DE69328780T2

DE69328780T2 - Verfahren zur wiederaufbereitung bleihaltiger materialien

Info

Publication number: DE69328780T2
Application number: DE69328780T
Authority: DE
Inventors: Yury Alexandrovich Grinin; Nukezhan Satybaldievich Kasenov; Vyacheslav Mikhailovich Klimov; Gennady Fedorovich Kljuev; Akhat Salemkhaovich Kulenov; Maria Alekseevna Lyamina; Nurlan Musagalievich Ospanov; Yury Ivanovich Sannikov; Alexei Geradievich Shuklin; Viktor Alexandrovich Shumsky; Leonid Vladimirovich Slobodkin; Nikolai Nikolaevich Ushakov
Original assignee: TECNICOM GE Srl; OTKRYTOE AKZIONERNOE OBSHESTVO; VOSTOCNYJ NI SKIJ GORNO METALL
Current assignee: TECNICOM GE Srl; OTKRYTOE AKZIONERNOE OBSHESTVO; VOSTOCNYJ NI SKIJ GORNO METALL
Priority date: 1992-12-09
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2013-10-13
Also published as: WO1994013844A3; AU677365B2; KR0176230B1; AU5286793A; WO1994013844A2; EP0641865A1; EP0641865A4; DE69328780D1; FI107268B; FI943665A; JPH07507102A; EP0641865B1; CA2129441C; FI943665A0; CA2129441A1; KZ9B; KR950701004A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Nichteisenmetallurgie und insbesondere Verfahren zum Verarbeiten von Blei aufweisenden Materialien verschiedenen Ursprungs.
Die Hauptaufgabe beim Verbessern der Verarbeitung von Blei aufweisenden Materialien, die auch Zink, Kupfer und andere wertvolle Metalle enthalten, besteht darin, Verfahren zum Gewinnen dieser Metalle aus Rohmaterialien bei minimalem spezifischen Ausstoß eines Prozeßgases und bei niedrigem Verbrauch von Energieträgern je Tonne des Bleimetalls zu entwickeln. Die andere Aufgabe besteht darin, eine Möglichkeit zum Behandeln sowohl natürlicher Rohmaterialien als auch bei anderen Industrieprozessen als Nebenprodukte erzeugter Blei aufweisender Materialien, deren Aufbewahren mit erheblichen Umweltrisiken verbunden ist, bereitzustellen. Diese Aufgaben werden durch Verwenden von Prozeß-Sauerstoff an der Stufe des Verhüttens der Blei aufweisenden Materialien gelöst, der erlaubt, daß die Energiekosten bei der Bleierzeugung verringert werden und der Ausstoß des Prozeßgases reduziert wird. Diese Verfahren weisen den gemeinsamen Vorteil auf, daß erlaubt wird, daß ein Rohmaterial mit einem verhältnismäßig niedrigen Bleianteil wirksam verhüttet wird, wodurch ein Gas mit einem hohen Schwefelanhydridanteil und eine geschmolzene bleihaltige Schlacke erzeugt werden, aus der der Bleibarren durch Reduktion erzeugt werden kann. Es ist eine Vielzahl dieser als autogen bezeichneten Verfahren bekannt. Diese Verfahren erlauben es, Rohmaterialien eines variierenden Qualitätsbereichs zu verarbeiten. Dieser Bereich ist jedoch (hinsichtlich des Blei- und Zinkanteils, der thermi schen Eigenschaften von Materialien, der Größe und der Phasenzusammensetzung von Produkten) ziemlich schmal. Daher wird derzeit eine große Gruppe von Blei aufweisenden Materialien, wie Rückstände, Flugstäube von der Kupfersteinumwandlung und Schlämme, nicht durch bekannte Verfahren verarbeitet, und sie sammeln sich auf Schutthalden an. Weil die zuvor erwähnten Materialien erhebliche Mengen an Zink und Kupfer enthalten, sammeln sich daher eisenfreie Materialien auf Schutthalden, wodurch komplizierte Umweltprobleme hervorgerufen werden. Folglich ist das Erweitern des Bereichs verarbeitbarer, Blei aufweisender Materialien eine sehr dringende Aufgabe für die Technologie und den Umweltschutz.
Ein Verfahren zum Verarbeiten der feinkörnigen Bleikonzentrate unter Beimischung von zurückgewonnenem Staub, zurückgewonnenen Flußmitteln, zurückgewonnenen Kohlepulvermaterialien und zurückgewonnenen bleihaltigen Materialien in der Art von Rückständen ist als ein QSL-Prozeß (K. Mager, A. Schelte, "Primary and Secondary Lead processing", Halifax, Nova Scotia, Canada, August 20-24, 1989, Ed. Pergamon Press, N. Y., S. 15-26) bekannt. Gemäß diesem Verfahren wird die Mischung granuliert, und die so gebildeten, einen Feuchtigkeitsanteil von 8% aufweisenden Körnchen werden auf die Oberfläche der Oxidschmelze aufgebracht, in der 35 bis 60% Blei in Form von Oxiden vorhanden sind. Ein Sauerstoff enthaltendes Gas wird durch diese Oxidschmelze und die Bleimetallschicht unter der Schmelze geblasen. Durch die bei einer Temperatur von 850-950ºC erfolgende Wechselwirkung zwischen den Sulfiden des Rohmaterials und den Bleioxiden wird ein Bleibarren gebildet, von dem ein Teil infolge einer Bleioxidation durch das Sauerstoff enthaltende Gas zur Oxidschmelze geführt wird. Eine konstant hohe Konzentration von Bleioxid und ein Überwiegen der Bleibarren-Bildungsrate gegenüber der Rate der Oxidation von diesem durch Sauerstoff werden durch ein Anpassen der Körnchenzuführrate und des Sauerstoffverbrauchs erzielt. Die fortlaufend gebildete Oxidschmelze, die eine Temperatur von höchstens 950ºC auf weist, fließt fortlaufend zu einer Reduktionszone, in der die Temperatur der Schlacke infolge einer Gaserwärmung, wenn sie sich zu einer Auslaßöffnung bewegt, auf bis zu 1150-1250ºC ansteigt. Gleichzeitig wird beim Verwenden einer Kohle-Luft- Mischung oder einer Erdgas-Luft-Mischung, die durch die Schmelze geblasen wird, die Reduktion der Bleioxide zu Bleibarren erzielt.
Das Vorhandensein erheblicher Mengen an Sulfaten und Oxiden von Metallen, insbesondere höheren Metalloxiden, in einem bleihaltigen Anfangsmaterial ist jedoch bei diesem Verfahren infolge einer Temperaturbeschränkung an der Oxidationsstufe (nicht höher als 950ºC) und insbesondere an der Reduktionsstufe (nicht höher als 1250ºC) nicht erlaubt. Der Grund für diese Beschränkung besteht darin, daß die Verarbeitungsrate abnimmt, der Energieverbrauch (Prozeß-Sauerstoff, Kohlenstoff-Brennstoff) zunimmt und die direkte Wiedergewinnung von Blei infolge einer Erhöhung des Flugstaub-Ausstoßes (50% der Masse der Beschickung und mehr) verringert wird, wenn der Anteil einfacher und komplexer Sulfate und Oxide von Metallen erhöht wird. Weiterhin wird der Verhüttungsprozeß bei einer 50-60% betragenden Oxidationsrate von Eisen in einem bleihaltigen Material infolge des Bildens einer viskosen Oxidschmelze vollkommen gestört.
Überdies sind für dieses Verfahren ein hoher Ausstoß des Prozeßgases und folglich eine starke Umweltverschmutzung durch Bleiaerosole und Schwefelverbindungen charakteristisch. Es ist ein Verfahren zum Verarbeiten von bleihaltigen Materialien, Blei- und insbesondere Blei-Zink-Konzentraten entwickelt worden, gemäß dem eine aus diesen Materialien und Flußmitteln bestehende Beschickung hergestellt wird. Eine Mischung von Quarzsand mit Kalkstein oder Kalk wird als Flußmittel verwendet. Die Beschickung wird auf einen Feuchtigkeitsanteil von weniger als 1% getrocknet. Die trockene Beschickung zusammen mit zurückgewonnenem Staub und gemahlenem kohlehaltigen Material wird durch einen vertikalen Brenner dem in einer Sauerstoffatmosphäre bei einer Entschwefe lungsrate von etwa 100% erfolgenden Schweberöstschmelzen zugeführt. Durch das Schmelzen wird eine Oxidschmelze erzeugt, die eine Temperatur von etwa 1400ºC aufweist und vorwiegend Metalloxide und eine Mischung von zurückgewonnenem Staub und dem sich aus dem Oxidationsschmelzen ergebenden Gas enthält. Das Reduzieren der Metalloxide, vorwiegend der Bleioxide, zum Bleimetall wird durch Filtration der Oxidschmelze durch ein Bett eines gemahlenen kohlehaltigen Materials vorgenommen. Durch das Reduzieren werden ein Bleibarren, Stein, eine einen niedrigen Bleianteil aufweisende zinkhaltige Schlacke und gasförmige Reduktionsprodukte unter Beimischung von zurückgewonnenem Staub und sich aus dem Oxidierschmelzen ergebenden Gas erzeugt, und sie werden vom Gas und zurückgewonnenen Staub befreit. Der zurückgewonnene Staub wird zum Schmelzen zurückgeführt, und das Gas wird zur Schwefelwiedergewinnung verwendet. Eine bleiverarmte Schlacke wird in einen elektrischen Ofen geladen, um die Bleimetallsuspension zu trennen, und gleichzeitig werden bleihaltige Zinkrauchgase erzeugt und in Form von Zinkrauchgasen aufgefangen. Die Schlacke und Zinkrauchgase werden zur Zinkwiedergewinnung verwendet (US-A-4 519 836).
Dieses Verfahren weist zwei wesentliche Nachteile auf:
1. Das Verfahren erlaubt kein wirksames Verarbeiten bleihaltiger Materialien, wenn Schwefel in Form von Sulfaten (beispielsweise Bleirückständen und Konverterstaub) vorhanden ist, weil Metallsulfate (Calcium, Blei) keine Zeit zum vollständigen Zersetzen haben und im Bett eines gemahlenen kohlehaltigen Materials zu Sulfiden reduziert werden. Infolge des Bildens von Sulfidschwefel wird minderwertiger Stein zusammen mit dem Bleibarren gebildet, was zu einer niedrigeren direkten Bleiwiedergewinnung in Form von Bleimetall und einem höheren Ausstoß bleihaltigen Staubs führt.
Um eine bessere Qualität aufweisenden Stein zu erzeugen und den Ausstoß von diesem zu verringern, muß die Verarbeitungsrate des Bleigrundstoff-Verhüttens erheblich gesenkt werden, um die Sulfatretentionszeit in der Flamme in der Hochtemperaturzone zu vergrößern, wodurch das Ausmaß des Metallsulfatzersetzens erhöht wird. Dies hilft jedoch nicht viel, weil infolge hoher Abwärmeverluste der spezifische Energieverbrauch zunimmt und die direkte Wiedergewinnung von Blei zu Bleimetall lediglich 60% beträgt.
2. Das Verfahren ist nicht wirksam, wenn ein bleihaltiger Grundstoff mit einem hohen Anteil höherer Eisenoxide verarbeitet wird.
Während des Grundstoffverhüttens gehen die höheren Eisenoxide alle in die Oxidschmelze über und verringern das anfängliche Fließvermögen von dieser. Das Fließvermögen der Schmelze wird auch zusätzlich während ihres Reduzierens im Bett eines kohlehaltigen Materials verringert, weil ihre Verarmung hinsichtlich niedrigschmelzendem PbO schneller als diejenige von Fe&sub2;O&sub3; erfolgt und weil das fortschreitende Ansammeln hochschmelzender höherer Eisenoxide auftritt, die 2 bis 3 mal so langsam wie PbO reduziert werden. Die Verringerung des Fließvermögens führt bis zu dem Grad zu einer erheblichen Abnahme der Bleiwiedergewinnung und der Produktivität, daß die Reduktion von Bleioxiden zu Metall völlig aufhört.
Die Reduktion der höheren Eisenoxide wird von einer Wärmeabsorption begleitet, die erheblich höher ist als die für PbO, weshalb die Temperatur der dispergierten Oxidschmelze für diese Grundstoffart ziemlich weit absinkt, wenn sie durch das kohlehaltige Bett hindurchtritt. Der Wärmefluß zum Bett einer einen Anteil verarmten Bleis aufweisenden zinkhaltigen Schlacke ist jedoch ziemlich gering (die Schlacke wird elektrothermisch erwärmt). Daher erfordert die erwähnte Wärmebeschränkung unter der Annahme, daß in der Beschickung möglicherweise Eisen vorhanden ist, daß die Verarbeitungsrate der Beschickung mehrmals verringert wird, wenn das im Grundstoff vorhandene Eisen vollständig zu höheren Eisenoxiden (Fe&sub2;O&sub3;) oxidiert wird.
Andererseits reicht eine Erhöhung der Temperatur der am kohlehaltigen Bett ankommenden dispergierten Oxidschmelze um 100ºC (von 1400 auf 1500ºC) nicht aus, um den Wärme verbrauch für die Reduktion von Fe&sub2;O&sub3; auszugleichen und eine hohe Produktivität bereitzustellen. Weiterhin erfordert dies einen hohen zusätzlichen Energieaufwand (nicht weniger als 20 kg reinen Kohlenstoffs und 37,4 nm² reinen Sauerstoffs je 100 kg dreiwertigen Eisens).
Eine Verringerung der Produktivität hilft jedoch nicht viel hinsichtlich der Wiedergewinnung von Blei zum Metall, weil etwa 20% des Bleis in der zinkhaltigen Schlacke bleiben.
Daher ist das bestehende Verfahren nicht wirksam genug beim Behandeln bleihaltiger Materialien, in denen hauptsächlich einfache und komplexe Sulfate und Oxide von Metallen einschließlich höherer Eisenoxide vorhanden sind, und es ist durch eine Verringerung der Produktivität, eine Erhöhung der Energiezufuhr und eine Verringerung der Bleiwiedergewinnung gekennzeichnet.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Betriebsbedingungen des Verhüttungsprozesses beim Verarbeiten bleihaltiger Materialien so zu ändern, daß die Produktivität erhöht, die Energiezufuhr verringert und die Bleiwiedergewinnung erhöht wird.
Eine weitere Aufgabe der vorgeschlagenen Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Verarbeiten bleihaltiger Materialien bereitzustellen, welches das Verarbeiten bleihaltiger Materialien aus sekundären Quellen, beispielsweise von Bleirückständen, Stäuben von der Steinumwandlung und anderen Materialien dieser Art, ermöglichen könnte, um dadurch die Aufgabe des Schützens der Umwelt vor dem Verschmutzen durch schwere Nichteisenmetalle enthaltende, fein dispergierte Produkte zu lösen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Entwicklung eines Verfahrens zum Verarbeiten bleihaltiger Materialien, das die Reduktion von Ausstößen gefährlicher Substanzen ermöglichen könnte, um dadurch die Umwelt zu schützen.

Kurzbeschreibung des Wesens der Erfindung

Das oben angegebene Problem wird durch das Verfahren zum Verarbeiten bleihaltiger Materialien gelöst, in denen hauptsächlich einfache und komplexe Sulfate und Oxide von Metallen einschließlich höherer Eisenoxide vorhanden sind, wobei das Verfahren umfaßt:
a) Herstellen einer feuchten Beschickung aus bleihaltigen Anfangsmaterialien und Flußmitteln,
b) Trocknen der an der Stufe (a) erzeugten Beschickung auf einen Feuchtigkeitsanteil von weniger als 1%,
c) Schweberöstschmelzen der trockenen Beschickung in einer Sauerstoffatmosphäre, wodurch eine dispergierte Oxidschmelze und eine Mischung von Staub und Schmelz-Abgas erzeugt werden,
d) Reduzieren der an der Stufe (c) erzeugten Oxidschmelze durch Filtrieren von ihr durch ein Bett erwärmter Teilchen eines gemahlenen kohlehaltigen Materials, wodurch ein Bleibarren, eine bleiverarmte Schlacke und Gas erzeugt werden,
e) Trennen der an der Stufe (c) erzeugten Mischung vom Staub und Schmelz-Abgas und Rückführen des Staubs zur Stufe (c),
f) Herstellen der feuchten Beschickung an der Stufe (a), das durch Hinzufügen eines Sulfidpulvermaterials vorgenommen wird, um das von 0,08 bis 0,87 reichende Massenverhältnis zwischen Sulfidschwefel, elementarem Schwefel und Pyritschwefel und dem Gesamtschwefelanteil in der Beschickung und ein kohlehaltiges Pulvermaterial mit einem Gehalt von 4 bis 12 kg reinen Kohlenstoffs je 100 kg dreiwertigen Eisens und von 20 bis 140 kg reinen Kohlenstoffs je 100 kg Sulfatschwefel zu erhalten.
Es ist zweckmäßig, ein kohlehaltiges Material zu verwenden, das eine Kohlenstoffvergasungsreaktions-Aktivierungsenergie im Bereich von 5,78 · 10&sup4; bis 2,09 · 10&sup5; J/Mol (13,8 bis 50 kcal/Mol) aufweist.
Es ist wünschenswert, eine Beschickung mit einem Feuchtigkeitsanteil von 2 bis 16% dem an der Stufe (b) erfolgenden Trocknen zuzuführen.
Infolge des oben Erwähnten ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren, daß:
- minderwertige bleihaltige, fein dispergierte Materialien verarbeitet werden und zugleich die Aufgabe des Schutzes der Umwelt vor dem Verschmutzen durch diese Produkte gelöst wird,
- die Verarbeitungsrate des in der Beschickung vorhandenen Bleis um mehr als 100,0 kg/h erhöht wird,
- der Gesamtaufwand von Energieträgern (Brennstoff, Prozeß-Sauerstoff) um mehr als 4,18 · 10&sup9; J/Tonne (1000 Mcal/t) des in der Beschickung vorhandenen Bleis verringert wird,
- bis zu 96,16% des Bleis in den Bleibarren, dem Hauptprodukt des Verhüttens, extrahiert werden.
Überdies bietet das Verfahren die folgenden Nebenvorteile:
- infolge einer Verringerung des Brennstoff- und Prozeß- Sauerstoff-Aufwands wird der Ausstoß des Schmelz-Abgases reduziert, und die Kosten für den Umweltschutz (das Gaskühlen und Staubreinigen) werden entsprechend reduziert,
- die Umweltverschmutzung durch Bleiaerosole wird proportional zum Verringern des Schmelz-Abgas-Ausstoßes reduziert.
Diese und andere Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens werden anhand der weiter unten dargelegten detaillierten Beschreibung der Erfindung ersichtlich werden.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm, das den Anstieg der Temperatur je Flammenlänge abhängig von der Reaktionstemperatur für das bekannte Verfahren (Kurve 1) und das Verfahren gemäß der Erfindung (Kurve 2) widerspiegelt, und
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, das die Verringerung des Sauerstoffverbrauchs und die Erhöhung der Kapazität abhängig vom Gewichtsverhältnis zwischen Sulfidschwefel, elementarem Schwefel und Pyritschwefel und dem Gesamtschwefelanteil widerspiegelt.
Das Herstellen einer feuchten Beschickung aus bleihaltigen Anfangsmaterialien und Flußmitteln an einer Stufe (a, f) wird durch Hinzufügen eines Sulfidpulvermaterials vorgenommen, um das von 0,08 bis 0,87 reichende Massenverhältnis zwischen Sulfidschwefel, elementarem Schwefel und Pyritschwefel und dem Gesamtschwefelanteil in der Beschickung zu erhalten.
Hierdurch werden beim Zersetzen von Blei, Calcium und anderen Metallen Bedingungen für eine Temperaturverringerung um 300-500ºC im Vergleich zur Temperatur ihrer thermischen Zersetzung beim bekannten Verfahren geschaffen, weil beim nachfolgenden Schweberöstschmelzen die Reaktionen des folgenden Typs stattfinden:
MeS + 3 MeSO&sub4; = 4 MeO + 4 SO&sub2; (1)
MeS + 2 MeSO&sub4; = Me + 2 MeO + 3 SO&sub2; (2)
Daher findet das Zersetzen von Metallsulfaten in einem für die Wärmestrahlungsintensität optimalen Temperaturbereich statt, woraus sich infolge des niedrigen Energieverbrauchs der Reaktionen (1), (2) verglichen mit beim bekannten Verfahren verwendeten thermischen Zersetzungsreaktionen ein Erhöhen der Produktivität des Verhüttungsprozesses und ein Reduzieren der Energiezufuhr ergibt. Das weitere Reduzieren der Leistungszufuhr (durch Prozeß-Sauerstoff) findet wegen des als ein Oxidationsmittel verwendeten Sulfatschwefels statt. Auf diese Weise wird die Temperatur der an der Stufe (c) erzeugten dispergierten Oxidschmelze auf einem Niveau von 1400-1420ºC gehalten, das für das an der Stufe (d) erfolgende weitere Reduzieren der im Bett eines gemahlenen kohlehaltigen Materials vorhandenen Schmelze erforderlich ist.
Parallel zu den oben angegebenen Reaktionen läuft eine Reaktion des durch den Sulfidschwefel erfolgenden Reduzierens höheren Eisenoxids zu FeO ab:
3 Fe&sub2;O&sub3; + MeS = 6 FeO + MeO + SO&sub2; (3)
Eine geringe Menge an Magnetit (höheren Eisenoxiden) bleibt in der an der Stufe (c) erzeugten dispergierten Oxidschmelze, weshalb die Schmelze eine niedrigere Viskosität aufweist, als es beim bekannten Verfahren der Fall ist, was zu einer Erhöhung der Bleiwiedergewinnung beim weiteren Reduzieren der dispergierten Oxidschmelze an der Stufe (d) führt.
Wenn das Massenverhältnis zwischen der Summe von Sulfidschwefel, elementarem Schwefel und Pyritschwefel und dem Gesamtschwefelanteil geringer als 0,08 ist, muß die Leistungszufuhr (der Sauerstoff- und Brennstoffverbrauch) erheblich erhöht werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich in diesem Fall die thermische Dissoziationsreaktion von Sulfaten teilweise gegenüber energetisch vorteilhafteren Reaktionen (1) - (3) durchsetzt. Weiterhin nimmt auf diese Weise die Produktivität des Verhüttungsprozesses für Bleibarren infolge einer Verringerung der Entschwefelungsrate nach den Reaktionen (1) - (3) ab, und die Wiedergewinnung von Blei zu Bleibarren nimmt infolge der Steinbildung und einer Erhöhung des Bleianteils in der zinkhaltigen Schlacke ab.
Eine Erhöhung des Massenverhältnisses zwischen der Summe von Sulfidschwefel, elementarem Schwefel und Pyritschwefel und dem Gesamtschwefelanteil in einer feuchten Beschickung bis über 0,87 verringert infolge einer zu intensiven Wärmeabgabe während der in einer Sauerstoffatmosphäre erfolgenden Entschwefelung der Beschickung die Prozeßproduktivität und beeinträchtigt infolge der Bildung minderwertigen Steins die Wiedergewinnung von Blei zum Bleibarren.
Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren ist es beim Herstellen der feuchten Beschickung an der Stufe (a, f) lohnend, ein kohlehaltiges Pulvermaterial mit einem Anteil von 20 bis 140 kg reinen Kohlenstoffs je 100 kg in der Beschickung enthaltenen Sulfatschwefels zuzuführen. Auf diese Weise werden fein dispergierte Teilchen von Sulfaten während des Schweberöstschmelzens an der Stufe (c) durch Pulverteilchen eines kohlehaltigen Materials nach einer Reaktion des Typs
MeSO&sub4; + 2 C + = MeS + 2 CO&sub2; (9)
reduziert, wobei nach den Reaktionen (1)-(3) mit Sulfaten und höheren Eisenoxiden gebildete "amorphe" Sulfide schnell nach der Reaktion
MeS + 1,5 O&sub2; = MeO + SO&sub2; (5)
mit Sauerstoff wechselwirken, wodurch Schwefel in der Gasphase wiedergewonnen wird.
Die Reaktionen (4) und (5) sowie die Reaktionen (1)-(3) werden bei Blei, Zink, Calciumsulfaten (und auch Eisensulfaten) bei einer Temperatur im Bereich von 350-700ºC eingeleitet und praktisch abgeschlossen. Die Energiezufuhr wird verringert, und die Produktivität des Verhüttungsprozesses wird bei einer Verringerung der Sulfatzersetzungstemperatur erhöht (beispielsweise wird reines CaSO&sub4; nur bei einer Temperatur von mehr als 1300ºC zersetzt).
Ein an der Stufe (a, f) auftretender Verbrauch des kohlehaltigen Pulvermaterials von 20 bis 140 kg reinen Kohlenstoffs je 100 kg Sulfatschwefel reicht aus, damit der Verhüttungsprozeß wirksam abläuft.
Wenn der Verbrauch des kohlehaltigen Pulvermaterials an der Stufe (a, f) geringer als 20 kg reinen Kohlenstoffs je 100 kg Sulfatschwefel in der Beschickung ist, nimmt die Wirksamkeit des Verhüttungsprozesses ab. Dies ist darauf zurückzuführen, daß dies zu einer Reduzierung der Kontaktfläche der Reaktionsphasen und einer Verringerung der Rate und des Ausmaßes der Reaktion (4) führt. Im Ergebnis fällt die Entschwefelung der Beschickung ab und nimmt die spezifische Wärmezufuhr je Gewichtseinheit von Sulfatschwefel in der Beschickung zu. Die Verringerung der Entschwefelungsrate der Beschickung führt zu einer Abnahme der Verhüttungsproduktivität, einer Erhöhung der Produktion minderwertigen Steins und einer entsprechenden Verringerung der Wiedergewinnung von Blei zum Bleibarren während einer Bleioxidreduktion im Bett kohlehaltigen Materials an der Stufe (d).
Ein Verbrauch des kohlehaltigen Pulvermaterials von mehr als 140 kg reinen Kohlenstoffs je 100 kg Sulfatschwefel ist nicht sinnvoll.
Gemäß dem patentierten Verfahren können auch Blei aufweisende Materialien mit einem hohen Anteil von Oxiden dreiwertigen Eisens, beispielsweise Verbindungen in der Art von Zink- und Bleiferriten, Ghoetit (FeOOH), Hematit (Fe&sub2;O&sub3;) und eine Anzahl von Jarositen, behandelt werden. Wenn diese Materialien dem Verhütten gemäß dem bekannten Verfahren unterzogen werden, bildet sich eine hochviskose Oxidschmelze, was zu einer Produktivitätsabnahme und einer höheren Energiezufuhr führt.
Gemäß dem patentierten Verfahren wird an der Stufe (c) eine niedrigviskose Oxidschmelze erzeugt. Ein an der Stufe (d) erfolgendes Reduzieren von PbO in der Schmelze ruft keine Probleme hervor, weil während des Herstellens der feuchten Beschickung an der Stufe (a, f) ein kohlehaltiges Pulvermaterial mit einem Anteil von 4 bis 12 kg reinen Kohlenstoffs je 100 kg dreiwertigen Eisens hinzugefügt wird. Tatsache ist, daß der Kohlenstoff während des Verhüttens bei einer Temperatur von 500ºC höhere Eisenoxide zu FeO reduziert:
2 Fe&sub2;O&sub3; + C = 4 FeO + CO&sub2; (6)
Wenn die Temperatur, bei der diese endotherme Reaktion abläuft, derjenigen der intensivsten Wärmeabgabe beim Schweberöstschmelzen gleicht, beträgt die Rate der Reaktion (6) und der Reduktion von Fe&sub2;O&sub3; zu FeO 70-85%. Daher wird durch das Verhütten eine Oxidschmelze mit niedriger Viskosität erzeugt, wodurch eine Erhöhung der Bleiwiedergewinnung und der Produktivität des Prozesses während des an der Stufe (d) erfolgenden Reduzierens der Oxidschmelze und eine Verringerung des Verbrauchs von Energieträgern (kohlehaltigem Material) erzielt werden.
Wenn der Verbrauch des kohlehaltigen Pulvermaterials niedriger als etwa 4 kg reinen Kohlenstoffs je 100 kg dreiwertigen Eisens ist, nimmt das Ausmaß der Reaktion (6) ab, und Schwierigkeiten treten infolge der Bildung einer viskosen Oxidschmelze während des weiteren Reduzierens von PbO im Bett des kohlehaltigen Materials auf, wodurch eine Erhöhung der Energiezufuhr und eine Verringerung der Produktivität und der Bleiwiedergewinnung bewirkt werden.
Ein Verbrauch des kohlehaltigen Pulvermaterials von mehr als 12 kg reinen Kohlenstoffs je 100 kg dreiwertigen Eisens ist nicht sinnvoll, sofern er nicht zu einer Verbesserung der Leistungsmerkmale des Verhüttungsprozesses führt. Neben dem während seines Herstellens an der Stufe (a, f) erfolgenden separaten Einführen eines Pulversulfidmaterials oder eines kohlehaltigen Pulvermaterials in die Beschickung sieht die Erfindung eine gleichzeitige Verwendung von ihnen vor. Die Verwendung des Sulfidpulvermaterials ist in den Fällen bevorzugt, in denen der Anteil höherer Eisenoxide im Blei aufweisenden Anfangsmaterial nicht 20-30 Massenprozent des Gesamtanteils übersteigt, und die Verwendung der kohlehaltigen Pulvermaterialien ist dann zweckmäßig, wenn der erwähnte Oxidanteil mehr als 50-80 Massenprozent des Gesamteisenanteils beträgt.
Es wurde experimentell gezeigt, daß die höchste Rate des Zersetzens von Metallsulfaten und höheren Eisenoxiden während des an der Stufe (c) nach den Reaktionen der Typen (4) und (6) in einem Temperaturbereich von 400-600ºC erfolgenden Schweberöstschmelzens dann erreicht wird, wenn ein eine hohe Reaktivität aufweisendes kohlehaltiges Pulvermaterial, das durch eine Kohlenstoffvergasungsreaktions-Aktivierungsenergie (E) von 5,78 · 10&sup4; bis 2,09 · 10&sup5; J/Mol (13,8 bis 50 kcal/Mol) gekennzeichnet ist, an der Stufe (a, f) verwendet wird. Dieses Material kann beispielsweise Holzkohle und Schwarzkohle aus einem Schlackekohlenstoff vom Waelz-Prozeß sein.
Die Kohlenstoffvergasungsreaktions-Aktivierungsenergie kann nach einer standardmäßigen Technik von kinetischen Studien (beispielsweise "Termic methods of analysis" von Wandland U., "Mir", 1978, S. 515) festgelegt werden oder Bezugsquellen entnommen werden.
Eine Beschickung mit einem Feuchtigkeitsanteil von 2 bis 16% wird an der Stufe (b) zum Trocknen zugeführt und hilft, während des an der Stufe (c) erfolgenden Verhüttens der Beschickung Eisenoxide und Sulfatschwefel wirksam zu reduzieren. Es erweist sich, daß die Klebeigenschaften fein dispergierter Restteilchen, von Bleistaub und von anderen ähnlichen Blei aufweisenden Anfangsmaterialien gegenüber Teilchen eines Sulfidpulvermaterials und eines kohlehaltigen Materials, die während des Herstellens der Beschickung an der Stufe (a, f) eingeführt wurden, beim erwähnten Feuchtigkeitsanteil besser sind.
Die hergestellte feuchte Beschickung wird an der Stufe (b) bis auf einen Feuchtigkeitsanteil von weniger als 1% getrocknet. Daher werden die einzelnen Teilchen der feuchten Beschickung größer und ziemlich stark, und sie bilden infolge einer Agglomeration Anhäufungen, wodurch der Kontakt von Bestandteilen hergestellt wird, der für die Reaktionen (1)- (4) und (6) erforderlich ist und der die Reaktionen beschleunigt.
Überdies wird durch das Bilden der groben und starken Anhäufungen von Teilchen ein minimaler Ausstoß von Staubfraktionen während des an der Stufe (b) erfolgenden Trocknens der feuchten Beschickung bereitgestellt.
Die an der Stufe (b) unter Beimischung oxidierten zurückgewonnenen Staubs aus der Stufe (e) und eines gemahlenen kohlehaltigen Materials (beispielsweise Koks, Schwarzkohle) erzeugte trockene Beschickung wird an der Stufe (c) zum Schweberöstschmelzen in einer Sauerstoffatmosphäre geleitet. Dort wird das Material in Reaktion auf hohe Temperaturen erhitzt und geschmolzen, und Sulfide und kohlehaltige Pulvermaterialien reduzieren die Sulfate von Metallen und Oxiden dreiwertigen Eisens in einem Temperaturbereich von 350- 700ºC. Durch das an der Stufe (c) erfolgende Verhütten der Beschickung werden eine dispergierte Oxidschmelze und eine Mischung von Staub und Schmelz-Abgas erzeugt. Gleichzeitig werden die Teilchen des gemahlenen kohlehaltigen Materials auf eine hohe Temperatur erwärmt, sie haben jedoch wegen ihrer relativ hohen Größe und der schnellen Verringerung des Sauerstoffanteils in der Gasphase entlang dem vertikalen Verlauf des Verhüttungsschachts (der Sauerstoffanteil in der Gasphase über der Badoberfläche beträgt etwa 1%) keine Zeit zum Verbrennen, so daß im wesentlichen das gesamte gemahlene kohlehaltige Material heiß ist, wenn es unter Bildung des kohlehaltigen Betts an die Schmelzoberfläche gelangt und diese fortlaufend erneuert.
Die an der Stufe (c) erzeugte Oxidschmelze in Form feiner Tröpfchen tritt an der Stufe (d) durch das kohlehaltige Bett hindurch, wo die Bleioxide durch den Kohlenstoff reduziert werden, wodurch an der Stufe (d) der Bleibarren, die zinkhaltige, bleiverarmte Schlacke und Gas erzeugt werden.
Das während des Schweberöstschmelzens an der Stufe (c) erzeugte staubgeladene schwefelhaltige Gas wird in einem elektrostatischen Abscheider vom Staub befreit. Der im Abscheider angesammelte Staub wird zusammen mit der Beschickung an der Stufe (c) fortlaufend zum Schweberöstschmelzen zurückgeführt, und sauberes Gas gelangt zum Erzeugen von Schwefelsäure.
Der Bleibarren, der an der Stufe (d) durch die Reduktion der Oxidschmelze durch ein gemahlenes kohlehaltiges Material erzeugt wurde, wird von der zinkhaltigen Schlacke getrennt und zum Veredeln durch bekannte Verfahren geleitet.
Die zinkhaltige Schlacke wird bekannten Behandlungen, wie einem Begasen und dem Waelz-Prozeß, unterzogen, um Zink in Form von Oxidrauchgasen zu gewinnen, die durch einen Laugprozeß weiterbehandelt werden.
Auf diese Weise ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren zum Verarbeiten minderwertiges Blei aufweisender Materialien eine erhebliche Erhöhung der Produktivität des Prozesses, eine Verringerung der Leistungszufuhr und eine Erhöhung der Wiedergewinnung von Blei zum Bleibarren.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung sind weiter unten Beispiele angeführt, die das vorgeschlagene Verfahren veranschaulichen.
Beispiel 1. Gemäß dem bekannten Verfahren wurden an einer Pilotanlage Blei aufweisende Rückstände von der Zinkproduktion verarbeitet, die einfache und komplexe Sulfate und Oxide von Metallen unter Einschluß höherer Eisenoxide enthielten. Dieses Blei aufweisende Material wies die folgende in Massenprozent angegebene Zusammensetzung auf: Blei - 19,5, Zink - 14,2, Kupfer - 1,3, Eisen insgesamt - 22,0 (einschließlich dreiwertigen Eisens - 19,4), Schwefel insgesamt - 5,94 (einschließlich der Summe von Sulfidschwefel, elementarem Schwefel und Pyritschwefel - 0,2), Siliciumoxid - 5,3, Calciumoxid - 0,7, Aluminiumoxid - 1,0, Magnesiumoxid - 0,2. Quarzsand und Kalkstein wurden dem Blei aufweisenden Material an der Stufe (a) als Flußmittel mit einem Anteil von 17,49 kg je 82,51 kg des Blei aufweisenden Materials hinzugefügt. Die erzeugte Beschickung wies die folgende in Massenprozent angegebene Zusammensetzung hinsichtlich der Trockensubstanz auf: Blei - 16,1, Zink - 11,7, Eisen insgesamt - 18,4, Schwefel insgesamt - 4,9 (einschließlich der Summe von Sulfidschwefel, elementarem Schwefel und Pyritschwefel - 0,17). Diese Beschickung wurde an der Stufe (b) bis zu einem Restfeuchtigkeitsanteil von 0,2% getrocknet. Die getrocknete Beschickung wurde mit dem zurückgewonnenen Staub und dem gemahlenen Koks, der als ein Reduktionsmittel zum Bilden des kohlehaltigen Betts verwendet wurde, vermischt und an der Stufe (c) durch einen Brenner zum Verhütten einem vertikalen Verhüttungsschacht zugeführt, in dem als ein Brennstoff dienendes Kokspulver und Sauerstoff in Mengen zugeführt wurden, die das vollständige Verbrennen des Kohlenstoffs nach der folgenden Reaktion erlaubten:
C + O&sub2; = CO&sub2;
Das Blei aufweisende Material und die Flußmittel wurden der Oxidschmelze hinzugefügt, und der gemahlene Koks lagerte sich auf der Schlackenbadoberfläche ab, wodurch ein erwärmtes kohlehaltiges Bett erzeugt wurde. Die an der Stufe (c) erzeugte Oxidschmelze durchsickerte das Bett, und die Bleioxide wurden an der Stufe (d) zum Metall reduziert, und Zink blieb in der Schlacke. Dadurch wurden ein Bleibarren, Zinkschlacke, Kupferstein und Staub aufweisendes Gas erzeugt, das Gas wurde gekühlt und an der Stufe (e) vom Staub befreit, und der Staub wurde zusammen mit der Beschickung an der Stufe (c) fortlaufend dem Verhütten zurückgeführt.
Während des Experiments wurde der Verhüttungsmodus hinsichtlich des Entschwefelns der Bestückung und der Schmelztemperatur kontrolliert. Zu diesem Zweck wurden der Oxidschmelze Proben entnommen, bevor sie zum kohlehaltigen Bett weitergeleitet wurde, und die Proben wurden auf ihren Schwefelanteil analysiert. Zum gleichen Zeitpunkt wurde die Temperatur am selben Punkt gemessen und durch eine Änderung der Bestückungs-, Brennstoff- und Sauerstoffrate auf ein optimales Niveau von 1400-1420ºC eingestellt.
Im optimalen Verarbeitungsmodus Blei aufweisender Materialien wurden die folgenden Leistungsmerkmale erzielt: Verarbeitungsrate
des Blei aufweisenden Materials 435 kg/h
der Beschickung 527 kg/h
des Bleis in der Beschickung 84,85 kg/h
Pulverkoks-(Brennstoff)-Verbrauch hinsichtlich reinen Kohlenstoffs 75,3 kg/h
Sauerstoffverbrauch hinsichtlich reinen Sauerstoffs 141 nm³/h
Verbrauch gemahlenen Koks 13,2 kg/h
Gesamtverbrauch von Energieträgern (Brennstoff, Sauerstoff, gemahlener Koks) je Tonne Blei in der Beschickung 24,96 · 10&sup9; J (5962 Mcal)
Es wurden die folgenden in Massenprozent angegebenen Verhüttungsprodukte erhalten:
Bleibarren: Blei - 97, Kupfer - 0,54
Stein: Blei - 35, Zink - 12, Kupfer - 14
Schlacke: Blei - 7, Zink - 16, Kupfer - 0,5
Rauchgase vom elektrischen Ofen Blei - 30, Zink - 44
Die Bleiwiedergewinnung beträgt für dieses Beispiel prozentual:
zum Bleibarren 57,69
zum Stein 10,77
zur Schlacke 28,05
zum Rauchgas vom elektrischen Ofen 3,08
Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 1, Experiment 1 dargestellt.
Beispiel 2. Das Ziel dieses Experiments bestand darin, Verbrauchskoeffizienten und Bleiwiedergewinnungsindizes beim Verarbeiten eines Sulfidpulvermaterials festzulegen, solange diese Materialart durch ein bekanntes Verfahren in geeigneter Weise behandelt werden kann.
Gemäß dem bekannten Verfahren wurde ein Blei aufweisendes Sulfidmaterial mit der folgenden in Massenprozent angegebenen Zusammensetzung behandelt: Blei - 57,3, Zink - 7,0, Kupfer - 1,5, Eisen - 9,6, Schwefel insgesamt - 20,2 (einschließlich der Summe von Sulfidschwefel, elementarem Schwefel und Pyritschwefel - 20,0), Siliciumoxid - 2,3, Calciumoxid - 0,15, Aluminiumoxid - 0,5, Magnesiumoxid - 0,3. Kalkstein und Quarzsand wurden diesem Material an der Stufe (a) als Flußmittel mit einem Anteil von 9,94 kg je 90,06 kg des Sulfidmaterials hinzugefügt. Die erhaltene feuchte Beschickung wies die folgende in Massenprozent angegebene Zusammensetzung hinsichtlich einer Trockensubstanz auf: Blei - 51,6, Zink - 8,2, Eisen - 5,6, Schwefel - 18,20 (einschließlich der Summe von Sulfidschwefel, elementarem Schwefel und Pyritschwefel - 17,65).
Weiterhin wurde das Verfahren wie in Beispiel 1 ausgeführt, wobei jedoch das Kokspulver (der Brennstoff) nicht verwendet wurde.
Im optimalen Verarbeitungsmodus wurden für dieses Beispiel die folgenden Leistungsmerkmale erhalten:
Verarbeitungsrate
des Blei aufweisenden Materials 720 kg/h
der Beschickung 800 kg/h
des Bleis in der Beschickung 412,8 kg/h Sauerstoffverbrauch hinsichtlich reinen Sauerstoffs 147,4 nm³/h
Verbrauch gemahlenen Koks 39,6 kg/h
Gesamtverbrauch von Energieträgern (Sauerstoff, gemahlener Koks) je Tonne Blei in der Beschickung 2,29 · 10&sup9; J (548 Mcal)
Es wurden die folgenden in Massenprozent angegebenen Verhüttungsprodukte erhalten:
Bleibarren: Blei - 96,9, Kupfer - 0,79
Stein: Blei - 41, Zink - 11, Kupfer - 12
Schlacke: Blei - 3,2, Zink - 17, Kupfer - 0,4
Rauchgase vom elektrischen Ofen: Blei - 40, Zink - 34
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1, Experiment 2 dargestellt.
Beispiel 3. Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren wurden Kalkstein und Quarzsand einem Blei aufweisenden Material der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 an der Stufe (a, f) sowie verschiedene Mengen eines Sulfidpulvermaterials der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 2 als Flußmittel hinzugefügt. Diese 8% Feuchtigkeit enthaltende Beschickung wurde zum an der Stufe (b) erfolgenden Trocknen bis auf einen Restfeuchtigkeitsanteil von 0,2% geleitet. Die getrocknete Beschickung wurde mit dem oxidierten zurückgewonnenen Staub und dem gemahlenen Koks vermischt. Diese Mischung wurde an der Stufe (c) zum Verhütten einem vertikalen Schacht zugeführt, in dem ein Kokspulver und Prozeß-Sauerstoff gleichzeitig als ein Hilfsbrennstoff zugeführt wurden.
Das Verfahren wurde wie in Beispiel 1 ausgeführt.
Ein geeigneter berechneter Wert wurde durch die folgende Formel auf der Grundlage des Gesamtverbrauchs von Energieträgern (an gemahlenem Koks, Brennstoff, Sauerstoff) und der in den Beispielen 1 und 2 erhaltenen Verarbeitungsrate des in der Beschickung vorhandenen Bleis erhalten:
berechneter Wert = (Menge des Blei aufweisenden Materials in einer Beschickung) · (Prozeßparameter nach Beispiel 1) · (Menge des in einer Beschickung vorhandenen Reduktionsmittels) · (Prozeßparameter nach Beispiel 2). Diese Mengen wurden ohne Berücksichtigung der Menge der Flußmittel berechnet.
Daraufhin wurde auf der Grundlage der experimentellen Ergebnisse aus Beispiel 3 ein Unterschied zwischen dem experimentellen Wert des Prozeßparameters und dem berechneten Wert von diesem festgelegt. Dabei wurde eine zusätzliche Wirkung festgelegt, wenn die Blei aufweisenden Rückstände und das Sulfidpulvermaterial zusammen verarbeitet wurden.
Die Ergebnisse der Experimente mit verschiedenen Massenverhältnissen zwischen der Summe von Sulfidschwefel, elementarem Schwefel und Pyritschwefel und dem Gesamtschwefelanteil der feuchten Beschickung sind in Tabelle 1, Experimente 3- 10, dargestellt.
Wie aus Tabelle 1 (Experimente 1-10) ersichtlich ist, werden eine Erhöhung der Kapazität (Spalte 5), eine Verringerung der Leistungszufuhr (Spalte 6) und eine Erhöhung der Wiedergewinnung von Blei zum Bleibarren (Spalte 7) gleichzeitig erzielt, wenn das Massenverhältnis zwischen der Summe von Sulfidschwefel, elementarem Schwefel und Pyritschwefel und dem gesamten Schwefel in der Beschickung im Bereich von 0,08 bis 0,87 liegt.
Beispiel 4. Das Verfahren wurde wie in Beispiel 3 beschrieben ausgeführt, wobei jedoch statt des in Beispiel 2 verwendeten Sulfidpulvermaterials unterschiedliche Mengen eines Sulfidpulvermaterials den Blei aufweisenden Materialien und Flußmitteln an der Stufe (a, f) hinzugefügt wurden, wobei die Blei aufweisenden Materialien die folgende in Massenprozent angegebene Zusammensetzung aufwiesen: Blei - 17,3, Zink - 12,1, Eisen - 22,19, Kupfer - 1,57, Schwefel - 34,64 (Sulfidschwefel, elementarer Schwefel und Pyritschwefel sowie weniger als 0,01 Massenprozent Sulfatschwefel), Siliciumoxid - 4,44, Calciumoxid - 0,16, Aluminiumoxid - 0,61, Magnesiumoxid - 0,12. Dieses Material war eine Mischung von Bleierz und Bleikonzentrat.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1, Experimente 11-16, dargestellt.
Wie aus Tabelle 1 (Experimente 1, 11-16) ersichtlich ist, wird die gegebene Aufgabe dann gelöst, wenn das Massenverhältnis zwischen der Summe von Sulfidschwefel, elementarem Schwefel und Pyritschwefel und dem Gesamtschwefelanteil der feuchten Beschickung im Bereich von 0,08 bis 0,87 liegt, also demjenigen in Beispiel 3 gleicht.
Beispiel 5. Ein Blei aufweisendes Material in der Art des in Beispiel 1 verwendeten wurde gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren verarbeitet. Quarzsand und Kalkstein wurden dem Material an der Stufe (a, f) als Flußmittel hinzugefügt, und es wurde ein kohlehaltiges Material, nämlich Schwarzkohle, eingeführt, dessen Kohlenstoffvergasungsreaktions-Aktivierungsenergie 1,39 · 10&sup5; J/Mol (33,2 kcal/Mol) betrug. Die erzeugte Beschickung mit einem Feuchtigkeitsanteil von 8% wurde zum an der Stufe (b) erfolgenden Trocknen geleitet. Die getrocknete Beschickung mit einem Feuchtigkeitsanteil von 0,2% wurde mit oxidiertem zurückgewonnenem Staub und gemahlenem Koks vermischt und an der Stufe (c) durch einen Brenner in einen Verhüttungsschacht eingespritzt. Gleichzeitig wurden dem Schacht ein als ein Brennstoff dienendes Kokspulver und eine für das vollständige Verbrennen des eingespritzten Brennstoffs (1,87 nm³ je 1 kg reinen Kohlenstoffs) berechnete stöchiometrische Menge Sauerstoff zugeführt. Danach wurde das Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben ausgeführt. Der Verbrauch an kohlehaltigem Pulvermaterial, Brennstoff, Sauerstoff und gemahlenem Koks wurde in den Gesamtverbrauch von Energieträgern aufgenommen.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2, Experimente 17-22, dargestellt. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, werden eine Erhöhung der Verarbeitungsrate des in der Beschickung vorhandenen Bleis (Spalte 6), eine Verringerung der Gesamtverbrauchs von Energieträgern unter Einschluß von Brennstoff in Form kohlehaltigen Pulvermaterials, von Sauerstoff und von gemahlenem Koks (Spalte 7) und eine Erhöhung der Bleiwiedergewinnung gleichzeitig erzielt, wenn der Verbrauch des kohlehaltigen Pulvermaterials im Bereich von 4 bis 12 kg reinen Kohlenstoffs je 100 kg dreiwertigen Eisens und von 20 bis 140 kg reinen Kohlenstoffs je 100 kg Sulfatschwefel liegt.
Beispiel 6. Das Verfahren wurde wie in Beispiel 5 (Experiment 19) beschrieben ausgeführt, wobei das Sulfidpulvermaterial nach Beispiel 3 (Experiment 5) jedoch an der Stufe (a, f) zusätzlich in die Beschickung eingeführt wurde. Im optimalen Verarbeitungsmodus wurden die folgenden Verarbeitungsparameter erhalten:
Verarbeitungsrate
der Beschickung 839 kg/h
des Bleis in der Beschickung 154,3 kg/h
Verbrauch gemahlenen Koks 19 kg/h
Gesamtverbrauch von Energieträgern (Brennstoff, kohlehaltiges Pulvermaterial, Sauerstoff, gemahlener Koks) je Tonne Blei in der Beschickung 1,82 · 10¹&sup0; J (4360 Mcal)
Bleiwiedergewinnung im Bleibarren 95,95%
Wie anhand der erhaltenen Ergebnisse ersichtlich ist, sind die Verarbeitungsrate und die Bleiwiedergewinnung besser als in Experiment 5 (Tabelle 1, Spalten 3 und 7) und Experi ment 19 (Tabelle 2, Spalten 6 und 8). Weiterhin ist der 1,82 · 10¹&sup0; J (4360 Mcal) je Tonne Blei betragende Gesamtverbrauch von Energieträgern in diesem Fall niedriger als der in Beispiel 1 2,49 · 10¹&sup0; J (5962 Mcal) je Tonne Blei betragende und der in Experiment 5 (Experiment 19) 2,01 · 10¹&sup0; J (4820 Mcal) je Tonne Blei betragende Verbrauch.
Beispiel 7. Das Verfahren wurde wie in Beispiel 5 (Experiment 19) beschrieben ausgeführt, wobei jedoch das kohlehaltige Pulvermaterial mit einer anderen Kohlenstoffvergasungsreaktions-Aktivierungsenergie E (kcal/Mol) unter Einschluß von Holzkohle, Schwarzkohle, Halbkoks, Koks und Elektrodengraphit an der Stufe (a, f) verwendet wurde. Auf diese Weise war der Gesamtverbrauch von Energieträgern in den Experimenten 19 und 23-30 konstant. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3, Experimente 23-30, dargestellt.
Wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist, wird die gleichzeitige Erhöhung der Verarbeitungsrate und der Wiedergewinnung von Blei zum Bleibarren dann erzielt, wenn ein kohlehaltiges Pulvermaterial verwendet wird, dessen Kohlenstoffvergasungsreaktions-Aktivierungsenergie im Bereich von 5,78 · 10&sup4; bis 2,09 · 10&sup5; J/Mol (13,8 bis 50 kcal/Mol) liegt.
Beispiel 8. Das Verfahren wurde wie in Beispiel 6 beschrieben ausgeführt, wobei jedoch die Beschickung mit einem anderen Feuchtigkeitsanteil dem an der Stufe (b) erfolgenden Trocknen zugeführt wurde und das Trocknen bis auf den gleichen Restfeuchtigkeitsanteil von 0,2% in der Beschickung ausgeführt wurde.
Die für dieses Beispiel in optimalen Verhüttungsmodi erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 4, Experimente 32-36, dargestellt.
Wie aus den dargestellten Daten (s. auch Beispiel 6) folgt, wird die gegebene Aufgabe dann gelöst, wenn die einen Feuchtigkeitsanteil von 2 bis 16% aufweisende Beschickung dem Trocknen unterzogen wird.
Beispiel 9. Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren wurden an der Stufe (a, f) Kalkstein und Quarzsand dem feuchten, Blei aufweisenden Material hinzugefügt, das ein Konverterstaub mit der folgenden in Massenprozent angegebenen Zusammensetzung ist: Blei - 39,8, Zink - 11,7, Kupfer - 2,0, Eisen - 3,0, Schwefel insgesamt - 8,0 (einschließlich der Summe von Sulfidschwefel, elementarem Schwefel und Pyritschwefel - 0,1), Siliciumoxid - 0,7, Calciumoxid - 1,0. Es wurde auch ein Sulfidpulvermaterial nach Beispiel 2 in der Menge eingeführt, die erforderlich ist, um ein 0,75 betragendes Massenverhältnis zwischen der Summe von Sulfidschwefel, elementarem Schwefel und Pyritschwefel und dem Gesamtschwefelanteil in der feuchten Beschickung zu erhalten. Die erhaltene Beschickung, die einen Feuchtigkeitsanteil von 8% aufwies, wurde dem an der Stufe (b) erfolgenden Trocknen bis auf einen Restfeuchtigkeitsanteil von 0,2% zugeleitet. Die getrocknete Beschickung wurde mit oxidiertem zurückgewonnenem Staub und gemahlenem Koks vermischt und an der Stufe (c) durch einen Brenner zum Verhütten einem vertikalen Verhüttungsschacht zugeführt, in den als ein Brennstoff dienendes Kokspulver und der Prozeß-Sauerstoff gleichzeitig eingespritzt wurden.
Das Verfahren wurde wie in Beispiel 1 beschrieben ausgeführt.
Die folgenden Prozeßparameter wurden im optimalen Verhüttungsmodus erhalten:
Verarbeitungsrate
der Beschickung 850 kg/h
des Bleis in der Beschickung 377 kg/h
Verbrauch gemahlenen Koks 18,9 kg/h
Gesamtverbrauch von Energieträgern (Brennstoff, Sauerstoff, gemahlener Koks) je Tonne Blei in der Beschickung 1,26 · 10&sup8; J (301 Mcal)
Wiedergewinnung von Blei zum Bleibarren 85,5% Tabelle 1 Massenverhältnis zwischen der Summe von elementarem Schwefel, Sulfidschwefel und Pyritschwefel und dem Gesamtschwefelanteil in der Beschickung in bezug auf Prozeßparameter des Blei aufweisenden Materials Tabelle 2 Verbrauch des in die Beschickung eingeführten kohlehaltigen Pulvermaterials in bezug auf die Prozeßparameter des Blei aufweisenden Materials Tabelle 3 Vergasungsreaktion des kohlehaltigen Materials in bezug auf die Prozeßparameter des Blei aufweisenden Materials
Anmerkung: Eine Steinbildung wird in den Experimenten 29-30 beobachtet. Tabelle 4 Feuchtigkeitsanteil in der Beschickung in bezug auf die Prozeßparameter des Blei aufweisenden Materials
Anmerkung: Eine Steinbildung wird in den Experimenten 29-30 beobachtet.

Liste der in den Ansprüchen und der Beschreibung der Erfindung verwendeten Bezeichnungen

a - Stufe des Herstellens einer feuchten Beschickung,
b - Stufe des Trocknens der an der Stufe (a, f) erzeugten Beschickung,
c - Stufe des Verhüttens der trockenen Beschickung,
d - Stufe des Reduzierens der an der Stufe (c) erzeugten Oxidschmelze,
e - Stufe des Trennens der an der Stufe (c) erzeugten Staubmischung vom Schmelz-Abgas und des Staubwiedergewinnens,
f - Menge des Sulfidmaterials und des kohlehaltigen Materials, die der feuchten Beschickung zugeführt wurden.

Claims

1. Verfahren zum Verarbeiten bleihaltiger Materialien, wobei einfache und komplexe Sulfate und Oxide von Metallen einschließlich höherer Eisenoxide vorhanden sind, mit den Verfahrensschritten:

a) Herstellen einer feuchten Beschickung aus bleihaltigen Anfangsmaterialien und Flußmitteln,

b) Trocknen der in der Stufe (a) erzeugten Beschickung bis zu einem Restfeuchtigkeitsanteil von weniger als 1%,

c) Schweberöstschmelzen der trockenen Beschickung in einer Sauerstoffatmosphäre, wodurch eine dispergierte Oxidschmelze und eine Mischung von Staub und Schmelz-Abgas erzeugt werden,

d) Reduzieren der in der Stufe (c) erzeugten Oxidschmelze durch Filtrieren von ihr durch ein Bett erwärmter Teilchen eines zermahlenen kohlehaltigen Materials, wodurch ein Bleibarren, eine zinkhaltige bleiverarmte Schlacke und Gas erzeugt werden,

e) Trennen der in der Stufe (c) erzeugten Staubmischung vom Schmelz-Abgas und Rückführen der Stäube zur Stufe (c), wobei

f) das Herstellen der feuchten Beschickung in der Stufe

(a) durch Hinzufügen eines Sulfidpulvermaterials vorgenommen wird, um ein von 0,08 bis 0,87 reichendes Massenverhältnis zwischen der Summe von Sulfidschwefel, elementarem Schwefel und Pyritschwefel und dem Gesamtschwefelanteil und ein kohlehaltiges Pulvermaterial in einer Menge von 4 bis 12 kg reinen Kohlenstoffs je 100 kg dreiwertigen Eisens und von 20 bis 140 kg reinen Kohlenstoffs je 100 kg Sulfatschwefel zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein kohlehaltiges Material mit einer im Bereich vom 5,78 · 10&sup4; bis 2,09 · 10&sup5; J/Mol (13,8 bis 50 kcal/Mol) liegenden Kohlenstoffvergasungsreaktions-Aktivierungsenergie als in der Stufe (f) zu verwendendes kohlehaltiges Pulvermaterial verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Beschickung mit einem Feuchtigkeitsanteil von 2 bis 16% in der Stufe (b) zum Trocknen zugeführt wird.