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Verfahren zur Aufarbeitung zinkhaltiger Pyrite Zur Aufarbeitung zinkhaltiger
Pyrite sind verschiedene Verfahren bekannt. Ein solch bekanntes Verfahren, das sogenannte
»Stürzelberger«-Verfahren, besteht im wesentlichen darin, den normalen Kiesabbrand
mit dem ganzen Gehalt an Gangart und Zink zwar in einem einzigen Ofen, aber einem
zweistufigen Verfahren bei verschiedenen Temperaturhöhen in einer ersten Verfahrensstufe
zu entzinken und den Abbrand in einer anschließenden Verfahrensstufe zu flüssigem
Roheisen aufzuarbeiten. Dieses Verfahren ergibt ein recht gutes Zinkausbringen von
80 bis 85 % und ein gutes Roheisen, hat aber den Nachteil, daß es infolge der zu
seiner Durchführung notwendigen hohen Temperaturen und des starken Angriffes des
flüssigen Roheisens auf die Ausmauerung des Ofens sehr teuer ist. Eine Gewinnung
von nichtgeschmolzenem Schwammeisen ist nach diesem Verfahren nicht möglich, weil
das erzeugte Eisen zu sehr durch die Gangart verunreinigt wäre.
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Ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin, aus dem unabgerösteten
Pyrit zunächst den Hauptteil des Zinksulfides durch Flotation abzutrennen. Dabei
wird das Zinksulfid aufschwimmen gelassen und der Pyrit zusammen mit der Gangart,
hauptsächlich Kieselsäure, gedrückt. Auf diese Weise ist es möglich, einen Abbrand
zu erzeugen, der genügend zinkarm ist, um an die Eisenhütten abgesetzt zu werden.
Eine direkte Verarbeitung zu Schwammeisen ist aber auch mit diesem Produkt nicht
möglich, weil sein Gehalt an Gangart, vor allem Kieselsäure, zu hoch ist. Ein weiteres
bekanntes Verfahren, das zwar nicht für die Aufarbeitung von zinkhaltigen Pyritabbränden
angewendet wird, aber theoretisch dafür anwendbar zu sein scheint, ist das sogenannte
Wälzverfahren. Es besteht im wesentlichen darin, zink- und kohlenstoffhaltige Räumaschen
einem Drehrohrofen aufzugeben, in dem das Zink verflüchtigt wird, wobei gleichzeitig
Eisenhippen gebildet werden. Dieses Verfahren ist aber praktisch nur als Zinkgewinnungsverfahren
und nicht zur gleichzeitigen Gewinnung von Eisen bestimmt und anwendbar, weil das
erzeugte Eisen einen zu hohen Gehalt an Verunreinigungen, vor allem Silikaten, haben
würde.
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Andererseits ist ein Verfahren zur Herstellung von Schwammeisen aus
feinkörnigen Pyritabbränden bekannt (deutsche Auslegeschrift 1101465), das im wesentlichen
darin besteht, die Abbrände zunächst in einer Kugelmühle auf den zur Bildung von
Formkörpern erforderlichen Feinheitsgrad, z. B.
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40 Maschen/em2, aufzumahlen und unter Befeuchtung durch einen Abrollvorgang
zu kugeligen Formkörpern (»Pellets«) zu verformen, welche anschließend getrocknet
und gegebenenfalls hartgebrannt werden. Die getrockneten bzw. hartgebrannten Pellets
werden anschließend zusammen mit einem festen Brennstoff, z. B. Feinkohle und gegebenenfalls
weiteren Zuschlägen, die den Schwefel des Brennstoffes binden, einem Drehrohrofen
aufgegeben, in dem sie bei Temperaturen unterhalb des Erweichungspunktes der Charge
durch den gemischten festen Brennstoff bzw. das aus ihm entwickelte CO zu Schwammeisen
reduziert werden.
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Der Einsatz zinkhaltiger Pyritabbrände ist allerdings in diesem Zusammenhang
nicht vorgesehen. Dagegen ist es in anderem Zusammenhang bekannt (deutsche Auslegeschrift
1069 167), Erze und Abfallstoffe, die neben Eisen verflüchtigungsfähige Metalle,
wie Zink und Blei enthalten, im Hochofen zu Roheisen einzuschmelzen und den anfallenden
Lichtstaub, der neben Eisen die verflüchtigungsfähigen Metalle enthält, zusammen
mit heißen Abbränden im Drehrohrofen reduzierend so zu behandeln, daß dabei das
Eisen in Form von Luppen anfällt und. die verflüchtigungsfähigen Metalle aus den
Abgasen des Drehrohrofens gewonnen werden. Dieses bekannte Verfahren betrifft also
weder eine Aufarbeitung zinkhaltiger feinkörniger Abbrände noch ein trockenes Reduktionsverfahren
zur Herstellung von Schwammeisen.
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Es wurde nun gefunden, daß ein bestimmtes Reduktionsverfahren, das
einer Kombination der beiden letztgenannten Verfahren ähnlich ist, in Kombination
mit einer neuartigen Flotationsmethode gestattet, zinkhaltige Pyrite mit geringerem
Aufwand als bisher notwendig, nicht nur auf Zink, sondern
auch auf
ein sehr reines Schwammeisen aufzuarbeiten. Es besteht im wesentlichen darin, die
zinkhaltigen Pyrite zunächst einer besonderen Flotation zu unterwerfen. Dabei wird
nicht, wie bisher üblich, der Pyrit zusammen mit der Gangart gedrückt, sondern aufschwimmen
gelassen. Dies wird erfindungsgemäß durch Anwendung eines schwachen Sammlers, wie
z. B. K-Äthyl-Xanthat,-in neutraler bis schwachsaurer Trübe erreicht. Der bevorzugte
pH-Bereich beträgt 5 bis 6,5. Die Gangart,- vor-allem die Kieselsäure, wird dabei
zusammen mit dem Hauptteil des Zinksulfides gedrückt, während der Rest des Zinksulfides,
und zwar im allgemeinen 10% des Zinksulfidvorlaufes, zusammen-mit- dem Pyrit -aufschwimmt.
Aus dem Bodenprodukt kann anschließend das Zinksulfid in angereicherter Form, z.
B. mit Hilfe stärkerer :Sammler, wie z. B#-K-Amyl-Xanthat oder K-Heptyl-Xanthat
unter Aktivierung, z. B. mit Kupfersulfat, aufschwimmen gelassen werden. Das so
-als Kopfprodukt - erhaltene Vorkonzentrat mit einem Zinkgehalt von 45% Zn wird
anschließend in ebenfalls bekannter Weise. weiterverarbeitet.
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Der aufgeschwommene Pyrit ist in bezug auf Gangart sehr rein "und
enthält maximal 21/o SiO2, allerdings mehr Zn; als ein Pyrit der aus dem gleichen
Erz nach bekannten Flotationsverfahren, d. h. unter Aufschwimmen des Zinks -und
Drücken des. Pyrits zusammen mit der Gangart, erhalten wird. Dieses Pyritkonzentrat-
wird hierauf in an sich bekannter Weise abgeröstet, wobei das Zink praktisch vollständig
in den Abbrand geht.
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Aus dem erhaltenen Abbrand des Pyritkonzentrates, der noch den gesamten
Rest des Zinkvorlaufes enthält, welcher nicht durch die vorherige Flotation abgetrennt
worden ist, werden hierauf in an sich bekannter Weise durch einen Abrollvorgang,
z. B. auf einem Granulierteller oder in einer Granuliertrommel, Pellets hergestellt
und hartgebrannt. Diese hartgebrannten Pellets werden zusammen mit gesondert beigemischtem
festem kohlenstoffhaltigem Reduk tionsmittel einem Drehrohrofen aufgegeben, in dem
sie durch aus dem Kohlenstoffgehalt der Beschickung gebildetes CO zu Schwammeisen
reduziert werden. Der äußerst niedrige Gehalt der Pellets an Gangart ermöglicht
nicht nur die Herstellung eines sehr reinen Schwammeisens, sondern auch die Einhaltung
einer verhältnismäßig niedrigen Reduktionstemperatur bei ausreichender Reduktionsgeschwindigkeit.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß trotz der verhältnismäßig großen Korngröße
der eingesetzten Pellets von vorzugsweise 12 bis 15 mm ihr Zinkgehalt während der
Reduktion nicht nur reduziert wird, sondern praktisch vollständig abdestilliert.
Demnach ist es möglich, den in der ersten Flotationsstufe nicht abgetrennten Anteil
des Zinkgehaltes abzudestillieren, und zwar gleichzeitig mit der Reduktion des Pyritabbrandes
zu Schwammeisen und aus den Ofenabgasen in an sich bekannter Weise, z. B. durch
Elektrofilter, abzuscheiden. Ausführungsbeispiel Verarbeitet wurde ein Pyrit der
Zusammensetzung 32,8% Fe, 43% S, 10,64% Zn und 6,64% Si02. Es wurde in einer Kugelmühle
auf eine Feinheit von 100%<60 #t aufgemahlen und anschließend in einer wäßrigen
Aufschlämmung bei einer Trübedichte von 300 g Feststoff im Liter flotiert. Der pH-Wert
der Trübe wurde mit Hilfe von Schwefelsäure auf 6,5 eingestellt. Als Sammler wurde
K-Äthyl-Xanthat in einer Menge von 300 g je Tonne Erz verwendet. Je Tonne Erz fielen
673 kg Kopfprodukt der Zusammensetzung 44,35% Fe, 51,71/o S, 1,8% Zn und 0,80 %
Si02 an. Das in einer Menge von 327 kg je Tonne Erz anfallende Bodenprodukt hatte
die Zusammensetzung 9,2% Fe, 25,10% S, 28,8% Zn und 18,55 % Sioz. Demnach waren
etwas mehr als 10 % des Zinksulfidvorlaufes in das Kopfprodukt gegangen.
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Nach Abtrennung des Kopfproduktes wurde die bodenprodukthaltige Trübe
ohne weitere Eindickung mit 400 g CuS04/t Erz und 250 g K-Amyl-Xanthat/t Erz versetzt
und weiter flotiert. Nach einer weiteren Reinigungsstufe wurde-ein Zinkblendekönzenfrat
der Zusammensetzung 55,4% -Zn, 34,4% S und 1,83% Si02 in einer Menge von 163 kg
erhalten. Der Rest des Zinksulfidvorlaufes verteilt sich zu. etwa 901/o auf ein
Mittelprodukt, das in das Verfahren zurück= geführt wird und zu etwa 10% auf Abgänge,
die verworfen werden. Bezogen auf den gesamten Zinkvorlauf gehen demnach 0,34% auf
die Halde.
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- Das erste Kopfprodukt mit einem Eisengehalt von 44,25% und einem
Zinkgehalt von 1,8% wurde auf einen Restschwefelgehalt von 1,2% abgeröstet. Aus
dem Abbrand wurden kugelförmige Granalien von 12 bis 15 mm Durchmesser auf einen
Granulierteller hergestellt und- auf einer Brennmaschine hartgebrannt. Die hartgebrannten
Granalien wurden mit 30 % ihres Gewichtes Kohlenstaub vermischt und einem Drehrohrofen
aufgegeben. Zur Bindung des Schwefelgehaltes der Kohle wurden 0,05 kg Dolomit je
Kilogramm Pellets zugesetzt. Im Drehrohrofen wurden die im wesentlichen aus Fe203
bestehenden Pellets durch CO, das durch eingeführte Luft aus dem Kohlenstoffgehalt
der Beschickung gebildet wurde; zu Schwammeisen, dessen Gesamteisengehalt 94 % und
dessen Gehalt an metallischem Eisen 88 % betrug, reduziert. Aus den Abgasen des
Drehrohrofens wurde mit Hilfe eines Heißzyklons und einer nachgeschalteten elektrostatischen
Gasreinigungsanlage pro Tonne aufgegebener Pellets 51 kg Zinkstaub mit einem Gehalt
von 48,5% Zn niedergeschlagen. Aus dem Staub wurden in bekannter Weise (Muffelofen)
44 kg metallisches Zink gewonnen.