DE3131898A1

DE3131898A1 - Verfahren zur rueckgewinnung nuetzlicher metalle aus dem von einem metallreinigenden huettenofen ausgebrachten staub

Info

Publication number: DE3131898A1
Application number: DE19813131898
Authority: DE
Inventors: Kazuharu Tokyo Yatsunami
Original assignee: Himeji Tekko Refine Co Ltd; Tohshin Seiko Co Ltd; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Himeji Tekko Refine Co Ltd; JFE Engineering Corp; Tohshin Seiko Co Ltd
Priority date: 1980-08-13
Filing date: 1981-08-12
Publication date: 1982-04-15
Also published as: JPS5744737B2; CA1169662A; US4396424A; JPS5735644A; DE3131898C2

Description

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

T ■ Registered Representatives

before the European Patent Office

Nippon Kokan K.K. ÄS£??S1 „„

^ D-8000 München Toshin Seiko K.K.

γτ · ·· m it η *· r, r« ^Τθ*" 089/982085-87

Himeji Tekko Refine Co., Ltd. Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid

AP-117

12. Aug. 1981

Verfahren zur Rückgewinnung nützlicher Metalle aus dem von einem metallreinigenden Hüttenofen ausgebrachten Staub

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rückgewinnung nützlicher Metalle aus einem Staub, der von einem metallreinigenden Hüttenofen ausgebracht wird, welches eine wirksame Wiedergewinnung solcher nützlicher Metalle wie Zink, Blei oder anderer Metalle aus einem Staub ermöglicht, welcher prinzipiell Ferrioxid (Fe₇O-.) , Zinkoxid (ZnO) und Bleioxid (PbO) enthält, welches aus dem metallreinigenden Hüttenofen ausgebracht wird.

Beispielsweise liegt bei der Herstellung von Stahl aus Stahlschrott einschließlich Schrott von galvanisierten Stahlblechen in einem stahlerzeugenden elektrischen Ofen der Betrag an Staub, der während der Reinigung produziert wird, zwischen-13 und 17 kg/t geschmolzenem Stahl,

was eine riesige jährliche Produktionsmenge ergibt. Dieser Staub besitzt eine chemische Zusammensetzung gemäß folgender Tabelle 1

	Zn	Pb	Tabelle 1 (Gew.-%)	C	Cl	P	Na	K
T.Fe	10 bis 3C	1 bis 6	cd	0,5 bis 1,5	2 bis 5	0,3 . bis 1,0	1 bis 4	0,5 bis3,ο
20 bis 40		0,1 bis 0,5

Wie in Tabelle 1 gezeigt, enthält der Staub zusätzlich zu Eisen so nützliche Metalle wie Zink, Blei und andere Metalle in Form von Oxiden in großen Mengen, und dieser Staub wurde beinahe als Abfall verworfen. Den Staub mit der oben erwähnten chemischen Zusammensetzung zu verwerfen, ist jedoch sehr unökonomisch vom Standpunkt einer effektiven Nutzung von Rohstoffquellen. Da außerdem die oben erwähnten nützlichen Metalle andererseits giftige Substanzen sind,* ist die Verwerfung des Staubes mit der oben erwähnten chemischen Zusammensetzung ein ernstes Problem der ümweltbeeinflussung.

Aus diesen Gründen wurden in verschiedenen betroffenen Kreisen aktiv Untersuchungen durchgeführt, um ein Verfahren zur Rückgewinnung solcher nützlicher Metalle, wie Zink, Blei und anderer Metalle aus einem Staub (einer Schlacke) zu finden, der prinzipiell Ferrioxid, Zinkoxid und Bleioxid enthält, und als Ergebnis wurde der reduzierende Verdampfungsprozeß mittels Drehofen als verhältnismäßig leichte Methode industrialisiert.

Im Hinblick auf den herkömmlichen reduzierenden Verdampfungsprozeß mittels Drehofen, wie oben beschrieben, wurde folgender Vorschlag gemacht:

(1) Ein Verfahren zur Behandlung von aus einem stahlerzeugenden Hüttenofen ausgeschiedenem Staub (Schlacke), offenbart in der japanischen Patentanmeldung, vorläufige Veröffentlichung Nr. 52 111/74 vom 21. Mai 1974, welches folgende Verfahrensschritte enthält:

Einbringen von Staub, der aus einem stahlerzeugenden Ofen ausgebracht wurde, zusammen mit einem festen kohlen- " stoffhaltigen reduzierenden Wirkstoff, in einen Drehofen, Verdampfung durch Reduktion des in.Staub enthaltenen Zinkoxids und Bleioxide durch Erhitzung des Staubes im Drehofen, um Zink und Blei von dem Staub zu trennen;

Ausbringung des auf diese Weise vom Staub getrennten Zinks und Bleis.aus dem Drehofen, zusammen mit im Drehofen erzeugten Abgasen, und Gewinnung von Zink und Blei;

Ausführung einer ersten Behandlung mit einer Rückgewinnung von Eisenpulver durch magnetische Trennung von reduziertes Eisen enthaltender Schlacke nach der Rückgewinnung von Zink und Blei;

dann Ausführung einer zweiten Behandlung einschließlich einer Wiedereinbringung nicht-magnetischer Substanzen, die während der erwähnten ersten Behandlung gewonnen wurden, in den Drehofen und Rückgewinnung von in den erwähnten nicht-magnetischen Substanzen enthaltenem Zink und Blei;

Rückgewinnung nicht-magnetischer Substanzen, die prinzipiell während der erwähnten zweiten Behandlung gewonnene Kohle enthalten;

und dann Verwendung der erwähnten nicht-magnetischen Substanzen, die derart gewonnen wurden,als reduzierendes Mittel,
(Nachfolgend als "Stand der Technik" bezeichnet).

Der erwähnte Stand der Technik bringt jedoch folgende¹ Probleme mit sich.

(1) Die Effizienz der Rückgewinnung von nützlichen Metallen aus dem Staub ist niedrig.

(2) Als Ergebnis der niedrigen Rückgewinnungseffizienz nützlicher Metalle aus Staub wird ein fester kohlenstoffhaltiger reduzierender Wirkstoff im Betrag von 25 bis 30 Gew.-% des Staubes benötigt, und die industrielle Verarbeitung des Staubes in großer Menge erfordert einen großräumigen Drehofen.

(3) Deshalb werden hohe laufende und Installationskosten zur Rückgewinnung nützlicher Metalle aus dem Staub benötigt .

Unter solchen Umständen besteht ein starkes Bedürfnis für die Entwicklung einer Methode zur effizienten Rückgewinnung solcher nützlicher Metalle, wie Zink, Blei und anderer Metalle, aus einem Staub, der prinzipiell Ferrioxid, Zinkoxid und Bleioxid, ausgebracht aus einem metallreinigenden Hüttenofen, enthält, und zwar nach einer Methode, die nur niedrige laufende und Installationskosten erfordert. Eine solche Methode wurde jedoch bisher noch nicht vorgeschlagen.

Hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur effizienten Rückgewinnung solcher nützlicher Metalle wie Zink, Blei und anderer Metalle aus einem prinzipiell Ferrioxid, Zinkoxid und Bleioxid enthaltendem

Staub, welcher aus einem metallreinigenden Hüttenofen ausgebracht wurde, vorzusehen, welches Verfahren nur niedrige laufende und Installationskosten erfordert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in einem Verfahren zur Rückgewinnung nützlicher Metalle aus einem von einem metallreinigenden Hüttenofen ausgebrachten Staub gelöst, das folgende Verfahrensschritte umfaßt:

Einbringen von prinzipiell Ferrioxid (Fe₂O₃), Zinkoxid (ZnO) und Bleioxid (PbO) enthaltendem Staub, der aus einem metal1-reinigenden Hüttenofen ausgebracht wurde, zusammen mit einem körnigen kohlenstoffhaltigen reduzierenden Wirkstoff in einen Drehofen an dessen Eingang;

Bewegung des erwähnten Staubes und des erwähnten reduzierenden Wirkstoffes in Richtung auf den Ausgang des genannten Drehofens;

wobei das Innere des erwähnten Drehofens eine Zone reduzierender Atmosphäre, welche den größeren Teil einschließlich des Eingangsabschnitts betrifft, und eine Zone oxidierender Atmosphäre einschließlich des Ausgangsabschnitts enthält, wobei die Temperatur der erwähnten Zone oxidierender Atmosphäre durch mindestens einen Brenner erhöht wird, welcher horizontal in Richtung auf das Innere des genannten Drehofens an dem erwähnten Ausgangsabschnitt installiert ist; Verdampfung durch Reduktion von Zinkoxid und Bleioxid im erwähnten Staub mittels des erwähnten reduzierenden Wirk-Stoffs in der erwähnten Zone reduzierender Atmosphäre im Drehofen zum Zweck der Trennung von Zink und Blei von dem Staub;

Ausbringen des auf diese Weise getrennten Zinks und Bleis aus dem Drehofen, zusammen mit im Drehofen produzierten Abgasen, und Rückgewinnung von Zink und Blei; mit den weiteren Verfahrensschritten:

der erwähnte körnige, kohlenstoffhaltige reduzierende Wirkstoff wird in der Gesamtmenge, die sich zusammensetzt aus einer Menge, die erforderlich ist zur Reduktion von im genann-

ten Staub enthaltenem Ferrioxid (Fe-O ) in Ferrooxid (FeO),

einem Betrag, der erforderlich ist zur Reduktion von in dem Staub enthaltenem Zinkoxid und Bleioxid, und einem Betrag, der erforderlich ist als Wärmequelle für die erwähnten jeweiligen Reduktionen, eingebracht; dabei wird in dem genannten Staub enthaltenes Ferrioxid in der erwähnten Zone reduzierender Atmosphäre zu Ferro- . oxid (FeO) reduziert;

Ferrooxid (FeO) wird in der erwähnten Zone oxidierender Atmosphäre zu Magnetit (Fe₃O₄) und Ferrioxid (Fe₃O₃) reoxidiert; und die Temperatur des Abschnittes der Zone reduzierender Atmosphäre, welcher in der Nähe der Zone oxidierender Atmosphäre liegt, wird durch Verbrennung des als Wärmequelle in der erwähnten Zone oxidierender Atmosphäre dienenden reduzierenden Wirkstoffes erhöht, wobei die Reduktion von Zinkoxid und Bleioxid in dem genannten Abschnitt der Zone mit reduzierender Atmosphäre in der Nähe der Zone mit oxidierender Atmosphäre beschleunigt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtt

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verfahrens ;

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Temperaturverteilung in dem Drehofen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch einen Abschnitt in der Nähe des Ausgangs des bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Drehofens.

Unter dem oben erwähnten Gesichtspunkt wurden ausführliche Untersuchungen mit der Absicht durchgeführt, ein Verfahren zur effizienten Gewinnung so nützlicher Metalle wie Zink, Blei und anderer Metalle aus einem prinzipiell Ferrioxid, Zinkoxid und Bleioxid enthaltenrfen Staub, der von einem metallreinigenden Hüttenofen ausgebracht wurde, zu entwickeln, welches nur geringe laufende und Installationskosten erfordert. Der körnige, kohlenstoffhaltige reduzierende Wirkstoff zum Einbringen in einen Drehofen wird bei dem herkömmlichen Verfahren in einer Menge verwendet, die gleich ist der Gesamtmenge, die sich ergibt aus der Menge, die "notwendig ist zur Reduktion von im Staub enthaltenem Zinkoxid, Bleioxid und anderer Metalloxide, der Menge, die notwendig ist zur Reduktion von in dem Staub enthaltenem Ferrioxid zu metallischem Eisen (Fe), und der Menge, die notwendig ist als Wärmequelle für den Reduktionsprozeß, und im Ergebnis erreicht die Menge des eingebrachten körnigen kohlenstoffhaltigen reduzierenden Wirkstoffes einen so hohen Stand in der Größenordnung von 25 bis 30 Gew.-% des Staubes, und bringt auf diese Weise eine Erhöhung in den laufenden Kosten und eine Verminderung in der Effizienz der Staubverarbeitung mit sich.

Weitere Untersuchungen wurden unter Beachtung dieses Punktes durchgeführt, und zwar bezüglich der wirksamen Menge des eingebrachten körnigen, kohlenstoffhaltigen reduzierenden Wirkstoffes und im Hinblick auf die Temperatur im Drehofen zur wirksamen Reduzierung von in dem Staub enthaltenem Zinkoxid, Bleioxid und anderer Metalloxide. Im Ergebnis wurde gefunden, daß es möglich ist, wirksam in dem Staub enthaltenes Zinkoxid, Bleioxid und andere Metalloxide zu reduzieren und derart reduzierte nützliche Metalle zurückzugewinnen, indem man den körnigen, kohlenstoffhaltigen reduzierenden Wirkstoff zur Reduktion von in dem Staub enthaltenem Ferrioxid in einer Menge verwendet, wie sie notwendig ist zur

Reduktion von Ferrioxid zu Ferrooxid, zur Reoxidation von Ferrooxid zu Magnetit und Ferrioxid in der Zone mit oxidierender Atmosphäre am Ausgang des Drehofens, und indem man die Temperatur an dem Abschnitt incfer Nähe des Ausgangs des Drehofens durch Verwendung der auf diese Weise erzeugten Reoxidationshitze rasch erhöht.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der oben erwähnten Erkenntnis, und das Verfahren zur Rückgewinnung nützlicher Metalle aus einem Staub, der aus einem metallreinigenden Hüttenofen ausgebracht wurde, ist folgendes: ein Verfahren zur Rückgewinnung nützlicher Metalle aus einem Staub, der von einem metallreinigenden Hüttenofen ausgebracht wurde, mit folgenden Verfahrensschritten:

Einbringen von prinzipiell Ferrioxid (Fe-O₃), Zinkoxid (ZnO) und Bleioxid (PbO) enthaltendem Staub, der von einem metallreinigenden Hüttenofen ausgebracht wurde, zusammen mit einem körnigen, kohlenstoffhaltigen, reduzierenden Wirkstoff in einen Drehofen von dessen Eingang her; Bewegung des Staubes und des reduzierenden Wirkstoffs in Richtung auf den Ausgang des Drehofens?

wobei das Innere des Drehofens eine Zone mit reduzierender Atmosphäre, der einen größeren Bereich einschließlich des Eingangsabschnitts umfaßt, und eine Zone mit oxidierender Atmosphäre einschließlich des Ausgangsabschnitts besitzt und die Temperatur der Zone mit oxidierender Atmosphäre durch mindestens einen Brenner, der horizontal am Ausgangsabschnitt in Richtung auf das Innere des Drehofens installiert ist, erhöht wird;

Verdampfung unter Reduktion von Zinkoxid und Bleioxid in dem genannten Staub unter Verwendung des reduzierenden Wirkstoffes in der Zone mit reduzierender Atmosphäre im Drehofen zum Zwecke der Abscheidung von Zink und Blei von dem Staub;

Ausbringung des auf diese Weise abgeschiedenen Zinks und Bleis aus dem Drehofen, zusammen mit im Drehofen erzeugten Abgasen, und Rückgewinnung von Zink und Blei; mit folgenden weiteren Verfahrensschritten: der körnige kohlenstoffhaltige, reduzierende Wirkstoff wird in den Drehofen in einer Gesamtmenge eingebracht, die sich zusammensetzt aus einer M=nge, die erforderlich ist zur Reduzierung von in dem Staub enthaltenem Ferrioxid (Fe-O₃) zu Ferrooxid (FeO), einer weiteren Menge, die erforderlich ist zur Reduzierung von in dem Staub enthaltenem Zinkoxid und Bleioxid, und einer Menge, die erforderlich ist als Wärmequelle für die erwähnten jeweiligen Reduktionen;, wobei das in dem Staub enthaltene Ferrioxid (Fe₃O₃) in der Zone reduzierender Atmosphäre zu Ferrooxid (FeO) reduziert wird;

wobei weiterhin in der Zone mit oxidierender Atmosphäre Ferrooxid (FeO) zu Magnetit (Fe^O₄) und Ferrioxid (Fe-O-,) reoxidiert wird;

und wobei die Temperatur in dem Abschnitt der Zone mit reduzierender Atmosphäre, der in der Nähe der Zone mit oxidierender Atmosphäre liegt, durch Verbrennung des reduzierenden Wirkstoffes als Wärmequelle in der Zone mit oxidierender Atmosphäre erhöht wird, wodurch die Reduktion von Zinkoxid und Bleioxid in dem Abschnitt der Zone mit reduzierender Atmosphäre, welcher der Zone mit oxidierender Atmosphäre benachbart ist, beschleunigt wird.

Nunmehr wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung für ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Figur 1 bedeutet das Bezugszeichen 1 einen Drehofen mit einem Eingang 1a zur Staubeinbringung an seinem einen Ende und einem Ausgang 1b zur Schlackenausbringung an seinem anderen Ende;

mit 2 ist ein Eingangsabzug bezeichnet, der neben dem Eingang 1a des Drehofens 1 installiert ist; 3 bedeutet einen Ausgangsabzug, der neben dem Ausgang 1b des Drehofens installiert ist; 4 bezeichnet eine Staubeinfüllrinne, die in·, dem Eingangsabzug 2 vorgesehen ist; 5 bedeutet einen Brenner, der horizontal beweglich in Richtung auf das Innere des Drehofens 1 im Abschnitt des Ausgangs 1b vorgesehen ist, um die Temperatur des Abschnitts am Ausgang 1b im Drehofen zu erhöhen; 6 bedeutet einen Kanal, der mit dem Eingangsabzug 2 zur Ausbringung von in dem Drehofen 1 erzeugten Abgasen verbunden ist; 7 bezeichnet eine Kammer zur Rückgewinnung von grobkörnigem Staub, der in den Abgasen enthalten ist; mit 8 ist ein Zyklon zur Abscheidung und Rückgewinnung von in den Abgasen enthaltenem feinem Staub bezeichnet; 9 bedeutet einen Staubsammler vom Beutelfiltertyp zur Abscheidung und Rückgewinnung von feinem Staub, der durch die Kammer 7 und das Zyklon 8 nicht abgeschieden und rückgewonnen wurde; 10 bezeichnet ein Gebläse, 11 ist ein Kamin und 12 ist ein Transportmechanismus, wie ein Pfannentransporteur, zum Transport von Staub, der jeweils in dem Eingangsabzug 2, in der Kammer 7, im Zyklon 8 bzw. in dem beutelfilterartigen Staubsammler 9 gesammelt wurde; 13 bedeutet eine Grube zur Aufnahme und zur Entnahme des durch den Transportmechanismus 12 transportierten Staubes; 14 ist eine Rinne, die im Ausgangsabzug 3 zur Ausbringung von Schlacke installiert ist, und 15 bedeutet einen rotierenden Kühler zur Kühlung der Schlacke.

Das Innere des Drehofens 1 enthält eine Zone mit reduzierender Atmosphäre, die den größeren Teil des Inneren des Drehofens 1 einschließlich des Abschnitts am Eingang 1a einnimmt, und eine Zone mit oxidierender Atmosphäre, die den Abschnitt am Ausgang 1b einschließt. Um den Anteil nahe dem Ausgang 1b des Drehofens zu einer Zone mit oxidierender Atmosphäre zu machen, genügt es, Luft in aus-

reichender Menge in den Drehofen durch den Ausgang 1b eintreten zu lassen, und zwar durch Regelung des Drucks im Drehofen 1 durch Öffnung einer im Gebläse 10 angeordneten Druckregelklappe (nicht dargestellt).

Der zu verarbeitende Staub wird zusammen mit einem körnigen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel in den Drehofen 1 vom Eingang 1a her durch die im Eingangsabzug 2 angeordnete Rinne 4 in den Drehofen eingebracht und dann durch das Innere des Drehofens 1 in der durch den Pfeil 16 angedeuteten Richtung nach Maßgabe der Rotation des Drehofens 1 zum Ausgang 1b hin bewegt. Der in den Drehofen 1 einzubringende Staub sollte vorzugsweise vorher in Partikel mit einer Größe von 4 bis 20 mm Durchmesser mit einer Körnungsmaschine granuliert und zu Staubkügelchen mit einer vorgegebenen Stärke getrocknet werden. Das in den Drehofen 1 zur Reduktion des Staubes einzubringende körnige, kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel enthält Koks und hochreaktive Kohle mit einem hochverflüchtig baren Massegehalt in einem vorgegebenen Verhältnis. Das körnige, kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel wird in einer Menge in den Drehofen eingegeben, welche gleich ist der Gesamtmenge, die sich ergibt aus der Menge, die notwendig ist zur Reduktion-von in dem Staub enthaltenem Ferrioxid (Fe₉Oo) zu Ferrooxid (FeO), der Menge, die notwendig ist zur Reduktion von Zinkoxid, Bleioxid und anderer in dem Staub enthaltener Metalloxide, und der Menge, die notwendig ist als Wärmequelle für die oben erwähnte Reduktion. Die oben erwähnte Menge, die notwendig ist als Wärmequelle für die Reduktion, sollte vorzugsweise im wesentlichen der Gesamtmenge entsprechen, die sich aus der Menge, welche notwendig ist zur Reduktion von Ferrioxid (Fe-O-J zu Ferrooxid (FeO), und der Menge, welche notwendig ist zur Reduktion von Zinkoxid, Bleioxid und anderer Metalloxide, ergibt.

Figur 2 ist ein Diagramm zur Darstellung der Temperaturverteilung der Atmosphäre in einem Drehofen, der beispielsweise eine Länge von 24 m hat.In Figur 2 bezeichnet der Abschnitt "a" eine Zone mit reduzierender Atmosphäre, und der Abschnitt "b" eine Zone mit oxidierender Atmosphäre. Auf der Abszisse ist die Distanz vom Eingang 1a des Drehofens 1, und auf der Ordinate die Temperatur der Atmosphäre im Drehofen aufgetragen. T-, T₂, T₃, T, und T₅, die entlang der Abszisse markiert sind, sind Temperaturmeßpositionen.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Atmosphärentemperatur im Drehofen 1, wie mit der ausgezogenen Kurve in Fig. 2 dargestellt, auf einer Temperatur von bis zu etwa 700 ⁰C für die Zone mit reduzierender Atmosphäre gehalten, welche etwa 1/3 der Gesamtlänge des Drehofens vom Eingang 1a des Drehofens bis zum Punkt A umfaßt, und sie wird auf einem Temperaturwert im Bereich von etwa 700 bis etwa 900 ⁰C für die Zone mit reduzierender Atmosphäre gehalten, welche etwa 2/3 der Gesamtlänge des Drehofens 1 vom Punkt A bis zum Punkt B umfaßt. Und die Atmosphärentemperatur im Drehofen 1 wird rasch auf einen Temperaturwert von mindestens etwa 900 bis etwa 12 00 °C in dem Abschnitt vom Punkt B bis zum Punkt C in der Zone mit oxidierender Atmosphäre nahe dem Ausgang 1b erhöht.

Der Staub wird zusammen mit dem körnigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel in den Drehofen 1 mit der obenerwähnten Atmosphärentemperatur vom Eingang 1a her eingebracht und in Richtung auf seinen Ausgang 1b bewegt. In der Zone mit reduzierender Atmosphäre, die bis zu dem oben erwähnten Punkt A reicht, wird in dem Staub enthaltenes Ferrioxid (Fe₂O₃) zu Magnetit (Fe₃O₄) reduziert, und in der Zone mit reduzierender Atmosphäre, welche vom Punkt A zum Punkt B reicht, wird das erwähnte Magnetit (Fe₃O₄) zu Ferrooxid (FeO) reduziert. Dann werden in der

Zone mit reduzierender Atmosphäre vom Punkt B bis zum erwähnten Punkt C, wo die Temperatur rasch ansteigt, Zinkoxid (ZnO), Bleioxid (PbO) und andere Metalloxide aktiv reduziert und verdampft. Zink, Blei und andere Metalle/ die so vom Staub getrennt wurden, werden durch im Inneren des Drehofens vorhandenen Sauerstoff wieder zu Zinkoxid, Bleioxid und andere Metalloxide reoxidiert» Diese Metalloxide einschließlich Zinkoxid und Bleioxid werden zusammen mit im Drehofen 1 produzierten und in Richtung des Pfeiles 17 fließenden Abgasen, vom Eingang 1a des Drehofens 1 ausgebracht.

Die Zinkoxid, Bleioxid und andere Metalloxide enthaltenden Abgase, welche aus dem Eingang 1a des Drehofens 1 ausgebracht wurden, werden durch einen Kanal 6, der im Eingangsabzug 2 angeordnet ist, nacheinander von der Kammer 7 zum Zyklon 8 und zu dem beutelfilterartigen Staubsammler 9 gebracht, und sie werden nach Rückgewinnung von Zinkoxid, Bleioxid und anderer Metalloxide mittels der oben erwähnten Kammer 7, dem Zyklon 8 und dem beutelfilterartigen Staubkollektor 9 über den Kamin 11 in die freie Luft ausgebracht. Das auf diese Weise rückgewonnene Zinkoxid, Bleioxid und die anderen Metalloxide werden über einen Transportmechanismus 12, wie etwa einen Pfannentransporteur, nach außen transportiert, nachdem sie in der Grube 13 gesammelt wurden.

Andererseits wird das in dem Staub auf dem Weg bis zu dem oben erwähnten Punkt B reduzierte Ferrooxid (FeO) in der Zone mit oxidierender Atmosphäre zu Magnetit (Fe₃O₄) und Ferrioxid (Fe-O₃) reoxidiert, so in Form von Eisenoxid enthaltender Schlacke zusammen mit anderen Rückständen im Staub aus dem Ausgang 1b in den Ausgangsabzug 3 ausgebracht und dann, nach Abkühlung auf eine vorgegebene Temperatur im Rotationskühler 15, nach außen transportiert.

In Figur 2 bedeutet die punktierte Kurve ein Beispiel für die Verteilung der Atmosphärentemperatur im Drehofen beim herkömmlichen reduzierenden Verdampfungsprozeß. Wie sich aus dem Vergleich mit dieser herkömmlichen Verteilung augenfällig ergibt, wird die Atmosphärentemperatur im Drehofen bei der vorliegenden Erfindung in der Zone mit reduzierender Atmosphäre, welche.etwa 2/3 der Gesamtlänge des Drehofens vom Eingang 1a des Drehofens bis zum Punkt B überstreicht, auf einem relativ niedrigen Temperaturwert von bis zu 900 ⁰C gehalten, und sie wird im Verlauf von dem erwähnten Punkt B bis zum Punkt C in der Zone mit oxidierender Atmosphäre nahe dem Ausgang 1b rasch auf einen Temperaturwert von mindestens etwa 1200 ⁰C erhöht. Deshalb werden im dem Staub enthaltenes Zinkoxid, Bleioxid und andere Metalloxide in der Zone mit reduzierender Atmosphäre mit relativ niedriger Temperatur, welche sich bis zum oben erwähnten Punkt B erstreckt, nicht reduziert, sondern sie werden in der Zone mit reduzierender Atmosphäre vom Punkt B bis zum Punkt C, wo die Temperatur rasch ansteigt, mit sehr hoher Effizienz reduziert.

Konkrete Mittel zur Erreichung der oben erwähnten Temperaturverteilung der Atmosphäre im Drehofen 1 bei der vorliegenden Erfindung werden später beschrieben. Die Temperatur in der Zone mit oxidierender Atmosphäre nahe dem Ausgang 1b des Drehofens 1 steigt auf über 1200 ⁰C, da Ferrooxid zu Magnetit und Ferrioxid reoxidiert wird und das Reduktionsmittel als Wärmequelle verbrannt wird. Das erhöht die Temperatur in dem Abschnitt der Zone mit reduzierender Atmosphäre, welcher nahe der Zone mit oxidierender Atmosphäre liegt, und beschleunigt so die Reduktion von Zinkoxid/ Bleioxid und anderer Metalloxide in dem Abschnitt der Zone mit reduzierender Atmosphäre, welcher nahe der Zone mit oxidierender Atmosphäre liegt.

Es ist möglich/ effizient so nützliche Metalle, wie Zink, Blei und andere Metalle aus dem Staub mit der Verwendung einer kleineren Menge von körnigem _r kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel und einem Drehofen 1 mit kürzerer Länge zurückzugewinnen als diese von je._her bei der herkömmlichen Methode verwendet wurden, indem man die Atmosphärentemperatur im Drehofen 1 auf einer Temperatur von bis zu 900 ⁰C für die Zone mit reduzierender Atmosphäre, welche etwa 2/3 der Gesamtlänge des Drehofens 1 einnimmt, hält, und indem man die Atmosphärentemperatur rasch auf über 1200 ⁰C in der verbleibenden Zone erhöht, welche etwa 1/3 des Drehofens, wie oben*beschrieben, umfaßt. Außerdem gelangt durch die Erreichung einer hohen Temperatur von mindestens 1200 ⁰C nahe dem Ausgang 1b des Drehofens eine Stauung, falls eine solche an der Innenwand nahe dem Ausgang 1b auftritt, unmittelbar in halbgeschmolzenem Zustand und schmilzt zusammen. Solch eine Stauung wächst deshalb niemals in größerem Maße an.

Figur 3 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung des Abschnitts des Drehofens 1 nahe seinem Ausgang 1b. Gemäß Fig. 3 ist der Brenner 5 horizontal in Richtung auf das Innere des Drehofens 1 im Abschnitt des Ausgangs 1b des Drehofens 1 zur Erhöhung der Temperatur der Zone mit oxidierender Atmosphäre angeordnet. Durch eine Anordnung in einer horizontal beweglichen Lage, wie durch die gestrichelten" Linien gezeigt, ist es möglich, die Position des Punktes C, welcher gemäß Fig. 2 die höchste Temperatur in der Zone mit oxidierender Atmosphäre bedeutet, zu steuern. Wenn eine ungewöhnliche Stauung nahe dem Ausgang 1b auftritt, ist es möglich, eine solche Stauung zu schmelzen und zu beseitigen, indem man den Brenner 5 so verschiebt, daß die Spitze des Brenners 5 an der Stelle der Stauung angeordnet wird.

Um die oben erwähnte Temperaturverteilung der Atmosphäre im Drehofen zu erreichen, wird die Temperatur in Längsrichtung des Drehofens 1 durch Temperaturmeßfühler gemessen, welche an vorgegebenen Positionen T₁, T2, T₃, T, und Tr angeordnet sind, und die Temperatur im · Drehofen 1 wird in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem so gemessenen Temperaturwert und dem vorgegebenen Temperaturstandardwert für die einzelnen vorgeschriebenen Positionen gesteuert. Ein Beispiel für die Mittel zur Steuerung der Temperatur ist nachfolgend beschrieben.

(1) Steuerung in Abhängigkeit vom Druck im Drehofen:

Die Luftmenge, die durch den Ausgang 1b in den Drehofen gelangt, wird durch Einstellung des Druckes im Drehofen mittels öffnung der Druckeinstellklappe (nicht dargestellt), welche im Gebläse 10 angeordnet ist, gesteuert, und so wird die Reoxidation von Ferrooxid in der Zone mit oxidierender Atmosphäre und die Verbrennung des körnigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels als Wärmequelle gesteuert. Genauer gesagt, wird die Temperatur im Drehofen durch Verringerung des Druckes im Drehofen 1 erhöht, und sie wird durch Erhöhung des Druckes im Drehofen 1 verringert.

(2) Steuerung mittels Brenner:

Die Temperatur in der Zone mit oxidierender Atmosphäre und die Position der Maximaltemperatur in der Zone mit oxidierender Atmosphäre werden gesteuert durch die Steuerung der Menge an Brennstofföl und Luft, welche von dem im Ausgangsabzug 3 des Drehofens angeordneten Brenner 5 in den Drehofen eingespritzt werden, und durch Änderung der Position der Spitze des Brenners 5 im Drehofen 1 durch Horizontalbewegung des Brenners 5.

(3) Steuerung der Zufuhrmenge an körnigem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel:

Diese Verfahrensweise umfaßt die Steuerung der in den Drehofen zusammen mit dem Staub einzubringenden Menge an körnigem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel, welches durch Vermischung von Koks und hochreaktiver Kohle mit einem hohen Anteil an verdampfbarer Masse in einem vorgegebenen Verhältnis vorbereitet ist. Mehr im einzelnen wird die Temperatur im Drehofen 1 durch Erhöhung der Menge an eingebrachtem körnigem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel erhöht, und sie wird verringert durch Verringerung der Menge an eingebrachtem körnigem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel.

(4) Steuerung des Mischungsverhältnisses von Koks und Kohle im körnigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel:

Dieses Verfahren umfaßt die Steuerung des Mischungsverhältnisses von Koks und hochreaktiver Kohle mit einem hohen flüchtigen Massegehalt in dem körnigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel, welches in den Drehofen zusammen mit dem Staub eingebracht wird. Die Temperatur im Drehofen 1 wird durch Erhöhung des oben erwähnten Mischungsanteils von Kohle erhöht, und sie wird vermindert durch Verringerung des erwähnten Mischungsanteils an Kohle. So ist es durch Verwendung von Koks und Kohle in einem vorgegebenen Verhältnis als das körnige, kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel möglich, ir; aeeinneter Weise die Temperatur im Drehofen 1 zu steuern und so den Staub effektiv zu reduzieren.

Nunmehr wird die Erfindung näher anhand eines. Beispiels beschrieben.

Beispiel

Durch Granulierung von Staub eines stahlerzeugenden elektrischen Ofens, wobei der Staub die chemische Zusammensetzung gemäß Tabelle 2 hatte, in Partikel einer Größe von etwa 10 mm Durchmesser mittels eines Granulators und durch Trocknung dieser Partikel bei einer Temperatur von 200 ⁰C über etwa 20 min wurden Körner mit einer Festigkeit von etwa 15 kg vorbereitet.

	ZnO	PbO	CdO	SiO₂	CaO	Tabelle	2	MnO	NaO	F	Cl	Na	K	C
	17,5	3,0	0,04	4,5	3,2	(Gew.-%)	2,3	1,3	0,7	4,0	2,2	1,6	1,0
Fe₂O₃					Al₂O₃
43,3					2,6

Als körniges, kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel wurde Koks und Kohle mit den Eigenschaften gemäß Tabelle 3 verwendet.

	Aschen	Tabelle	i 3	Brenn	Partikel-
	gehalt			wert	größe
	(Gew.-%)	Gehalt an	Gehalt an	Kcal/	Durchmes
		flüchtiger	festem	kg	ser
		Masse	Kohlenstoff		(mm)
	11,23	(Gew.-%)	<Gew.-%)	7.200	4 bis 10
	13,88			6.550	bis zu 15
Koks	3,16	85,61
Kohle	44,65	41,47

Der Staub in Form der oben erwähnten Körner und das körnige, kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel wurden in einen Drehofen 1 mit einer Länge von 24 m und einem Gehäuseinnendurchmesser von 3,2 m, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, von dessen Eingang 1a her eingebracht. Der Staub wurde in einer Menge von 5,608 kg/H und das körnige, kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel in einer Menge von 656 kg/H eingebracht. In dem obigen körnigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel waren 425 kg/H an Koks (75,8 kg/t Staub) und 231 kg/H an Kohle (41,2 kg/t Staub) enthalten.

Aus einem Brenner 5, der im Abschnitt des Ausgangs 1b des Drehofens 1 horizontal beweglich in Richtung auf das Innere des Drehofens 1 angeordnet war, wurde Kerosin in einer Menge von 36 kg/t Staub zusammen mit Luft in den Drehofen 1 eingeblasen und verbrannt. Die Temperatur im Drehofen 1 wurde mittels Temperaturmeßfühlern an den Positionen T₁, T-, T₃, T₄ und T₁- entsprechend der Darstellung in Fig. 2 ermittelt und so gesteuert, daß der Temperaturverlauf, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, durch die oben beschriebene Methode erreicht wurde.

Im Ergebnis wurde im Staub enthaltenes Ferrioxid in dem Abschnitt mit relativ niedriger Temperatur, der vom Eingang 1a des Drehofens 1 bis zum Punkt B bei etwa 2/3 der Gesamtlänge des Drehofens 1 reicht, zu Ferrooxid reduziert. Dann -wurden i_n d_em Abschnitt von dem oben erwähnten Punkt B bis zum Punkt C in der Zone mit oxidierender Atmosphäre nahe dem Ausgang 1b, wo die Temperatur rasch ansteigt, Zinkoxid, Bleioxid und andere Metalloxide reduziert, verdampft und vom Staub getrennt. Zink, Blei und andere Metalle, die so vom Staub getrennt worden waren, wurden aus dem Drehofen zusammen mit im Drehofen produzierten Abgasen.ausgebracht und durch die Kammer 7,

das Zyklon 8 und den beutelfilterartigen Staubkollektor 9 rückgewonnen.'

In der Zone mit oxidierender Atmosphäre wurde andererseits Ferrooxid zu Magnetit und Ferrioxid reoxidiert, und nach Erhöhung der Temperatur des Abschnitts der Zone mit reduzierender Atmosphäre, der neben der Zone mit oxidierender Atmosphäre liegt, durch die Hochtemperatur-Oxidationshitze, welche während dieser Reoxidation produziert wurde, wurde es am Ausgang 1b in Form von Eisenoxid-haltiger Schlacke ausgebracht, zusammen mit anderen Rückständen. Die Menge an aufgearbeitetem Staub, welcher Zinkoxid, Bleioxid und andere Metalloxide enthielt, betrug 1,480 kg/H, und die Menge an Schlacke betrug 3,650 kg/H. Die Tabelle 4 zeigt die chemische Zusammensetzung des aufgearbeiteten Staubes, welcher Zinkoxid, Bleioxid und andere Metalloxide enthielt, und die Tabelle 5 gibt die chemische Zusammensetzung der ausgebrachten Schlacke wieder.

Tabelle 4
(Gew.-%)

FeO	Fe-O, 2 3	ZnO	PbO	CdO	F	Cl	Na	K	C
0,08	3,98	51,7	9,1	0,14	0,6	12,0	1,0	0,2	0,9

Tabelle 5
(Gew.-%)

?eO	Fe₂O₃	ZnO	PbO	SiO₂	CaO	Al₂O₃	MnO	MgO	F	Cl	Na	K	C	S	P	Cu
32,5	32,7	2,5	0,5	8,6	4,9	3,4	5,1	2,5	0,7	0,8	2,0	0,2	0,9	0,6	0,17	0,12

Die Menge an festem Kohlenstoff in dem körnigen/ kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel, welches in dem Beispiel verwendet wurde, und der Verbrauch an diesem festen Kohlenstoff für die einzelnen Reduktionsreaktionen sowie als Wärmequelle war folgendermaßen:

(1) Menge an festem Kohlenstoff im körnigen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel:

a) Koks:

Menge der Charge: 425 kg/H

Menge an festem Kohlenstoff:

425 kg/K χ 85,61 = 363,8 kg/H

wobei der Prozentsatz von 85,61 % in der Gleichung den Gehalt an festem Kohlenstoff in Koks bedeutet.

b) Kohle:

Menge der Charge: 231 kg/H

Menge an festem Kohlenstoff:

231 kg/H χ 41,47 % = 95,8 kg/H,

wobei der Prozentsatz von 41,47 % in der Gleichung den Gehalt an festem Kohlenstoff in Kohle bezeichnet.

c) Gesamtmenge an festem Kohlenstoff: 459,6 kg/H

(2) Verbrauch an festem Kohlenstoff:

a) Mengenverbrauch zur Reduktion von

Ferrioxid: . 80,1 kg/H

b) Mengenverbrauch zur Reduktion von

Zinkoxid: 14 0,6 kg/H

c) Mengenverbrauch zur Reduktion von

Bleioxid: 7,8 kg/H

d) Mengenverbrauch zur Reduktion von Cadmiumoxid:

e) Mengenverbrauch als Wärmequelle:

0,2 kg/H 230,9 kg/H

Die Tabelle 6 zeigt den Verbrauch an körnigem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel pro t Staub und die Menge von verarbeitetem Staub pro Tag und pro m³ an effektivem Volumen des Drehofens bei der Methode nach der Erfindung und bei der herkömmlichen Methode.

Tabelle 6

!	S/erfahren nach ler Erfindung	Verbrauch an körnigem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel (kg/t)	Kohle	Gesamt	Menge an verarbei tetem Staub (t/Tag . m³)
lerkömmliches /erfahren	Koks	41,2	117,0	0,518
75,8	-	250 bis 300	0,400
250 bis 300

Nach der erfindungsgemäßen Methode, wie oben beschrieben, ist es möglich, effizient so nützliche Metalle, wie Zink, Blei und andere Metalle aus einem Staub, der während des Reinigungsprozesses in einem metallreinigenden Hüttenofen produziert wird, zurückzugewinnen, und zwar unter Verwendung von körnigem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel in einer Menge von weniger als der Hälfte gegenüber der beim herkömmlichen Verfahren benötigten Menge. Da außerdem die Menge an aufgearbeitetem Staub pro Tag und pro m³ Drehofeninhalt auf das etwa 1,3-fache gegenüber der bei der herkömmlichen Methode verarbeiteten Menge verbessert wurde,

kann der Drehofen eine kleinere Kapazität haben, was geringere laufende und Installationskosten gegenüber denen bei der herkömmlichen Methode erfordert, so daß sich industrielle Vorteile ergeben.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Rückgewinnung nützlicher Metalle aus einem Staub, der von einem metallreinigenden Hütten ofen ausgebracht wurde, mit folgenden Verfahrensschritten: in einen Drehofen wird von dessen Eingang her ein prinzipiell Ferrioxid (Fe₂O-.), Zinkoxid (ZnO) und Bleioxid (PbO) enthaltender Staub, welcher von einem metallreinigenden Hüttenofen ausgebracht wurde, zusammen mit einem körnigen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel eingebracht;

der Staub und das Reduktionsmittel werden in Richtung auf den Ausgang des Drehofens bewegt;

das Innere des Drehofens enthält eine Zone mit reduzierender Atmosphäre, welche den größeren Teil einschließlich der Eingangssektion umfaßt, und eine Zone mit oxidierender Atmosphäre, welche die Ausgangssektion einschließt, wobei die Temperatur der Zone mit oxidierender Atmosphäre durch mindestens einen Brenner erhöht wird, welcher horizontal in Richtung auf das Innere des Drehofens an der Ausgangssektion angeordnet ist; Zinkoxid und Bleioxid in dem Staub werden unter Reduktion verdampft, und zwar mittels des Reduktionsmittels in der Zone mit reduzierender Atmosphäre im Drehofen, um Zink und Blei aus dem Staub abzuscheiden; derart abgeschiedenes Zink und Blei werden aus dem Drehofen ausgebracht, zusammen mit in dem Drehofen produzierten Abgasen, und Zink und Blei werden wieder gewonnen; gekennzeichnet durch folgende weitere Verfahrensschritte:

das körnige, kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel wird in den Drehofen (1) in einer Gesamtmenge eingebracht, die sich ergibt aus einerMenge, welche notwendig ist zur Reduzierung von in dem Staub enthaltenem Ferrioxid (Fe.,0,) zu Ferrooxid (FeO), einerMenge, die notwendig ist, zur Reduktion von in dem Staub enthaltenem Zinkoxid und Bleioxid, und einer Menge, die notwendig ist als Wärmequelle für die jeweiligen Reduktionen;

dabei wird in dem Staub enthaltenes Ferrioxid (Fe₂O-.) in der Zone mit reduzierender Atmosphäre zu Ferrooxid (FeO) reduziert;

in der Zone mit oxidierender Atmosphäre wird Ferrooxid (FeO) zu Magnetit (Fe₃O₄) und Ferrioxid reoxidiert;

dabei wird durch Verbrennung des Reduktionsmittels als Wärmequelle in der Zone mit oxidierender Atmosphäre die Temperatur in dem Abschnitt der Zone mit reduzierender Atmosphäre, welcher der Zone mit oxidierender Atmosphäre benachbart ist, erhöht, wodurch die Reduktion von Zinkoxid und Bleioxid in dem genannten Abschnitt der Zone mit reduzierender Atmosphäre, welcher der Zone mit oxidierender Atmosphäre benachbart ist, beschleunigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Verfahrensschritt:

der zumindest eine Brenner (5) ist horizontal beweglich, wodurch er eine Steuerung der Stelle mit der höchsten Temperatur in der Zone mit oxidierender Atmosphäre ermöglicht.