DE1205503B

DE1205503B - Verfahren zur Gewinnung von Schwefel und Eisensulfid aus Pyrit oder Pyritkonzentraten

Info

Publication number: DE1205503B
Application number: DEO7653A
Authority: DE
Inventors: Petri Baldur Bryk; Jorma Bruno Honkasalo
Original assignee: OSAKEYHTIOE OUTOKUMPU
Current assignee: OSAKEYHTIOE OUTOKUMPU
Priority date: 1959-10-01
Filing date: 1960-09-28
Publication date: 1965-11-25
Also published as: US3306708A; NL256368A; ES261310A1; NL136385C; BE595597A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

COIb

Deutsche Kl.: 12 i-17/06

1205 503
O 7653IV a/12 i 28. September 1960 25. November 1965

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Schwefel und Eisensulfid aus Pyrit oder Pyritkonzentraten, bei dem die Wärmebehandlung des Rohmaterials im Rüge in einem Gleichstrom mit nicht oxydierendem Heizgas erfolgt.

Um den Schwefel, wie es aus wirtschaftlichen Gründen, z. B. im Hinblick auf Lagerhaltung und Transport, wünschenswert ist, möglichst als Elementarschwefel zu gewinnen, beinhalten die bisher bekannten Verfahren eine Wärmebehandlung des Pyrits bei Temperaturen, bei denen Pyrit gemäß der Formel

FeS₂ = FeS + S

zersetzt wird. Das verbleibende Eisensulfid wird dann abgeröstet, um noch Schwefel in Form von SO₂ zu gewinnen.

Neben dem wegen der geringen thermischen Leitfähigkeit des Pyrits sehr wenig ertragreichen und durch hohen Brennstoffverbrauch gekennzeichneten Muffel- oder Schmelztiegelverfahren ist ein Gewinnungsverfahren bekanntgeworden, bei dem feinkörniges, schwefelhaltiges Gut im Fluge in einem aufwärts gerichteten Gleichstrom mit sauerstofffreiem

Verfahren zur Gewinnung von Schwefel und Eisensulfid aus Pyrit oder Pyritkonzentraten

Anmelder:

Osakeyhtiö Outokumpu, Helsinki Vertreter:

Dr. O. Loesenbeck, Patentanwalt, Bielefeld, Herforder Str. 17

Als Erfinder benannt:

Petri Baidur Bryk,

Jorma Bruno Honkasalo, Helsinki

Beanspruchte Priorität:

Finnland vom I.Oktober 1959(1584)

nung des geschmolzenen Eisensulfids von dem den gewonnenen Schwefel enthaltenden Gasstrom durch eine Änderung der Strömungsrichtung am Boden des Gas bis zur vorstehend genannten Zersetzung des 25 Schachtes erfolgt.
Pyrits erhitzt wird. Mit diesem Verfahren kann je- Durch die abwärts gerichtete Strömung, in der die

doch das Eisensulfid nicht in geschmolzenem Zustand feinverteilten Partikeln in etwa die gleiche Geschwingewonnen werden, da bei Anwendung entsprechend digkeit haben, durch den guten Wärmeaustausch in hoher Temperaturen in dem aufwärts gerichteten dem Strom und durch die hohe, das Rohmaterial Strom zuerst schmelzende und schneller fliegende 30 sofort in den Schmelzzustand bringende Temperatur Partikeln schwere Sinterungen und Klumpenbildun- des Heizgases sind Sinterungserscheinungen und gen hervorrufen würden und auch eine Abscheidung Klumpenbildungen wirksam vermieden und eine kondes flüssigen Eisensulfids kaum möglich ist. tinuierliche, hohe Ausbringung gewährleistet.

Dies ist ein wesentlicher Nachteil, da einerseits der Durch die abwärts gerichtete Strömung läßt sich

zu verarbeitende Pyrit bzw. das Pyritkonzentrat meist 35 eine sehr einfache Trennung der geschmolzenen Parin Form von feinen Partikelchen vorliegt und dann tikel und des den Elementarschwefel enthaltenden nach der geschilderten Schwefelaustreibung auch das Gases erreichen, indem man die Strömungsrichtung

Eisensulfid und nach dem Abrösten auch das Eisenoxyd noch die Partikelform haben, andererseits aber für die Weiterverarbeitung des Eisensulfids und Eisenoxyds eine grobstückige Struktur sehr viel vorteilhafter ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem ein Teil des Schwe-

am Schachtboden z. B. um 90° umlenkt, so daß sich am Schachtboden die Schmelze sammelt.

Zur Durchführung des neuen Verfahrens eignen sich die von anderen Verfahren her im Prinzip bekannten Öfen mit senkrechtem Schacht und waagerechtem Kanal am unteren Schachtende.

Durch tangentiale Zuführung des Rohmaterials

fels als Elementarschwefel und das Eisensulfid in 45 oder des Heizgases in den oberen Teil des Schachtes geschmolzenem Zustand gewonnen wird. läßt sich die feine Verteilung der Partikeln erreichen. Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht dar- Die Gase werden durch Gasreiniger und Wärmein, daß man einen Strom von feinverteiltem Roh- rückgewinnungsanlagen zu einer Schwefelgewinnungsmaterial und nicht oxydierendem Heizgas in einem anlage geführt, in der der Elementarschwefel kon-Schacht abwärts laufen läßt und das Heizgas dabei 50 densiert und abgeschieden wird,
eine über dem Schmelzpunkt des entstehenden Eisen- Die am Boden des Ofens gesammelte Eisensulfidsulfids liegende Temperatur aufweist, wobei die Tren- schmelze, auf der eine Schlackenschicht schwimmt,

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deren Viskosität gegebenenfalls durch Flußmittelzusätze gesteigert werden kann, wird abgestochen und kann dann sehr leicht durch die üblichen Methoden, wie Granulieren oder Formgießen, in die für die Weiterverarbeitung optimale Form gebracht werden. Es ist bekannt, daß die modernen Röstanlagen, z.B. Fließbettöfen, eine sehr viel höhere Leistung bei grobkörnigem Eisensulfid als bei Eisensulfid in Partikelform haben. Auch die Verwendung des Röstproduktes als Eisenerz ist in grobkörniger Form sehr viel günstiger, da die Leistung der aufbereitenden Sinteranlagen durch ein Röstprodukt in Partikelform sehr beeinträchtigt wird.

Da das Eisensulfid bzw. Eisenoxyd bei der Pyritverarbeitung einen beachtlichen Wertfaktor darstellt, bringt die durch das neue Verfahren geschaffene Möglichkeit, aus Pyritpartikeln grobkörniges Eisenerz zu erhalten, einen beträchtlichen Fortschritt.

Hervorzuheben ist ferner, daß durch die Anwendung der hohen Temperaturen im Vergleich zu den bisherigen Verfahren mehr Schwefel in elementarer Form gewonnen wird. Bekanntlich wird die theoretische Formel FeS₂ = FeS+S um so genauer erfüllt, je höher die Temperatur ist. Bei den bislang üblichen niedrigeren Temperaturen enthielt das Eisensulfid mehr Schwefel, als der Formel FeS entspricht. Bei dem neuen Verfahren wird etwa die Hälfte des in dem Pyrit enthaltenen Schwefels als Elementarschwefel gewonnen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß dank der hohen Temperaturen einige für die nachfolgende Verwendung als Eisenerz schädliche Metallsulfide aus dem Rohmaterial ausgeschieden werden. So verdampfen z. B. die Sulfide auf der Basis As, Pb, Zn bei Temperaturen von 1000 bis 1200° C.

Es ist für das vorliegende Verfahren wichtig, daß das Erhitzen des Rohmaterials ohne nennenswerte Oxydation des Eisens oder des Schwefels erfolgt. Die Verbrennungsluft und der Brennstoff müssen also miteinander reagieren und den Sauerstoff im entstehenden Heizgas verbrauchen, ehe das Rohmaterial in das Heizgas gelangt oder zumindest ehe das Heizgas die Entzündungstemperatur des Schwefels erreicht. In Weiterentwicklung des Verfahrens wurde gefunden, daß die Oxydation, auch wenn sich noch etwas Sauerstoff im Heizgas befindet, durch Befeuchten der Oberfläche der Rohmaterialpartikeln verhindert werden kann. Ein Wassergehalt des Rohmaterials von etwa 0,1 bis 0,5% hat sich als ausreichend erwiesen. Zu Beginn der Erhitzung erfordern die Verdampfung des Wassers und die Beseitigung der Dampfschicht um die Partikeln eine gewisse Zeit, in der die Partikeln vor Oxydation geschützt sind und in der sich der Sauerstoff im Heizgas verbrauchen kann.

Ein weiterer sehr wesentlicher Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß es die Möglichkeit bietet, nicht nur durch die thermische Zersetzung des Pyrits, sondern darüber hinaus auch noch aus dem entstehenden Eisensulfid Schwefel in elementarer Form zu gewinnen.

Erfindungsgemäß wird ein Wasserstoff enthaltender Brennstoff, z. B. öl, verwendet, so daß das Heizgas eine ausreichende Menge Wasserdampf enthält. Bekanntlich reagiert H₂O mit FeS nach der Formel

FeS + H₂O = FeO + H₂S

Das Gleichgewicht dieser Reaktion rückt bekanntlich mit steigender Temperatur nach rechts, und dank der für das neue Verfahren kennzeichnenden hohen Temperatur hat hier im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren die Bildung von H₂S eine erhebliche praktische Bedeutung. Aus dem H₂S kann in einfacher Weise nach bekannten Methoden Elementarschwefel gewonnen werden, beispielsweise durch Zuführen von Sauerstoff oder von Schwefeldioxyd, ίο das beim Rösten des Eisensulfids gewonnen wird, nach den Reaktionsformeln

oder

6H₂S+ 3O₂= 6H₂O+ 3S₂

4H₂S + 2SO₂ = 4H₂O + 3S₂

Die Ausnutzung der letztgenannten Reaktion bedeutet, daß nicht nur aus dem Eisensulfid, sondern auch noch aus dem zugeführten SO₂ Schwefel in elementarer Form gewonnen wird. Praktische Versuche haben ergeben, daß der zur Ausnutzung dieser Reaktion erforderliche SO₂-Gehalt des Gases durch entsprechende Einstellung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses in der Heizzone erzeugt werden kann, so daß sich die Verwendung eines gesonderten SO₂-Erzeugers erübrigt.

Reagiert Wasserdampf mit Eisensulfid, so entsteht gemäß der vorstehend genannten Formel Eisenoxyd. Das Eisenoxyd löst sich wieder in dem Eisensulfid auf und setzt in vorteilhafter Weise dessen Schmelzpunkt herab. Reines FeS hat seinen Schmelzpunkt bei 1189⁰C. Durch den Zusatz von FeO wird der Schmelzpunkt auf 94O⁰C (Eutecticum) herabgesetzt.

Beispiel

Der Schmelzversuch wurde in einem Ofen mit senkrechtem Schacht von 1,2 m Durchmesser und 5,2 m Höhe durchgeführt. Der waagerechte Settierteil am Schachtende hatte eine Länge von 5,2 m, einen Durchzug von 1,2 m und eine Höhe von etwa 1 m. Das verwendete Pyritkonzentrat enthielt 46,2% Fe und 52,5 % S. Als Brennstoff wurde Heizöl verwendet. Das Verhältnis Luft zu Öl betrug 11 m³ Luft pro 1 kg Öl. Der Ofen wurde während der sich über mehrere Wochen erstreckenden Versuchszeit mit 1000 kg/Std. Konzentrat gespeist. Der Heizölverbrauch betrug 207 kg/Std., der Luftverbrauch 2288 m³/Std. Dem Ofen wurden im Durchschnitt pro Stunde 695 kg FeS, 55 kg Schlacke und 2530 m³ Gase entnommen. Letztere enthielten 20 kg Kaminstaub. Die Gase verließen den Ofen mit einer Temperatur von 125O⁰C und wurden nach Abkühlung und Staubbeseitigung durch einen herkömmlichen Katalysator geleitet, um den noch in Verbindungen vorliegenden Teil des gasförmigen Schwefels freizusetzen. Die Abscheidung des Elementarschwefels aus dem Gas erfolgte zunächst in einem Kühler von Dampfkesselbauart, dann in einem Elektrofilter.

Bei diesem Versuch verblieben etwa 40% des Schwefels im Eisensulfid, etwa 60% des Schwefels befand sich in den Ofengasen. Es wurden 248 kg/Std. Elementarschwefel gewonnen.

Erwähnt sei, daß 33% des in dem Rohmaterial enthaltenen Zinks im Eisensulfid verblieb. Ferner enthielt das Eisensulfid nur 3 % des in den Ofen eingeführten Arsens.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Schwefel und Eisensulfid aus Pyrit oder Pyritkonzentraten, bei dem die Wärmebehandlung des Rohmaterials im Fluge in einem Gleichstrom mit nicht oxydierendem Heizgas erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom von fern verteiltem Rohmaterial und nicht oxydierendem Heizgas in einem Schacht abwärts verläuft und das Heizgas dabei eine über dem Schmelzpunkt des entstehenden Eisensulfids liegende Temperatur aufweist, wobei die Trennung des geschmolzenen Eisensulfids von dem den gewonnenen Schwefel enthaltenden Gasstrom durch eine Änderung der Strömungsrichtung am Boden des Schachtes erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des nicht oxydierenden Heizgases so eingestellt wird, daß es beim Austritt aus dem Ofen eine Temperatur von 1250° C aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizgas durch Verbrennen wasserstoffhaltiger Brennstoffe gewonnen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohmaterial in den Heizgasstrom eingeführt wird, während dieser noch Sauerstoff enthält, wobei durch Befeuchten der Rohmaterialpartikeln verhindert wird, daß diese die Entzündungstemperatur des Schwefels erreichen, bevor durch die Verbrennungsreaktionen im Heizgas der gesamte Sauerstoff verbraucht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 583 380, 966 831;
USA.-Patentschrift Nr. 2506 557.