DE2533755A1

DE2533755A1 - Verfahren und vorrichtung zur durchfuehrung nassmetallurgischer prozesse

Info

Publication number: DE2533755A1
Application number: DE19752533755
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Kausel; Hans Dr Ing Dr Kellerwessel; Reinhard Dr Ing Dr Nissen
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1975-07-29
Filing date: 1975-07-29
Publication date: 1977-02-17
Also published as: IE43612L; US4119699A; CA1080485A; FI761841A; DE2533755C2; NL7608406A; JPS5235705A; GB1564005A; BE844683A; IE43612B1; MX143962A; FR2319716A1

Description

Anlage zum Patentgesuch der H 75/47

Klöckner-Humboldt-Deutz Gr./Li. Aktiengesellschaft

vom 22. Juli 1975

Verfahren und Torrichtung zur Durchführung naßmetallurgischer Prozesse

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung naßmetallurgischer Prozesse mit mindestens einem gasförmigen Reaktanden in einem geschlossenen Behälter, lerner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Naßmetallurgische Prozesse spielen beim Aufschluß von Erzen bei der Gewinnung von Metallen eine wichtige Rolle. Die dabei vorkommenden Verfahrensschritte sind Mischen, Suspendieren, Mahlen, Reagieren sov/ie Stoff= und Wärmetausch fester, flüssiger und gasförmiger Phasen miteinander. Bekannt ist unter anderem die Fällung von Metallen, wie z.B. Kupfer oder Nickel mittels Wasserstoff, beispielsweise nach der Gleichung:

9 + ο

Cu* + H^ —^- Cu

Die Fällung einer Verbindung(Metallsalz) verläuft beispiels-

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weise nach der Reaktionsgleichung :

ILS + Cu⁺ £*- CuS 1

2H

von Bedeutung sind ferner Oxydationsvorgänge, welche beispielsweise nach einer der folgenden Gleichungen ablaufen können:

2H + Ee* + '/% Og -H^- Pe + BLO

ZnS + ELSO,, + /a 0_a —&* ZnSO + S ( + H

Und schließlich beinhalten häufige metallurgische Prozesse Lösungsvorgänge, für welche die folgende Formel beispielhaft sein möge:

ZnO + H SO,, —^- ZnSO,, + ELO

Bei einigen dieser Prozesse kommen Drücke von 10 bis lOObar zur Anwendung, sowie normale bis hohe und höchste [Temperaturen. Das Problem bei der Durchführung solcher Verfahren besteht darin, Reaktanden mit unterschiedlichen Aggregatzuständen , flüssig/gasförmig oder fest/flüssig/gasförmig in innige Berührung zu bringen. Dies ist deshalb so bedeutungsvoll, weil, z.B. wie bei der Oxydation, die Diffusionsge-

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schwindigkeit des Gases (Sauerstoff) in der Flüssigkeit der
geschwindigkeitsbestimmende Faktor für den Reaktionsablauf
ist. Dasselbe gilt auch für die Diffusion von Wasserstoffgas
bei Fällungsvorgängen bzw. für Misch= oder Reduktionsgase bei Reduktionsvorgängen.

In der deutschen Auslegeschrift 1 03% 762 wird aus diesem
Grunde zur Laugung sulfidischer Erze die Anwendung des an sich bekannten pulsierenden Rührens vorgeschlagen. Hierfür bedarf
es aber eines elektromagnetischen Antriebssystemes, sowie eines Rührorganes aus korrosions-resistentem Werkstoff. Der Gesamtaufwand ist nicht unerheblich, und die Einrichtung im übrigen für die Verhältnisse eines ausgesprochen rauhen Betriebes
verhältnismäßig empfindlich, die Wirkung dagegen läßt noch zu wünschen übrig.

Ein anderes, in der Technik angewandtes Prinzip, beispielsweise bei der Drucklaugung, wurde von der Firma Shemt Gordon entwickelt. Hierbei wird in großen, temperierbaren
Rührwerksautoklaven der Sauerstoff durch Propeller im Elektrolyten verteilt. Dieser Vorgang ist aber von der Rührgeschwindigkeit des Propellers abhängig und daher begrenzt. Bei einem anderen Verfahren zur Verhüttung komplexer sulfidischer Erze
auf nassem Wege wurde mit der deutschen Patentschrift Bö8 929 vorgeschlagen, den Sauerstoffstrom im Umlauf durch die Erzsuspension zu leiten.

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Es ist fernerhin, bekannt, für die Laugung von Kupferkies Konzentraten ein mit Stahlkugel] gefülltes Gefäß - genannt Attritor - zu verwenden, wobei die Kugeln durch ein zentrales Rührwerk bewegt werden. Das Gas, über das Rührwerk in den Elektrolyten eingeleitet, soll sehr fein verteilt werden. Ein hoher Kraftbedarf mit entsprechend großem Verschleiß bei relativ geringem Durchsatz werden hierbei als Nachteile empfunden und standen einer großtechnischen Anwendung bisher hindernd im Wege. Bekannt ist ferner der sogenannte Pachuka-Tank zur Rührlaugung, bei welchem die Gas/Plüssigkeitsumwälzung nach dem Prinzip der Mammutpumpe erfolgt, während beispielsweise bei einem Schaufelrad - Rührwerk ein Rührer in einem zentralen Leitrohr angeordnet ist, welcher die Vermischung des Gases mit der Flüssigkeit hervorruft.

Allen diesen bekannten Vorrichtungen sind durch ihre Wirkungsweise Grenzen in qualitativer oder quantitativer Hinsicht gesetzt, oder die Anwendung scheitert bei hohen Drücken und/oder Temperaturen.

Anders liegen die Schwierigkeiten bei einigen elektrochemischen Reaktionen -

wie beispielsweise bei der Zementation von Kupfer aus Kupfersulfat durch Elektronen^mit Eisen -, wobei sich während der

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_ C

Reaktion auf den Reaktanden Deckschichten bilden, welche eine Immunisation -verursachen, wodurch die Diffusionsvorgänge behindert werden oder im Extremfall zum Stillstand kommen.

Bekannt ist zur Abhilfe dieser Schwierigkeit eine Reaktionsmahlung, beispielsweise in einer Kugelmühle. Diese hat den Torteil, daß einerseits durch die Auslaugung des Feststoffes erheblich kürzere Mahlzeiten für einen bestimmten Aufmahlungsgrad erforderlich sind, andererseits/oei einer Laugung beispielsweise die Laugungszeiten erheblich verringern, weil durch das Aufmahlen pro rata temporis jeweils frische reagierbare Flächen mit dem Lösungsmittel in Berührung kommen.

Hierbei hat man es mit Lösungsvorgängen zu tun, bei welchen ein gasförmiger Reaktand nicht benötigt wird. Im Gegensatz dazu betrifft aber die Erfindung solche metallurgischen Prozesse, bei denen die Gasphase in Reaktion mit festen und/ oder flüssigen Reaktanden gebracht wird. Dabei ist erfahrungsgemäß der Übergang des Gases in die Flüssigkeit in Lösung oder Suspension der geschwindigkeitsbestimmende Faktor für die Gesamtreaktion.

Um Gase in Flüssigkeiten in Lösung zu bringen und mit den

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in der Flüssigkeit gelösten oder feinverteilten Stoffen reagieren zu lassen, müssen bevorzugt folgende Erkenntnisse berücksichtigt werden:

1. Das Gas muß feinst verteilt quasi als Emulsion in der Flüssigkeit vorliegen, um mit dieser eine möglichst große Oberfläche zu bilden.

2. Eine Erhöhung des Druckes bewirkt eine Zunahme der Löslichkeit und eine Verringerung des G-asvolumens in der Flüssigkeit.

5. Eine Erhöhung der Temperatur bewirkt einerseits eine Abnahme der Gaslöslichkeit in der Flüssigkeit, andererseits jedoch eine Zunahme der Reaktionswilligkeit der gelösten oder feinstverteilten festen Stoffe mit dem Gas.

Alle bisher erwähnten, bekannten Systeme, um Gase mit einer Flüssigkeit innig zu vermischen, nämlich das Eindüsen einerseits bzv/. das Einrühren andererseits führen nur bedingt zum Ziele:

Das Eindüsen von Gasen ist begrenzt durch, einen geringen Durchmischeffekt, außerdem ist die Gasbläschengroße abhängig vom Düsenquerschnitt und Druck, Auch beim Einrührsystem bleibt der Mischeffekt des Gases mit der Flüssigkeit begrenzt durch

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die Ausbildung eines maximalen Saugtrichters, sodaß bekanntlich eine Steigerung der Rührgeschwindigkeit von einer gewissen Grenze ab keine Verbesserung der Gasverteilung mehr ergibt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren zur Durchführung naßmetallurgischer Prozesse in qualitativer und quantitativer Hinsicht zu verbessern und wirtschaftlicher zu gestalten, besonders aber durch eine einfache Apparatur ohne schwierige Dichtungsprobleme die Anwendung hoher Drücke und/oder Temperaturen sowie das Regelverhalten mit wirtschaftlichen Mitteln zu ermöglichen. Dies gelingt mit einem Verfahren nach der Erfindung dadurch, daj@ zur innigen Mischung des Gases in der Flüssigkeit der Behälter bei horizontaler Lage seiner Achse in einer Ebene senkrecht zu dessen Achse in energiereiche Schwingungen von einer Prequenz oberhalb 15 Herz und einer Amplitude größer 8mm versetzt wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine annähernd kreisförmige Schwingung, wobei die Behälterachse im wesentlichen die Mantelfläche eines horizontalen Zylinders beschreibt.

Es kann aber auch eine annähernd ellipsenförmige Schwingung in Anwendung gebracht werden, wobei die Behälterachse im wesentlichen die Matelfläche eines rotationssymmetrischen

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horizontalliegeaaden Körpers mit elliptischem Querschnitt beschreibt.

Die energiereiche Scbwingungserregung des Behälters kann aber auch durch eine annähernd lineare Schwingung erfolgen, wobei die Bewegung der Behälterachse im wesentlichen entlang einer vertikalen Ebene erfolgt.

Eine besonders günstige, intensive Wirkung ergibt sich für das Verfahren nach der Erfindung durch die Verwendung im Behälter freibeweglicher Mischkörper. Diese dienen einer verstärkten Übertragung der Schwingungsimpulse auf die Flüssigkeit und erzeugen an ihren Kanten und Flächen eine Vielzahl örtlicher Geschwindigkeitserhöhungen und Turbulenzen in der Flüssigkeit.

In weiterer sinnvoller Ausgestaltung der Erfindung kann dabei von der Maßnahme Gebrauch gemacht sein, daß die Mischkörper zugleich Mahlkörper für die Zerkleinerung eines Feststoffes sind.

Die Durchführung eines Zerkleinerungsvorganges, während gleichzeitig die gasförmige und flüssige Phase des reaktiven Gemisches miteinander innig vermischt und <2mulgiert werden, zeigt nach dem Verlauf bisheriger Versuche ein Ergebnis, welches weit über die Summenwirkung der beiden Einzelmaßnahmen hinausgehend als überraschender Effekt dieser besonderen verfahrensmäßigen Kombination angesehen werden muß.

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Dabei können die Misch- oder Mahlkörper, wenn sie an der Reaktion stofflich nicht beteiligt sein sollen, zum Beispiel aus keramischem Werkstoff bestehen, sie können aber auch dazu benutzt werden, gleichzeitig eine gewissse beispielsweise katalytische Wirkung auszuüben, wenn, wie es in der deutschen AS 1 203 746 vorgeschlagen wird, einer Lösung zur Erzielung intensiverer Reaktionsabläufe beispielsweise Eisen in Form einer Perro- oder Ferriverbindung zugesetzt werden soll.

Bei anderen Reaktionsmechanismen verhindert der fortlaufende Zerkleinerungsvorgang eine mögliche Belegung der Feststoffoberfläche mit immunisierenden Schichten, sei es mit einer Gasschicht wie bei der Zinklaugung, oder eines Schwefelüberzuges wie bei der Laugung sulfidischer Metallerze. Darüberhinaus spielt noch eine Rolle, daß zwischen den festen, gegenseitig schnell bewegten Körpern - Behälterwand/Mahlkörper/Peststoffoberflächen - kurzzeitige hohe Beschleunigungen in verschiedenen Richtungen zu Kompressionen und Dekompressionen an der Grenzschicht der gasförmig/flüssigen Reaktanden führen, wodurch die Stofftransporte und damit der Reaktionsverlauf sehr stark intensiviert werden.

In weiterer sinnvoller Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung kann darüber hinaus der naßmetallurgische Pro-

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₁ beginnend mit niedrigem Druck und/oder Temperatur, während der Prozessphase zu hohem Druck und/oder hoher Temperatur geführt werden.

Darüberhinaus ist es - je nach Art des Prozesses möglich und/oder zweckmäßig -, daß der naßmetallurgische Prozess in Chargen durchgeführt wird.

Bei anderen Reaktionen kann es wiederum von Vorteil sein, da/8 die Reaktanden kontinuierlich durch den Behälter geleitet werden.

Eine besonders sinnvolle, weil qualitativ und quantitativ optimale Prozessführung ergibt sich mit dem Verfahren naeh der Erfindung dadurch, daß ein solcher Prozess in Stufen abwechselnd in je einem schwingenden Behälter und je einem diesem nachgeschalteten ruhenden Behälter durchgeführt wird. In einem solchen ruhenden Behälter können die in dem schwingenden Behälter hergestellten, aktivierten Suspensionen aus reaktiven Gasen und/oder festen Stoffen mit der Flüssigkeit weiter ausreagieren. Dieses Reaktionsgefäß kann entweder aus einem einfachen Rohr (Druckrohr) Rührwerksbehälter oder Autoklaven oder auch einem einfachen Behälter bestehen. Wesentlich ist hierbei, daß eine Einrichtung zur Verhinderung von Gasentmischung aus der Suspension vorhanden ist, welche mindestens so lange wirksam bleibt, bis die Reaktion zum Stillstand kommt, sei es durch den Verbrauch des reaktiven Gases oder des reaktiven, in der Flüssigkeit gelösten oder

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fein verteilten Stoffes. So können durch eine erfindungsgemäße stufenweise Hintereinanderschaltung mehrerer schwingender Behälter mit jeweils einem ruhenden Reaktionsbehälter in besonders wirtschaftlicher Art und Weise, kontinuierliche Reaktionsabläufe mit Gleich= oder Gegenstromführung der einzelnen Reaktanden durchgeführt werden. Der Vorteil liegt darin, da£ gegenüber Laugungsprozessen nach herkömmlichem Verfahren die Zeiten für die Gesamtreaktion erheblich verringert werden, weil durch Wiederholung von Zerkleinerungsund Bmulgierungsvorgängen mit den einzelnen Phasen immer wieder frische, reagierbare Feststoffflächen mit aktivierter fas/JELüssigkeitsemulsion oder Lösung in Kontakt gebracht werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung besteht in einem Bebälter mit horizontaler Achse in schwingungsfähiger Lagerung, welcher durch einen Unwucht= oder Excenter-Antrieb in Schwingungen versetzt wird. Ein solcher Behälter kann entweder einen runden oder polygonalen Querschnitt aufweisen, er kann aber auch einen elliptoidischen Querschnitt besitzen.

In vorteilhafter Weise kann der schwingende Behälter aber auch eine an sich bekannte Schwingmühle sein. In manchen Fällen erweist es sich als notwendig, daß der Behälter in an sich bekannter Weise eine Einrichtung zum

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Heranführet) eines Wärmeträgermediums an die Behälterwand besitzt.

In vielen Fällen wird es zur Vermeidung von Korrosionsschäden nützlich sein, daj9 der Behälter in an sich bekannter Weise mit korrosionsbeständigem Werkstoff hergestellt oder zumindest ausgekleidet ist.

Und schließlich ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in Stufen gekennzeichnet durch die Zusammenschaltung von mindestens einer Schwingmühle mit je mindestens einem ruhenden Reaktionsgefäß.

In Metallurgie und chemischer Technologie ergeben sich aus dem beschriebenen Verfahren eine große Anzahl von Anwendungsmöglichkeiten.

Als reaktive Gase sind hierbei vor allem 0„, EL > SO₂* » CO sowie Gasgemische wie vor allem luft zu nennen.

Als !Flüssigkeiten bei der hydro= oder naßmetallurgischen Gewinnung der Metalle werden wässrige Lösungsmittel, beispielsweise flüssige Ionentauscher wie Säuren, mineralischer, anorganischer oder organischer Natur, ferner anorganische Salzlösungen oder auch organische Lösungsmittel oder basische Laugen verwendet.

Als leststoffe, beispielsweise auszulaugende Stoffe, kommen

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rohe, aufbereitete oder auch metallurgisch vorbehandelte Erze in !Frage, sowie metallurgische Zwischenprodukte, beispielsweise Schlacke, Stein, Speise, Flugstaub, Sublimat oder ein Fällungsprodukt. Als Beispiel hierfür sei der direkte Auschluß sulfidischer Mineralstoffe genannt, wobei das besondere Interesse darin besteht, daß dieser Aufschluß ohne vorherige Röstung und somit ohne eine Überführung des Schwefels in die Gasform oder in das Metallsulfat vorgenommen v/ird, indem die Metalle durch laugung oder Elektrolyse direkt in Lösung gebracht werden, während der Schwefel möglichst elementar gewonnen wird. Diese Art der Prozeßführung ist nicht nur wirtschaftlich günstig, sondern wegen des Fehlens der gasförmigen Schwefelverbindung und der Stäube besonders umweltfreundlich.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgerden mittels Fließbildern und Stammbäumen anhand von ausgewählten Beispielen naßmetallurgischer Prozesse mit mindestens einem gasförmigen Reaktanden näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 Ein Fließbild für eine Fällung von Metall aus einer Salzlösung mittels Wasserstoffgas.

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Figur 2 zeigt im Yerfahrensstammbaum ebenfalls eine Fällung von Kupfer mittels Wasserstoff gas.

Figur 3 zeigt das Prinzip der Drucklaugung von Zinkblende in einem Elektrolyten mit Hilfe von Sauerstoffgas.

Figur 4 zeigt den gleichen Reaktionsmecheanismus in der Schwingmühle mit nachgeschaltetem Reaktionsgefäß, zweistufig, als Yerfahrensstammbaum.

Figur 5 zeigt das Zeit/ Konzentrationsdiagramm einer Stufenlaugung Schwingmühle/ruhendes Reaktionsgefäß in 6 Stufen.

Figur 1 zeigt im Fließbild das Zuführen und Einstellen der Lösung 1, bestehend aus Kupfersulfat, Schwefelsäure und Wasser. Diese Lösung wird der Druckpumpe 2 aufgegeben, welche dieselbe beispielsweise mit einem Druck von 10 Atü in den Schwingbehälter 3 fördert. Dazu wird in den Schwingbehälter 3 Wasserstoffgas unter Druck eingeblasen, wodurch der Fällungsprozess, gemäß in der Figur angegebener Formel, in Gang gesetzt wird. Der Scbwingbehälter 3 wird durch einen nicht dargestellten Unwuchtantrieb in sehr energieintensive Schwin-

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gung versetzt, beispielsweise mit 16"%^ Herz bei einer Amplitude von 10 mm. Hierdurch wird die flüssigkeit im Gasraum so intensiv zerstäubt, daß eine emulsionsartige Mischung beider Phasen eintritt. Die innige Vermischung des gasförmigen Reaktanden Wasserstoff mit der Lösung bewirkt einen Reaktionsverlauf mit hohem Wirkungsgrad sowie außerordentlich großer Geschwindigkeit, wodurch eine kontinuierliche Verfahrensweise mit wirtschaftlichem Aufwand möglich gemacht wird. Aus dem Schwingbehälter gelangt das Reaktionsprodukt in den Entspanner 4, welcher die Aufgabe hat, die Druckerniedrigung vom Reaktionsdruck auf Normaldruck herbeizuführen. Von dort läßt man das flüssige Gemisch in den Dekantierer 5 abfließen, welcher das Fällungsprodukt zu einem Schlamm eindickt, während das anfallende Lösungsmittel zur Aufbereitung und Wiederverwendung abgeht. Der ausgetragene Kupferschlamm wird in bekannter Art und Weise durch Filtration weiter entwässert

nicbJL und in ebenfalls bekannter und daheiYnaher dargestellter Art und W6ise dem weiteren metallurgischen Raffinationsprozess unterworfen.

Figur 2 zeigt den gleichen Vorgang zur besseren Verdeutlichung in der Darstellung eines Verfahrensstammbaums. Hierin bedeutet Ziffer 21 die Aufgabestation mit dem Mischgefäß, worin die Lösung gemäß angeschriebener Formel zugeführt und eingestellt wird. Man erkennt sodann die Druckpumpe 22, welche die Lösung

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in den Schwingbehälter 23 fördert und dabei den Druck auf das notwendige Niveuau der Reaktion erhöht. Der Schwingbehälter 23 besteht im gezeigten Beispiel aus zwei miteinander in Verbindung stehenden, horizontal angeordneten Röhren 27, 27*, welche bei 28, 28* schwingfähig gelagert sind. Eine rotierende Unwucht 29 setzt das schwingende System in kreisförmige Schwingbewegung. Mit 26, 26' sind zwei Wärmetauscher symbolisch dargestellt, welche es ermöglichen, dem Schwingbehälter und dessen Inhalt Wärme zu= oder abzuführen. Aus dem Schwingbehälter 23, in welchem in bereits erwähnter Weise die Reaktion vollzogen wird, gelangt das Reaktionsprodukt in den Entspanner 24 und danach in den Dekantierer 25, worin ausgefällter Kupferscblamm Cu*Vom Lösungsmittel getrennt wird. Figur 3 zeigt als 3?ließbild das Prinzip der Drucklaugung von Zinkblende. In der Anmaischstation 31 wird der Elektrolyt, aus der Elektrolyse kommend, mit dem Konzentrat und Zusätzen zu einer Trübe suspendiert. Außerdem wird die Trübe direkt durch Einleiten von Dampf oder auch indirekt mittels Wärmetauscher vorgewärmt. Yon der Anmaischstation 31 gelangt die so vorbereitete Trübe in die Pumpstation 32. Diese übernimmt die Einstellung des benötigten Druckes sowie den Materialtransport in den Schwingbehältern 33, im vorliegenden Falle eine Schwingmühle. Die Schwingmühle 33 dient im vorliegenden Falle als Mischaggregat zur Herstellung einer Suspension aus dem Elektro-

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lyten, dem Konzentrat sowie dem Sauerstoff. In der Mühle wird aber auch das Erzkonzentrat auf Endfeinheit aufgemahlen, während gleichzeitig die Reaktion einsetzt. Dabei wird durch die Reaktionswärme die Suspension noch in der Mühle auf die maximale Reaktionstemperatur oberhalb des Schwefelschmelzpunktes gebracht. Bei Aufrechterhaltung eines konstanten Sauerstoffpartialdruckes wird dabei der in dem Elektrolyt - Konzentratgemisch feinst verteilte Sauerstoff, sowie er sich durch die Reaktion verbraucht, immer wieder neu gelöst und an das Reaktionsgut herangetragen. Gleichzeitig verursachen die Schwingungen mit hoher Energiedichte eine kurzzeitige Folge von Kompressions . = und DekompressionSYorgängen, wo—durch schnelle örtliche Flüssigkeits- und Materialbewegungen^ Pumpvorgänge« ähnlich,das reagierte Stoffprodukt von der Reaktionsstelle abtransportieren. Dieser Effekt macht es auch möglich, daß bei Laugung oberhalb des Schwefelschmelzpunktes flüssig anfallende Schwefelteilchen suspensiv in die Lösung gehen, sodaß eine Agglomeration mit den ungelaugten Zinkblendenteilchen verhindert wird. Im vorliegenden Falle können dabei die Misch- und Mahlkörper aus Eisen bestehen, weil deren Ab^Cieb oder Korrosionsprodukte su Ferro= und/oder 3?erriverbindungen oxidiert werden, welche bekanntlich für den Ablauf der Zinkblendenlaugung als Katalysatoren günstig sind. Der Behälter der Schwingmühle selbst ist, bedingt

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durch die unkomplizierte Gestaltung als Rohr, durch Auskleidung mit Kunststoffen oder Herstellung aus Edelstahlen leicht vor Korrosion zu schützen. Auch die Dichtungsprobleme sind leicht zu handhaben, da keine rotierenden Teile und somit keine Stopfbüchsen auftreten. Aus der Schwingmühle 33 gelangt das teilweise reagierte Zwischenprodukt in ein ruhendes Reaktionsgefäß 34. Dieses kann in an sich bekannter Weise mit einem Agitationsrührwerk ausgestattet sein, welches einer Entmischung der Reaktanden entgegenwirkt. Auch kann im Reaktionsbehälter 34 auf einfache Art und Weise durch Wärmetauscher die Reaktionstemperatur aufrechterhalten oder verändert werden. Auf diese Weise kann man die Reaktion steuern, bis diese nach Verbrauch der Reaktionsstoffe oder durch Agglomeration der Schwefelpartikel sich erheblich verlangsamt oder zum Stillstand kommt.

Anschließend kann die Trübe in dem Reaktionsbehälter 34 auf eine Temperatur unterhalb des Schwefelschmelzpunktes gekühlt werden, um dann eine zweite Aufschlußphase in der zweiten Schwingmühle 33' zu durchlaufen. Die Trübe kann jedoch auch direkt ungekühlt in die Schwingmühle/gelangen, um die beschriebenen Torgänge ablaufen zu lassen. Wesentlich ist jedenfalls bei der Hintereinanderschaltung mehrerer Stufen, daß jeweils wieder eine Zerkleinerung der Konzentrate erfolgt, wobei vor allem auch die flüssige Schwefel-

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umhüllung vom Konzentrat getrennt wird und der Schwefel auspensiv in Lösung geht. Selbstverständlich ist dabei immer wieder von großer Bedeutung für die Gesamtreaktion, daß zwischen dem Sauerstoffgas und der !Trübe eine Suspension gebildet wird, welche dann soweit aktiviert ist, um im nachgeschalteten ruhenden Reaktionsgefäß den nächstfolgenden Reaktionsgrad zu erreichen.

Die mit der Erfindung vorgeschlagene mehr= oder vielstufige Durchführung einer Du>rcfelaugung sulfidischer Stoffe ergibt auf diese Weise einen außerordentlich wirtschaftlichen Gesamt-Prozess mit hohen Durchsätzen, wobei jeweils in einer Stufe die verbrauchte Menge an Elektrolyt und Sauerstoffgas so weit ergänzt werden kann, bis das Konzentrat annähernd vollständig ausgelaugt ist.

Die in Pigur 3 gezeigte Stufenlaugung ist willkürlich als Beispiel angenommen, entspricht jedoch im Prinzip derleaxis. Die Laugung wird beispielsweise in 3 Stufen zu jeweils 15 Minuten Gesamtlaugzeit durchgeführt. Dabei sollen auf die Laugung und den Aufschluß in den Schwingbehältern 33, 33¹, 33^ft jeweils 4 /ü Minuten entfallen, und auf das Verweilen in den Reaktionsbehältern 34, 34¹» 34'^f jewels IO^Minuten. Es wurde gefunden, daß während der Laugung in der Schwingmühle hohe Reaktionsgeschwindigkeiten ablaufen, wobei die Löslichkeit des Zinks in Abhängigkeit von der Zeit als

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Kurve wiedergegeben, eine annähernd lineare Steigung aufweist. Bei der Eachreaktion im ruhenden Gefäß wird die Reaktionsgeschwindigkeit schon bald durch die Benetzung von unreagierten Blendeteilchen durch den geschmolzenen Schwefel stark verringert, sogar zum Stillstand gebracht.

Diese Verhältnisse sind im Diagramm nach Figur 5 prinzipiell dargestellt. Hierin zeigt die Kurve A den bisherigen Verlauf in herkömmlichen Rührwerksautoklaven bei Durchführung der Reaktion unterhalb des Schmelzpunktes vom Schwefel, während Figur B die soeben beschriebene Laugung - jedoch in 6 Stufen - Schwingmühle / Reaktionsbehälter verdeutlicht.

Aus der letzten Stufe bzw. dem Reaktionsgefäß 34^lf nach der Figur 3 gelangt die Trübe in den Entspanner 35 und aus diesem in den Eindicker 36. Dieser trägt im Überlauf Zinksulfat aus, während im Rückstand der ausgefällte, elementare Schwefel aus der Suspension eingedickt wird, und neben verunreinigenden Metalle^ (beispielsweise Bleisulfat, Kadmiumsulfat etc.) die Gangart als Schlamm abgezogen wird.

In Figur 4 ist nochmals in Wiederholung des gleichen Verfahrensprinzips, allerdings der besseren Übersicht wegen nur als zweistufige Anlage, der Verfahrensstammbaum dargestellt, Hierin bedeutet 41 das Anmaischgefäß mit dem Rühr-

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werk 42. Mit 43 ist die Pumpenstation bezeichnet, mit 44 eine erste Schwingmühle und das Reaktionsgefäß 45 mit dem Rührwerk 46. Die zweite Schwingmühle, 44' gibt die !Trübe ab an den zweiten Reaktionsbehälter 45' , von gleicher Bauart wie 45. "Von dort gelangt die Trübe in den Entspanner 46 und schließlich in den Eindicker 47.

Alle aufgeführten Reaktionen unter Beteiligung gasförmiger, flüsssiger oder auch fester Reaktanden sind nur beispielgebend für eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten des erfinderischen Verfahrens bei der Durchführung chemischer Prozesse. Solche fallen weiterhin unter die Erfindung, soweit sie einem der folgenden Ansprüche genügen.

Patentan sprüche

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Claims

Patentansprüche

1 .) Verfahren zur Durchführung naßmetallurgischer Prozesse mit mindestens einem gasförmigen Reaktanden in einem geschlossenen Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß zur innigen Mischung des Gases mit der flüssigkeit der Behälter bei horizontaler Lage seiner Achse in einer Ebene senkrecht zu dessen Achse in energiereiche Schwingungen von einer !Frequenz oberhalb 15 Herz und einer Amplitude grosser S mm versetzt wird.
2. Verfahren nach dem Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine annähernd kreisförmige Schwingung, wobei die Behälterachse im wesentlichen die Mantelfläche eines horizontalen Zylinders beschreibt.
3. Verfahren nach dem Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine annähernd ellipsenförmige Schwingung, wobei die Behälterachse im wesentlichen die Mantelfläche eines rotationssymmetrischen, horizontal liegenden Körpers mit elliptischem Querschnitt beschreibt.
4. Verfahren nach dem Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine annähernd lineare Schwingung, wobei die Bewegung der Behälterachse im Wesentlichen entlang einer vertikalen Ebene erfolgt.

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5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4» gekennzeichnet durch die Verwendung im Behälter frei "beweglicher Mischkörper.
6. Verfahren nach dem Patentanspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkörper zugleich Mahlkörper für die Zerkleinerung eines Feststoffes sind.
7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der naßmetallurgische Prozeß, beginnend mit niedrigem Druck und/oder Temperatur, während der Prozeßphase zu hohem Druck und/oder hoher Temperatur geführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der naßmetallurgische Prozeß in Chargen durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7_} dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktanden kontinuierlich durch den Behälter geleitet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der metallurgische Prozeß in Stufen

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abwechselnd in je einem schwingenden Behälter und je einem diesem nachgeschalteten ruhenden Behälter durchgeführt wird.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Patentansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Behälter (27, 27} mit horizontaler Achse in schwingungsfähiger Lagerung, (28, 28') welcher durch einen Unwucht= oder Excenter-Antrieb (29) in Schwingungen versetzt wird.
12. Vorrichtung nach dem Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (27, 27') einen runden oder polygonalen Querschnitt aufweist.
13. Vorrichtung nach dem Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (27, 27') einen elliptoidischen Querschnitt aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende Behälter (27, 27') eine an sich bekannte Schwingmühle ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (27, 27') in an sich bekannter.Weise eine Einrichtung (26, 26') zum Heranführen eines Wärmeträgermediums an die Behälterwand besitzt.

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16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (27, 27') in an sich bekannter Weise mit korrosionsbeständigem Werkstoff hergestellt oder zumindest ausgekleidet ist.
17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in Stufen nach dem Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Zusammenschaltung von mindestens einer Schwingmühle (33, 33' 33" 0 mit je mindestens einem ruhenden Reaktionsgefäß, (34, 34 ', 34")

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