said to be in this one for the _siQ ^ "50, '°

Sinterung brauchbares, staubfreies Eisenoxid über- ² " °Sintering useful, dust-free iron oxide exceeds ² "°

führt werden, wobei die NE-Metalle gewonnen werden Das Eisenoxid wird einer Sinteranlage zur ErzeugungThe non-ferrous metals are obtained. The iron oxide is produced in a sintering plant

sollen. 55 von Hochofeneinsatzmaterial zugeführt.should. 55 supplied by blast furnace feed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur pyrometallurgischen Behandlung von sulfidischen Eisenerzen oder Eisenerzkonzentraten in einem Schmelzzyklon mittels sauerstoffreicher Gase unter Bildung einer das Eisen enthaltenden Schmelze, Schwefeldioxid und gegebenenfalls flüchtiger NE-Metalle bzw. NE-Metallverbindungen bei erhöhten Temperaturen, wobei die Eisenerze oder Eisenerzkonzentrate an mehreren Stellen jeweils in Richtung einer Sekante eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrometallurgische Behandlung in einer mit Wasserverdampfung bei mindestens 10 at Druck gekühlten Zyklonkammer mit annähernd horizontaler Achse mit Gasen mit mindestens 30 Volumprozent Sauerstoff und ohne wesentlichen Zusatz von Brennstoff bei Temperaturen von mindestens 1400⁰C zu einem Röstgut mit einem durchschnittlichen Atomverhältnis von Fe:O wie l:(l,0 bis 1,15) vorgenommen wird.1. Process for the pyrometallurgical treatment of sulfidic iron ores or iron ore concentrates in a melting cyclone by means of oxygen-rich gases with the formation of a melt containing the iron, sulfur dioxide and optionally volatile non-ferrous metals or non-ferrous metal compounds at elevated temperatures, the iron ores or iron ore concentrates in several places each be introduced in the direction of a secant, characterized in that the pyrometallurgical treatment in a cyclone chamber cooled with water evaporation at at least 10 atm pressure with an approximately horizontal axis with gases with at least 30 volume percent oxygen and without substantial addition of fuel at temperatures of at least 1400 ⁰ C. a roast with an average atomic ratio of Fe: O such as 1: (1.0 to 1.15) is made. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrometallurgische Behandlung bei Temperaturen oberhalb 1600⁰C vorgenommen wird..2. The method according to claim 1, characterized in that the pyrometallurgical treatment is carried out at temperatures above 1600 ⁰ C .. 3. Verfahren ''ach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrometallurgische Behandlung mit Gasen vorgenoi-.imen wird, deren O₂-Gehalt 35 bis 50 Volumprozent beträgt.3. The method '' according to claim 1 or 2, characterized in that the pyrometallurgical treatment is vorgenoi-.imen with gases whose O ₂ content is 35 to 50 percent by volume. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrometallurgische Behandlung mit vorgewärmten Gasen vorgenommen wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the pyrometallurgical treatment is carried out with preheated gases. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung eines für die direkte Hochofenbeschickung geeigneten Röstgutes die Schmelze in einem Wasserbad grobstückig erstarren läßt.5. The method according to claim 1, characterized in that one for the production of Direct blast furnace charging of suitable roasted material solidify the melt in large pieces in a water bath leaves. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung eines feinkörnigen, staubfreien Röstgutes für Sintermischungen die Schmelze in einem Herd sammelt und in einer Wasserrinne feinkörnig granuliert.6. The method according to claim 1, characterized in that for the production of a fine-grained, dust-free roasted food for sinter mixes which collects the melt in a stove and in fine-grained granulated in a gully.