DE1433325A1

DE1433325A1 - Verfahren zur Reduktion von nickelhaltigem,lateritischem Erz

Info

Publication number: DE1433325A1
Application number: DE19641433325
Authority: DE
Inventors: Brubaker Philip Earl; O'neill Charles Edward; Queneau Paul Etienne
Original assignee: International Nickel Co Inc
Current assignee: Huntington Alloys Corp
Priority date: 1963-12-30
Filing date: 1964-12-04
Publication date: 1972-03-30
Also published as: US3272616A; NO116644B; FR1427041A; DOP1964001145A; SE320509B; BE657256A; GB1032549A

Description

lateritischem Erz

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion von nickelhaltigem, lateritischem Erz durch Erhitzen in einer Reduktionszone, um eine teilweise Reduktion des Erzes zu erzielen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist besonders geeignet zur Behandlung von Oxyderzen, die auf der ganzen Welt in solchen Gegenden gefunden werden, die arm an festen Brennstoffen sind. Auf Trockenbasis berechnet, enthalten derartige Erze im wesent· liehen weniger als 5 Gew.# Nickel und nicht mehr als ungefähr 50 Gew.% Eisen. Diese Erze enthalten also etwa 10 bis unge-

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fähr 4o % Eisen und demnach ca. 5 bis JO mal soviel Eisen als Nickel, bezogen auf das Gewicht. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Behandlung von lateritischen Erzen geeignet, die Eisen und Nickel in einem Verhältnis von weniger als ungefähr ^O zu 1 enthalten«,

Bisher wurden in der industriellen Pyrometallurgie Nickel enthaltende lateritische Erze durch Blasofen-, Krupp-Renn- und Elektroschmelzverfahren zur Gewinnung von Nickel behandelt. Diese Verfahren benötigten jedoch die Verwendung eines festen Brennstoffes» Verfahren, die mit Kohle oder Koks arbeiten, erfordern überschüssige Mengen an Brennstoff, damit die notwendigen reduzierenden Bedingungen gewährleistet sind. Als Ergebnis besitzt das Produkt einen hohen Eisen- und einen unerwünscht niedrigen Nickelgehalt.

Es ist auch ein Verfahren zur Reduktion von Metalloxyden, insbesondere Eisenerzen, im Drehrohrofen im luftverdünnten Raum bekannt, bei dem flüssige, heiße Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel Rohöl, als Reduktionsmittel in oder auf das Gut geleitet werden, wobei durch Einleiten des Brennstoffs und der Verbrennungsluft in die Vorwärm- und Röstzone des luftdicht abgeschlossenen Ofens unter der saugenden Wirkung der Flamme in der Reduktions- und Kühlzone ein luftverdünnter Raum erzielt wird, während das flüssige Reduktionsmittel für sich in die Reduktionszone eingeführt wird. Bei diesem Verfahren geht man davon aus, den durch das Chatelier-Braun-Prinzip gegebenen Vorteil auszunutzen, indem man unter Unterdruck

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reduziert, woraus sich ergibt, daß alle erzeugten, gasförmigen reduzierenden Bestandteile schnell abgezogen werden und damit keine stark reduzierende Atmosphäre geschaffen werden kann.

Ferner ist aus der US-Patentschrift 3 0J50 201 ein Verfahren zur Gewinnung von an Nickel reichem Ferronickel aus Nickeloxyderzen bekannt, die geringe Mengen an Nickel und größere Mengen an Eisen enthalten, wobei das Erz im festen Zustand bei hoher Temperatur reduziert wird, nämlich bei einer Temperatur nahe, jedoch noch unter dem Punkt des beginnenden Schmelzens des Erzes, an dem das Erz im wesentlichen agglomeriert, und zwar unter einer selektiv reduzierenden Atmosphäre, um im wesentlichen den gesamten Nickel und einen kontrollierten Anteil an Eisen zu reduzieren, der sich auf weniger als 50 % des gesamten im Erz enthaltenen Eisens beläuft, wonach das reduzierte Erz mit noch hoher Temperatur zur Ausbildung einer Nickel-Eisenschmelze geschmolzen wird. Nach dem Entfernen der auf der Schmelze schwimmenden Schlacke wird auf die Schmelze unter Rühren Sauerstoff aufgeblasen. Bei diesem Verfahren wird die reduzierende Atmosphäre außerhalb der Reduktionszone erzeugt und es ist eine sehr sorgfältige Steuerung der Eisenmenge erforderlich, die reduziert werden soll. Ferner ist eine gewisse Verweilzeit des Erzes in der Reduktionszone erforderlich, damit der gesamte Nickel reduziert wird.

Die Erfindung bezweckt ein verbessertes Verfahren zu schaffen, das die Gewinnung von Nickel aus nickelhaltigem, lateritischem Erz in wirtschaftlicher Weise sowohl hinsichtlich der Produk-

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tionsleistung, der Einfachheit des Verfahrensablauf als auch der Produktionskosten gestattet.

Dies wird gemäß, der Erfindung dadurch erreicht, daß aus dem Erz ein Mischbett gebildet wird, welches aus einer Vorerhitzungszone in eine Reduktionszone geleitet wird, wo es mit flüssigem Kohlenwasserstoff gemischt wird, wobei die Temperatur des Bettes in der Reduktionszone zwischen 815⁰C und unterhalb der Temperatur liegt, bei der das Schmelzen beginnt, und die Bedingungen der Reduktionszone derart gesteuert werden, daß eine stark reduzierende Atmosphäre innerhalb des Bettes gebildet wird.

Auf diese Weise wird ein verbessertes Verfahren zur Konzentrierung und Gewinnung von Nickel, das in einem lateritischen Erz neben Eisen enthalten ist, durch Reduktionsbehandlung unter gesteuerten Atmosphären- und Temperaturbedingungen geschaffen, wobei durch die Zumischung eines flüssigen Kohlenwasserstoffs zu dem Erz wenigstens ein wesentlicher Teil des Nickels und ein geregelter Anteil des Eisengehaltes, d.h. weniger als 5Q# des Erzes, zum metallischen Zustand reduziert werden. Aus kinetischen Gründen,und um die Schlackenverluste herabzusetzen, wird so ungefähr ein Teil' in dem Erz enthaltenen Eisens ge-

des
wohnlich auf jeden Teilvin dem Erz enthaltenen Nickels reduziert. Das reduzierte Erz kann geschmolzen werden, um eine Phasentrennung zu bewirken und um ein Produkt zu gewinnen, das mehr als ungefähr 25 % Nickel, beispielsweise 4o %

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Nickel, enthält. Es wird also in hohem Maße das ursprünglich in dem Erz enthaltene Nickel gewonnen; beispielsweise werden wenigstens 90 % des Nickels wiedergewonnen. Das metallische Eisen in dem reduzierten Erz dient dazu, chemisch gebundenen Nickel während des Schmelzverfahrens in Freiheit zu setzen, und trägt deshalb zu der in hohem Maße erfolgenden Gewinnung des Nickels bei. Ein bedeutender Vorteil des neuen Verfahrens liegt in dem niedrigen Gehalt an Verunreinigungen, wie beispielsweise an Chrom, Silicium, Phosphor und Kohlenstoff, in dem Ferronickelprodukt.

Dieses Verfahren ermöglicht eine gesteuerte Reduktion eines Nickel und Eisen enthaltenden lateritischen Erzes, wobei es in höchstem Maße für Schmelzverfahren geeignet gemacht wird, der Gesamtenergieverbrauch auf ein Minimum reduziert wird und in dem Produkt Nickel in hoher Konzentration erhalten wird,

Das Verfahren eignet sich ferner zur gesteuerten Reduktion eines Nickel und Eisen enthaltenden lateritischen Erzes unter Verwendung von flüssigen Kohlenwasserstoffen, besonders von Brennstoffen niederer Qualität, als der einzigen Energiequelle.

Die Maßnahme der Einführung des größeren Teils der gesamten ölzufuhr, der zur Reduktion des Erzes durch direkte Auftragung auf dasselbe oder durch Zumischung zu ihm in der Reduktionszone des Ofens erforderlich ist, und die Einführung eines nur kleinen Anteils des ölbedarfs durch einen Brenner bietet viele Vorteile hinsichtlich der Überwachung der reduzierenden Atmosphäre, der Regelung der Wärmezufuhr, der Einsparung an Gesamtbrennstoff und der Möglichkeit, das Reduktionsverfahren unter Verwendung

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von flüssigen Kohlenwasserstoffen als einzigen Brennstoffen durchzuführen. Wird der Versuch unternommen, in einem Drehofen oder einer anderen Apparatur zur gesteuerten Reduktion von Eisen zu arbeiten, wobei die hohen Entladungstemperaturen, die erfindungsgemäß durch die gesamte Zufuhr der reduzierenden Komponenten, die aus d_;er direkten Ölverbrennung in Brennern stammen, vorgesehen sind, so stellt sich heraus,

- daß die Brenner zur Bildung von Kohlenstoff aus einem erheblichen Teil des Öls mit einem Unterschuß von Sauerstoff betrieben werden müssen, wobei sich der Kohlenstoff als Ruß in den Abgasen oder in dem behandelten Erz befindet. Wenn die erfindungsgemäßen Maßnahmen in die Praxis übertragen werden, so können der Ölanteil, der mit dem Bett vermischt wird,und derjenige, der direkt dem Brenner zugeführt wird, Je nach den Verfahrenserfordernissen variiert werden. Es ist dann leicht. möglich, die notwendigen Kontrollen der Verfahrensbedingungen, wie die Wärmezufuhr mittels des direkt in dem Brenner ver- , brannten ölanteils unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung, der sehr starken 'reduzierenden Atmosphäre in. dem Bett durchzuführen. Die Urfindung lief er,t also Mittel und Wege, das Reduktionsverfahren unter Verwendung einer relativ einfachen Apparatur und von flüssigen Kohlenwasserstoffen, als der einzigen Brennst off quelle zur Reduktionedurchtzuf uhren,

Es 1st besonders hervorzuheben, daß die Reduktion einer bestimmten Menge Eisen in dem Erz zu Metall eine wichtige Steuerungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Reduktionsverfahrene darstellt,

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Wird diese Steuerung aufrechterhalten,.so stellt sich heraus, daß ein wesentlicher !eil des Hickels iii dem Erz zu Metall reduziert wird, wobei das metallische Eisen _r das durch das neue Verfahren zur Durchführung der Reduktion unter Verwendung von flüssigen Kohlenwasserstoffen, die mit dem Bett vermischt werden, erhalten wird, selbst ein Reduziermittel für nicht-reduziertes Uickeloxyd während des anschließenden Schmelzverfahrens darstellt. Das nach dem anschließenden Schmelzverfahren erhaltene Produkt enthält wenigstens ungefähr 90 $> des in dem tfiöf.il enthaltenen fsr!«l,^sdas Nickel liegt also in hoher Konzentration in dem Produkt vor. Es können auf diese Weise leicht Produkte erhalten werden, die ein NickelsEisen-Verhältnis von 1x1 aufweisen. . '

Wie vorstehend bereits erwähnt, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Durchführung einer Reduktion von Nickel in Beschickungsmaterialien, die Nickel und Eisen enthalten, « wie beispielsweise lateritische Erze, aus wirtschaftlichen Gründen in vorteilhafter V/eise wünschenswert, weniger" als 50 fi des in der Beschickung enthaltenen Eisens zu reduzieren. Es kann jedoch auf Grund der besonderen Umstände im wesentlichen das ganze Eisen in der Beschickung zum metallischen Zustand reduziert werden, und zwar durch eine längere Verweilzeit der zu behandelnden Materialien in der Reduktionszone.

Ee iet hervorzuheben, daß das spezielle erfindungsgemäße Verfahren, daa die Vermischung von heißen Erzen mit flüssigen

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Kohlenwasserstoffen umfaßt, als ein in situ-Öl-Gas-Generator oder -Reaktor wirkt. Die Reaktion erzeugt eine derart stark reduzierende Atmosphäre, so daß schnelle Erhitzungsgeschwindigkeiten, hohe Materialdurchsatzgeschwindigkeiten und hohe Erzentlad.ungstemperaturen erhalten werden. Die verbesserten kinetischen Faktoren, die auf der stark reduzierenden Atmosphäre beruhen, ermöglichen auch die· Behandlung eines Beechickungsmaterials, das aus groben Teilchen besteht. Allerdings begünstigen bei der Behandlung silikatischer Erze hohe Temperaturen beim Reduktionsverfahren die Bildung von Olivin, der Nickel als Nickeloxid einschließen kann. Jedoch reduzieren die gesteuerten Mengen an metallischem Bisen in dem reduzierten Erz derartiges Ifickeloxyd während des anschließenden Schmelzverfahrens, so daß eine hohe Gesaintgewinnung des anfänglich ir&» in dem Erz enthaltenen Nickels erhalten wird, sogar in den !"allen, in denen weniger als die Hälfte des Wickels während des Reduktionsverfahrens zu Metall reduziert wurde. ' Ferner weist das Produkt des Sehmalzverfahrens einen hohen Nikkelgehalt auf. Dies stellt ein sehr erwünschtes Ergebnis dar. Auf diese Weise kann ein Verhältnis von NickelsEisen im Endprodukt in der Größenordnung von ungefähr 1:1 oder höher erhalten werden, obwohl das Verhältnis von reduziertem Eisen zu Metall zu reduziertem Nickel zu Metall in dem reduzierten Erz 1,5x1 betragen kann; Erfindungsgemäß kann ein Nickel^eisen, das wenigstens 50 # Nickel enthält, bei guter Gesamtnickel-

gewinnung erhalten werden. ^₁

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Eb ist ferner darauf hinzuweisen, daß in vielen Gegenden der Welt, in denen solche lateritische Erze vorkommen, die erfindungsgemäß behandelt werden, feste Brennstoffe, wie beispielsweise Kohle, sehr teuer sind· In diesen Gegenden ist normalerweise Öl zu einem wesentlich geringeren Preis, berechnet auf den Heizwert, erhältlich. Daher hat die Erfindung den weiteren wirtschaftlichen Vorteil, daß ausschließlich Öl, der zur Verfügung stehende Brennstoff, zu dem !Reduktionsverfahren verwen-

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det werden kann. Weiterhin ist die zum Schmelzen erforderliche Wärme relativ gering, da das reduzierte Erz, das dem Ofen entnommen und unmittelbar danach in den Schmelzofen ohne einen nennenswerten Wärmeverlust überführt wird, bei hoher Temperatur vorliegt, d.h. boi wenigstens 815°0 und in vorteilhafterer Weise bei ß7O°C und höher. Es ist auch darauf hinzuweisen, daß andere oxydische Eisen enthaltende Materialien, v;ie beispielsweise geröstete nickel- oder kupferhaltige Konzentrate oder .Steine, kieselsäurehaltige Kupfererze oder Eisenerze und dergleichen, in vorteilhafter Weise erfindungsgemäß behandelt werden können, wobei Werte hinsichtlich der lletallkonzentration und -gewinnung erhalten werden, wie sie für die Erfindung charakteristisoh sind. Das Verfahren kann auch dann angewendet werden,-wenn keine selektive Eeduktion notwendig ist, beispielsweise bei der einfachen Reduktion eines Eisenoxyderzes, das keine anderen Metalle enthält. D/er Nickeleisen- oder Eisennickelstein, der bei einem nachfolgenden Schmelzverfahren erhalten' wird, kann weiter durch Obenblasen mit Sauerstoff konzentriert

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werden, wie dies beispielsweise in den USA-Patentschriften 3 030 201 und 3 004 846 beschrieben wird.

Wie im folgenden dargelegt wird, müssen die erfindungsgemäß zu behandelnden Materialien nur sov/eit gemahlen werden, daß ihre Teilchen durch ein Sieb mit einer Maschenweita von 25,4 mm (1 inch) gehen. Bs ist nicht nötig, die Beschickungsmaterialien fein zu vermählen. Dieses vorteilhafte LIerkmal der Erfindung hat nicht nur/eine Einsparung an klaterialkosten zur Folge, sondern beseitigt auch in hohem Maße das S taub problem, das immer bei den Abgasen aus Drehöfen, in denen ein feinzerteiltes Material behandelt wird, auftritt.

In vorteilhafter Weise wird das Nickel enthaltende lateritische Erz auf eine Teilchengröße von weniger als ungefähr 25,4 mm (1 inch) vermählen und getrocknet. Das Erz wird dann auf eine Temperatur in der Größenordnung von ungefähr 815°C (1500⁰F) durch Berührung mit heißen Gasen vorerwärmt, wobei die Bedingungen während der Vorerwärmung in der V/eise gesteuert werden, daß, wenn das Erz eine Temperatur von ungefähr 540⁰C (1000⁰F)

erreicht oder überschreitet, die mit ihm in Kontakt stehenden heißen Gase auf das Hickeloxyd reduzierend wirken. Aus dem vorerhitzten Erz, das eine Temperatur von ungefähr 815°C (150O⁰F) besitzt, wird ein Mischbett'gebildet, welches mit Öl zur Bildung einer innigen Mischung zwischen dem vorerhitzten Erz und dem Öl vermischt wird» Ein besonders wirksames Öl, das bei dem Verfahren verwendet werden kann, ist ein schweres Rohöl, beispielsweise

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Bunker C-IIeizöl. Die leichteren Beatandteile dea Öle werden verflüchtigt und verbrennen. Die schwereren Bestandteile treten ein und werden mit dem Bett vermischt, wobei sie innerhalb des Bettes stark reduzierte Bedingungen erzeugen, d.h. das Verhältnis der reduzierenden Bestandteile (CO, H₂) zu den oxydierenden (CO₂, HgO) entspricht einem Verhältnis von Kohlenmonoxyd zu Kohlendioxyd innerhalb des Bettes von wenigstens 3i2 und in vorteilhafter Weise in der Größenordnung von 2:1. Die leichteren Bestandteile reagieren oberhalb des Bettes mit den Sauerstoff enthaltenden Gasen, wie beispielsweise Luft, wobei die Wärme für das Verfahren geliefert wird. Dieses ungewöhnlich hohe äquivalente Verhältnis bei der vorgesehenen hohen Entladungstemperatur dient dazu, die erforderliche Reduktion des Eisens in dem Bett gemäß der speziellen !Maßnahmen der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, ferner erlaubt es die Herstellung der kinetischen Bedingungen, die dazu notwendig sind, das Eisen bei ungewöhnlich hohen Durchsatzgeschwindig- · keiten zu reduzieren. Zusätzliche Y/äriae für das Verfahren kann durch Verbrennung von Öl in einem Brenner zugeführt werden. Durch die Verbrennung eines flüssigen Brennstoffs allein wird das Mischbett auf eine Temperatur erhitzt, die unter derjenigen liegt, bei der das Material des Bettes zu schmelzen beginnt. Da diese lemperatur in vorteilhafter Weise unterhalb der beginnenden Schmelztemperatur des Bettmaterials liegt, beispielsweise in der Größenordnung von ungefähr 1093⁰C (2000⁰P), tritt im wesentlichen keine Agglomeration auf. Die in gesteuerten

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Mengen erfolgende Einführung von öl und Luft wird zur Reduktion eines wesentlichen Teils des Nickels und eines gesteuerten Teils des Eisens des Bettmaterials eine ausreichende Zeit lang fortgesetzt.' Die Umsetzung innerhalb des Bettes geht unter Bildung einer so geringen Menge von Koks vor sich, so daß das reduzierte Erz nach Beendigung des Reduktionsverfahrens nicht mehr als ungefähr 2% Kohlenstoff enthält. Der erzeugte Kohlenstoff erweist sich bei dem anschließenden Schmelz- und Überführungsverfahren als nützlich. Wird als Produkt des anschließenden Schmelzverfahrens ein Nickel enthaltender Stein gewünscht, so kanri ohne dabei die anderen Reaktionsbedingungen wesentlich zu verändern. Schwefel dem Bettmaterial zugesetzt werden. Der Stein sollte wenigstens 1 Mol Schwefel auf jeweils 2 Mole Nickel enthalten, beispielsweise 2 oder mehr Mole Schwefel auf jeweils -J Mole Nickel. Der zur Sulfidbildung des Nickels bei dem Reduktionsverfahren erforderliche Schwefel kann durch Verwendung eines Heizöles mit hohem Schwefelgehalt, beispielsweise eines Öles, das 10 % Schwefel enthält, geliefert werden. Pyrite, Schwefeldioxyd, elementarer Schwefel, Gips, Anhydrit und dergleichen können ebenfalls verwendet werden.

Das reduzierte Erz wird gewöhnlicherweise anschließend geschmolzen, wobei ein Produkt erhalten wird, das einen Nickelgehalt von mehr als ungefähr 25Ji, bezogen auf das enthaltene Metall, aufweist. Das Nickel enthaltende' Endprodukt kann entweder ein Nickeleisen oder ein Stein sein. Hinsichtlich des wirtschaftlichsten

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Wärmeverbrauchs, der Verhinderung einer Rückoxydation des reduzierten Erzes und dergleichen wird in vorteilhafter Weise das behandelte Erz direkt aus dem selektiven Reduktionsverfahren in dem Schmelzofen überführt. In bequemer Weise kann ein elektrischer Ofen als Schmelzofen mit wirtschaftlichem Gesamtwärmeverbrauch verwendet werden, da die Beschickung desselben immer bei hoher !Temperatur erfolgt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert:

Pig· 1 zeigt einen Iangaechnitt durch einen !Drehofen, in dem lateritische Nickel und Eisen enthaltende Erze erfindungsgemäß behandelt werden können,

Pig· 2 stellt einen Querschnitt durch den gleichen Ofen dar und

Piß· 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen !Temperatur und reduzierender Atmosphäre, im Verhältnis von Kohlendioxyd zu Kohlenmonoxyd, bis zum Gleichgewicht von Eisen und seinen Oxyden zeigt.,Es ist darauf hinzuweisen, daß das Nickel in fester lösung in den Bisenphasen die Aktivität des Eisens beeinflußt. '

Zu Demonstrationszwecken ist die Pig. 1 hirts ic ητXicu fa er⁵ Irrige zum Durchmesser des Ofena übertrieben gezeichnet. In der Zeichnung bedeutet die Bezugszahl 11 einen Drehofen mit einer gerin-

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gen Neigung, beispielsweise 2 bis 4 #, bezogen auf die Horizontale. Der Ofen ist mit einer Erzbeschickungaeinrichtung 12 an seinem einen Ende, einer Ölbeschickungsoinrichtung 13 (die gev/ünsentenfalls von einem V/assermantel umgeben sein kann) und einem Brenner 14 zur-Temperaturregelung ausgestattet, wobei letzterer ebenfalls eine Flamme für das .zu brennende Mischbett liefert. In bestimmten Abständen längs des Ofens sind Luftbeschickungseinrichtungen 15 angebracht, sowie Helfen und/oder Antriebseinrichtungen 16 für den Drehofen", ein Abzugskamin 17 befindet sich am Gas*auslaßende (Ende der Erzbeschickung) de3 Ofens, ferner ist ein Gehäuse 18 am Ende des Ofens angebracht, an dem die Ölbeschickung erfolgt (an dem das reduzierte Erz entnommen wird). Ein Überlaufring 19 kann an dem Erzauslaßende des Ofens zur Regelung des Erzflusses durch den Ofen angebracht sein. Es können aber auch weitere Überlaufringe zur Regelung des Erzflusfles an geeigneten Stellen des Ofens angebracht werden. Beim Betrieb des Ofens gemäß der Erfindung wird das Erz, das vorher getrocknet wurde, durch die Beschickungseinrichtung 12 in den Ofen eingeführt. Die Drehbewegung des Ofens und die leichte Neigung desselben hat zur Folge, daß aus der Erzbeschickung ein Mischbett/gebildet wird, das langsam von dem Beschickungsende zu dem niedrigeren Ende wandert, an dem das Material entnommen wird. Wie die Pig. 2 der Zeichnung zeigt, klettert das Bett teilweise unter dem Einfluß der Bewegung des Drehofens an den Ofenwänden hoch und fällt wieder in eich zusammen. Die Bedingungen innerhalb des Ofens v/erden so eingestellt, daß die in Pig. 1 mit A bezeichnete Zone als Vorerhitzungszone dient, in der·das Mischbett aus Erz schrittweise auf eine !Temperatur, in der Größenordnung von 815°O (150G⁰F) vorer-*·

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hitzt wird. Bq ist vorteilhaft, im letzten !eil der Vorerhitzungszone (Zone A) Hubschaufeln zu verwenden, um den Kontakt zwischen dem Bett und den heißen Gaaen, die sich über ihm befinden, zu erleichtern. Die in Pig. 1 eingezeichnete Zone B dient alB Reduktionszone, in.der das Mischbett aus Erz reduzierenden Bedingungen unterworfen wird, die durch das direkt

misch/ auf das Bett eingeführte Öl hergestellt werden, wobei das Hmh bett weiterhin derart erhitzt wird, daß es eine temperatur in der Größenordnung vT5SYungei"ähr 1093 C (2000 E) am Ende des

Ofens, bei dem das Erz austritt, erreicht. In der Reduktionszone (Zone B) werden normalerweise keine Hubschaufeln verwendet, so dvaß daa Bett in ruhigem Zustand, vorliegt, was zur Folge hat, daß der stark reduzierende Zustand in dem Bett nur minimal gestört wird. Die Bewegung des Erzes und der Gase durch den Ofen erfolgt im Gegenstrom zueinander. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, wie sie durch die Zeichnung gezeigt wird, wird Öl an einer Stelle mit Hilfe einer Ölinjektionsvorrichtung oder einer lanzette, die unter Druck mit Öl aus einer Kolbenpumpe 20 versorgt wird, an einer Stelle eingespritzt die der Auslaßstelle für das Erz am Ende des Ofens benachbart ist. Auf diese Art wird ein Strom oder Strahl aus Öl in Kontakt mit dem Mischbett Über eine beträchtliche Entfernung Innerhalb der Reduktionszone in Berührung gebracht, da der Ölstrahl eine pulsierende Bewegung ausübt, da der Druck, unter dem er steht, infolge der durch die Kolbenpumpe 20 erzeugten Impulse steigt und fällt. Die Luft wird in sorgfältig kontrollierten Mengen, die zur Aufrechterhaltung der stark reduzierenden Bedingungen

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innerhalb der Reduktions-zone erforderlich sind, in bestimm-ten Intervallen längs des Ofens mittels Deschickungseinrichtungen 15 eingeführt. Weitere vorerhitste Luft.kann durch einen Brenner 14 durch Einleitung; überschüssiger Luft durch den Brenner in der Weise zugeführt werden, daß eine Tempera- >tür der Brennerflamme in dem angenäherten Bereich von ungefähr 1090 bis ungefähr 1650⁰C (2000 bis 3000⁰F) aufrechterhalten wird* Wird weitere Luft in den Gasstrom, der sich längs des Ofens zu dem Abzugskamin hin bewegt, mit Hilfe der Beschikkungseinrichtung 15 eingeführt, so wird dieser in steigendem Maße weniger reduzierend und kann sogar dann-oxydierend werden, wenn der Gasstrom den Punkt.erreicht, an dem die Bettemperatur ungefähr 540⁰C.(1OOO°P) oder weniger beträgt. Auf diese Weise wird eine wesentlich vollständigere Verbrennung des Öls in dem Ofen erreicht, wodurch das Verfahren hinsichtlich des Brennstoffes in sehr wirtschaftlicher Y/eise durchgeführt werden kann. Es können auch andere Einrichtungen zum Einspritzen des Öls über das Bett in der Reduktionszone verwendet werden. Der Brenner, der zur Temperaturkontrolle verwendet werden kann, führt normalerweise nur einen kleinen Teil des erforderlichen GesamtbrennstofFes zu, der zur Erwärmung des Erzes in dem Ofen benötigt wird. So betrug bei einer Anlage die Menge des durch den Brenner zugesetzten Öls ungefähr 25 #, bezogen auf das dem Ofen zugeführte öl. In der Praxis liegt die Menge an öl, die dem Brenner zugeführt wird, bei wenigstens ungefähr 10 #, normalerweise jedoch bei weniger als 50 #, bezogen auf das dem Ofen.zugeführte öl. %ch der vorstehend beschriebenen Art und Weise wird eine

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starke lokale reduzierende Atmosphäre innerhalb der Redukti-.onszone des Bettes erzeugt, die jedoch wenig Kohlenstoff'erzeugt. Ein kleiner Anteil des erforderlichen Brennstoffes kann mittels eines festen Brennstoffes, wie beispielsweise Kohle, Holz und dergleichen, der mit der Beschickung vermischt ist, zugeführt werden.

Die J'ig. 5 zeigt die Eisen-Eisenoxyd-Gleichgewichte, die durch die reduzierende Atmosphäre und die Temperatur beeinflußt werden. Von besonderem Interesse für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Linie A-B, die im allgemeinen die Pe-FeO-Grenzlinie darstellt, da diese Grenzlinie durch die Temperatur und Atmoephäre beeinflußt wird. Die Mg. 3 zeigt, daß beim Erhöhen der Temperatur eine stärker reduzierende Atmosphäre erforderlich ist, um das Eisen zu reduzieren. Um die Reduktion des in dem Erz enthaltenen Eisens zu erreichen, wie dies erfind^ungsgemäß beabsichtigt ist, werden die Bedingungen in der Eeduktionszone, wie dies vorstehend be-Bchrieben wurde, derart gehalten, daß das Verhältnis der oxydierenden Bestandteile (00«» HgO) ^{zu den reduzierenden} Bestandteilen (CO, H₂) in der Atmosphäre im Bett einem 00₂:C0-Verhältnis innerhalb des Feldes BODE, das in Pig. 3 eingezeichnet ist, äquivalent iat. Die in Pig. 3 gezeigten Bedingungen sind nur deshalb anschaulich, da bei der Behandlung von Wickel enthaltenden Materialien die tatsächlich erforderliche reduzierende Atmosphäre durch den Wechsel der Aktivität des Eisens entsprechend der teilweise featen lösung von Nickel in den Eieenphasen

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vermindert wird. Die erforderlichen stark reduzierenden Bedingungen, d.h. ein äquivalentes CO:C0₂-Verhältnis von mehr als ungefähr 3:2, werden in besonders wirksamer Weise durch das die Erfindung verkörpernde Verfahren erhalten.

Das reduzierte heiße Erz, das gemäß dem vorstehend beschriebenen Reduktionsverfahren erhalten wird, ist besonders für direkte Schmelzverfahren geeignet, die dazu dienen, einen Nikkelgehalt in Form eines Nickel-Eisen-Materials wieder zu gewinnen und zu konzentrieren.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Beispiel 1

Ein lateritisches Erz, das 35 % Wasser enthielt, wurde auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 3 % getrocknet. Das getrocknete Erz enthielt 1,8 % Nickel, 17,4 % Eisen, der Rest bestand aus Gangartbestandteilen. Das Erz wurde dann auf eine Größe Kleiner als 12,7 mm gemahlen und in der vorstehend beschriebenen, in der beigefügten Zeichnung erläuterten Art und Weise seleKtiv in einem Drehofen reduziert. Das getrocknete Erz wurde kontinuierlich in einen Ofen eingeführt, der einen Durchmesser von ungefähr 1,50 m und eine Länge von-12,20 m besaß und sich mit einer Geschwindigkeit von 1,5 UpM drehte, und zwar mit einem Durchsatz von ungefähr 12 t pro Tag. Dabei bildete

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sich ein Mischbett aua Erz, welches sich langsam zu dem Auslaßende für das Erz des Ofens (dem befeuerten Ende) hin "bewegte. Der einzige verwendete Brennstoff zur Befeuerung des Ofens war ein schweres Heizöl, von dem ein Seil in einem Brenner verbrannt wurde, der an dem Auslaßende des Ofens "befestigt war* während der restliche Teil des Öles in Form eines von einer Kolbenpumpe beförderten pulsierenden Strahles direkt auf das heiße Srz gespritzt wurde, das sich dem Erzauslaß· ara Ende des Ofens näherte. Ein Drittel des gesamten erforderlichen Öls wurde durch den Brenner zugeführt, während zwei Drittel des Öls direkt auf das Erz gespritzt und mit diesem vermischt wurden. Der Ölverbrauch erreichte ungefähr 9_f1 Gewichts-?», bezogen auf das in den Ofen eingeführte Erz. Die Verbrennungsbedingungen wurden durch Einführung von luft in den Ofen anbestimmten Punkten längs desselben in der Weise gesteuert, daß das Abgas ungefähr 0,5 5» Überschüssigen Sauerstoff enthielt. Das Erzmischbett wurde durch Gegenstromkontaktierung , mit heißen Verbrennungsgasen erhitzt, die in dem Ofen erzeugt wurden. Der pulsierende Ölstrahl überstrich den Teil des Bettes, der die Heduktionszone des Ofens umfaßt, in der sich keine Hubschaufeln befanden und in der das Bett eine Temperatur oberhalb ungefähr 815°C (1500⁰P) besaß, so daß ein weiteres Erhitzen des Bettes durch teilweise Verbrennung der aus dem öl entwichenen Destillationsprodukte unmittelbar oberhalb des Bettes erfolgte und die Reduktion eines wesentlichen Teils des Nickelgehaltea und eines gesteuerten Teils des Eisengehaltes

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durch die stark reduzierende Atmosphäre, die innerhalb des Bettes als Ergebnis der Zumiachung des Öls erzeugt wurde, bewirkt wurde. Das reduzierte Erz wurde am Auslaß am Ende des Ofens bei einer Temperatur von 105O⁰O (1890⁰F) entladen, wobei gefunden wurde, daß ungefähr 19,6 ^ des Eisengehaltes in dem reduzierten Erz zum Metall reduziert worden waren. Das heiße Erz enthielt ungefähr 0,8 $ Kohlenstoff. Die Abgase hatten eine Temperatur von ungefähr 22O°O (450⁰P) und enthielten eine vernachlässigbare Menge an Materialien, die einen Heizwert besitzen. Das reduzierte heiße Erz wurde direkt in einen elektrischen Ofen überführt und in diesem kontinuierlich geschmolzen, wobei ein ITickeleisen erzeugt wurde, das bei einer Wiedergewinnung von 95 i» des in dem Erz enthaltenen Nickels ungefähr 43 fi Nickel und 52'$ Eisen enthielt* Aus den vorstehenden Angaben und Ausführungen ersieht'man, daß sehr zufriedenstellende Verfahrensbedingungen erhalten werden. Es wurde gefunden, daß der Ofen über lange Zeiträume hin betrieben wenden konnte, wobei zufriedenstellende Ergebnisse erhalten wurden.

Beispiel 2

Es wurde ein weiterer Versuch durchgeführt, bei dem die gleiche Beschickung, Ausrüstung und Arbeitsweise wie in Beispiel 1 verwendet wurde, mit der Ausnahme, daß 3,7 kg (7 pounds) Schwefel pro Stunde dem Bett zugesetzt wurden, ungefähr 1,1 kg (2,4 pounds pro Stunde dieses Schwefels wurden in dem Heizöl eingeführt, das dem Ofen zugeführt wurde, während der Rest als Schwefeldioxyd-

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gas zugeführt wurde. Ea wurde gefunden, daß das in dem
Schmelzofen erhaltene geschmolzene Produkt ein Stein war, der bei einer G-eSamtwiedergewinnung von ungefähr 92 ^ des

anfänglich in dem Erz vorhandenen Wickele ungefähr 41,3 i» Nickel und ungefähr 15 f« Schwefel enthielt, wobei der Rest im wesentlichen aus Eisen bestand.

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Claims

Int.Nickel Comp.of Canada Pat e η t a η. s ρ r ü c he

1. Verfahren zur Reduktion von nickelhaltigcm, la'teri'tisohen Erz durch Erhitzen in einer Reduktionszone, um eine teilweiao Reduktion des Erzes zu ^; erzielen, dadurch gekennzeichnet, daß ' aus dem Erz ein Mischbett gebildet wird, welches aus einer Vorerhitzungszone in eine Reduktionszone geleitet wird, wo es mit flüssigem Kohlenwasserstoff gemischt wird, die Temperatur des Bettes in der Reüuktionszone zwischen 815⁰C . \-' \. und unterhalb der Temperatur liegt, bei der das Schmelzen beginnt, und die Bedingungen der Reduktionszone derart gesteuert werden, daß eine stark reduzierende Atmosphäre innerhalb des Bettes gebildet wird.

Z, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des direkt in das Bett eingeführten Öles dazu ausroicht, im wesentlichen den ganzen, zum Erhitzen und Reduzieren des Bettes erforderlichen Brennstoff zu liefern.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre in dem Bett innerhalb der reduzierenden Zone hinsichtlich ihres Reduktionsvermögens einem Kohlenmonoxyd-Kohlendioxyd-Verhältnis von wenigstens 3:2 äquivalent ist.

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4· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorerhitzungszone eine Atmosphäre aufrechterhalten wird, die wenigstens von der Stelle an, "bei welcher die lemperatur des Bettes 54O°O /" /''X-* erreicht, Nickel reduziert.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zonen in einem im Gegenstrom "befeuerten Drehofen befinden, wobei ein kleinerer Seil des Öle3, indem es im Ofen zugeführt wird, in einem Brenner verbrannt wird, der am Erzauslaßende des Ofens angeordnet ist, und ein größerer Seil des dem Ofen zugeführten Öles direkt auf das Öl in der Reduktionszone des Ofens injiziert wird·

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das reduzierte Öl direkt einem Schmelzverfahronaschritt zur Vermeidung von Wärmeverlust unterworfen wird, und dio in dem Era vorhandenen Metalle durch Phasentrennung wiedergewonnen werden·

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