NL8201028A - Werkwijze voor het terugwinnen en concentreren van non-ferrometalen zoals zink en lood en inrichting daarvoor. - Google Patents

Description

813Q48/*dY/cd *v * t «1»

Korte aanduiding* Werkwijze voor bot terugwinnen en concentreren van non-ferr ometalen zoals zink en lood en inrichting daarvoor· le uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het ver-* rijken van geschikte nen-ferrcaetalen zoals lood en zink, door vervluchtigen of verdampen, bij een geschikte temperatuur, uit materialen die dergelijke metalen bevatten in verschillende percentages, 5 in de vorm van ezyden of sulfiden van deze metalen alsmede op een inrichting voor hot uitvoeren van deze werkwijze·

De te gebruiken materialen kunnen ofwel primaire grondstoffen (ertsen) zijn of secundaire grondstoffen (staalfabriekdaapen, minerale residuin en metallurgische alakmaterialen)» 10 In het navolgende allen eerst de belangrijkste webwijzen be sproken worden om non-ferrometalen zoals zink en lood, terug te winnen of te concentreren door vervluchtigen·

In de eerste plaats kan de tfaelz- oven werkwijze genoemd worden, waarbij de voeding, die zink (maximaal 30-35$)» lood en andere me-15 talen (in mindere mate) bevat vermengd wordt met eokesstof of anthra-cietstof op een hoeveelheid van 18-23 gew$, toegevoerd aan een bekende roterende oven die onder een hoek van 2-4° ten opzichte van de horizontaal hellend geplaatst is·

Hen kan op deze wijze een belangrijke hoeveelheid geschikte 20 metalen terugwinnen· De belangrijkste nadelen zijn de aanzienlijke afmetingen van de installatie met zeer grote uitwisselende vlakken tussen de werkzame volumina en de omgevingslucht zodat de voelbare warmte slechts gedeeltelijk teruggewonnen kan worden·

Dij de bekende oyoloonovenwexkwijze wordt de voeding, vermengd 25 met eokesstof geleid in een cilindrische cycloonoven waarin het materiaal tangentiaal in aanraking komt met voorverhitte lucht· De verdamping is volledig in een naburige oven, gewoonlijk een elektrische hoogoven· In de elektrische hoogoven kunnen de niet vluchtige stoffen verzameld worden in een afzonderlijke fase die gescheiden 30 is ran het slakaatexiaal· Dientengevolge gaan aanzienlijke hoeveelheden energie verloren» Bovendien moet de voeding volledig gedroogd worden en een deeltjesgrootte bezitten van ten hoogste 1 mm· Verrassenderwijs© is nu gevonden dat de nadelen van deze bekende technologie ondervangen kunnen worden door te werken in één enkele reak- 8201028 -2- tiezone met een omgeving die gedeeltelijk oryderend ia en gedeeltelijk reducerend·

Bovendien kan men volgens de werkwijze der uitvinding koolsoorten van lage kwaliteit gebruiken en kool van kleine deeltjes-5 grootte in plaats van aardgas of cokes· Deze nadelen verhinderen niet de mogelijkheid van het verkrijgen van een bevredigend waxmte-verdelingspatroon^ alsmede van het bereiken van fysico-cheaisehe omstandigheden die geschikt zijn voor de van belang zijnde ontwikkeling van de reakties· 10 De uitvinding beoogt derhalve een werkwijze te verschaffen waarbij het mengsel van materialen dat lood en zink bevat in de vorm van hun oxyden of zouten, sulfaten, sulfiden, silicaten, aluminaten e.d., met een koolstofhoudend materiaal onderworpen wordt aan een gedeeltelijke verbranding van de koolstof onder vorming van koolmonoxyde· 15 De werkwijze wordt zodanig uitgevoerd dat deze twee trappen omvat·

De eerate trap is een direkte reduktie van zink, uitgaande van zijn oryden of zouten, onder vervluchtigen van het zink en het loodozyde uit het uitgangsmateriaal· Deze reduktie vindt plaats 20 ten koste van koolstof die aanwezig is in het gebruikte koolstof^ houdende materiaal·

De tweede trap is een gasfase-oxydatie van het in de eerate trap verkregen zink met behulp van lucht en/bf zuurstof, welke oxidatie uit gevoerd wordt met de verkregen zinkdampen· 25 De niet vluchtige frak tie van de voeding die in hoofdzaak be staat uit calciumoxyde, siliciumdioxyde en ijzeroxyde, d.w.z·, in een paydatietoestand, en welke bijdraagt op het vormen van de slakken, moet verschillende elementen in zodanige concentraties bevatten dat een slak verkregen wordt met een smeltpunt van niet meer dan 30 1200°C om er voor te zorgen dat de niet vluchtige stoffen de reak-tor in vloeibare toestand verlatene

Om laatstgenoemde redenen is het ook noodzakelijk om geschikte toevoegsels toe te voegen aan de uitgangsmaterialen als de concentraties van de bestanddelen niet zodanig zijn dat voldaan wordt aan de 35 hierboven genoemde eisen· ïijdens de eerste trap, onder bepaalde werkomstandigheden, kan metallisch lood gevormd worden via de reaktiet

PbO + GO —— Pb (vloeibaar) + C02·

Biet aldus verkregen metallisch lood zal vermengd worden met ^ het slakmateriaal maar zich hiervan afscheiden door zwaartekracht· 8201028 5' -3-

Het gevormde koolmonoxyde dat zich verzamelt rond de rotatieas neemt de vervluchtigde produkten nee naar hoven en wordt met zuurstof verbrand zodat extra warmte voor de webwijze ter beschikking komt* Be werk temperaturen variëren van 1100 tot 1600°C« 5 Be uitvinding beoogt eveneens een inrichting te verschaffen voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding zoals nader omschreven in de conclusies*

Be uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de fig* 1 en 2 van de bijgaande tekening* 10 Be reaktor is afgeknot kegelvormig uitgevoerd en bestaat uit één of meer afgeknot kegelvormige delen, die desgewenst vervangen kunnen woorden door hun uitwendige, of inwendige, gebogen omhullende oppervlak o Be reaktor wordt opgesteld met zijn geometrische as in vertikale toestand en kan geroteerd worden om zijn as 1* Be reaktor 15 bestaat uit een metalen mantel 2 die inwendig bekleed is met een vuurvaste laag 3*

Be hoekrotatiesnelheid en de hoek 4 tussen de beschrijvende lijnen van de binnenoppervlakken van de wanden van de afgeknot ke-gelvormige lichamen (of eventueel hun omhullende oppervlakken) en 20 de vertikaal zijn zodanig dat de vaste voedingafase, vanuit een dynamisch oogpunt, in evenwicht blijft onder de verschillende werkingen van gewicht, rotatietraagheidskrachten en wrijvingskrachten tengevolge van de binnenwanden, terwijl de tijdens de werkwijze gevormde vloeibare fase naar de reaktorbodem stroomt waarin een af-23 voeropening 5 aanwezig is*

Be binnendiameter van het grootste gedeelte van de reaktor kan variëren van 1-10 m*en bij voorkeur bedraagt deze 2-6 m, terwijl de binnendiameter van het kleinste gedeelte 0,2-1 m* bedraagt* Be diameter van de afveeropening varieert bij voorkeur van 5-30$ van de ^0 diameter van het grootste gedeelte als een fuhktie van het verwerkingsvermogen van de inrichting en kan zelfs 100$ bereiken van de diameter van het kleinste gedeelte* Be hoek van de beschrijvende lijnen met de vertikaal kan gekozen worden tussen 10° en 60°, waarbij men de voorkeur geeft aan waarden boven 20°· 55 Be rotatieanelheid van het conisch lichaam dient te variëren tassen 10 en 80 opa*

He de inrichting bestaat uit meer dan één afgeknot kegelvoraig deel of uit een gebogen oppervlak dat de beschrijvende lijnen van de kegel of hun tangenten omhult, dient de hoek tussen de opeenvolgende 8201028 -4- af geknot kegelvormige delen niet meer dan 30° te bedragen·

Daarnaast zijn twee tot vier buizen (sondetakken 6,7) aanwe-zig die met hun einden uitmonden in het inwendige Tan de xeaktor en doelmatig hellend opgesteld zijn, waarbij deze mondstukken langs 3 de vertikale as naar boven geschoven kunnen worden zodat zij gebruikt kunnen worden voor zowel het toevoeren van de minerale voeding als voor het toevoeren van brandstof· Eén ef meer buizen 8 (het aantal bedraagt ten hoogste vier) zijn in hoofdzaak evenwijdig opgesteld aan de beschrijvende lijnen 10 van het binnenoppervlak en bezitten perforaties 9 gevormd langs hun gehele lengte, welke perforaties op gelijke afstanden van elkaar kunnen liggen, waardoor lucht en/of zuurstof continu ingeblazen kan worden· De lucht en/of zuurstof kan desgewenst voorverhit zijn·

De snelheid van de, de verbranding onderhoudende, stroom bezit een 13 radiale centrifugale component en een tangentiale component set betrekking tot het botsingspunt op de wand dat in overeenstemming is met de beweging zodanig dat de dynamische omstandigheden van de daaraan aanwezige voeding, zowel in vloeibare als in vaste toestand, niet verstoord wordt· 20 tenslotte is een centrale buis 10 aanwezig voor het inblazen van een de verbranding onderhoudende stroom zowel om het gevormde koolmonoxide te verbranden als voor het oxyderen van de zink dampen»

De voeding kan een primaire grondstof (een erts) zijn en/of een secundaire grondstof (staalfabriekdampen, verwerkingsslibresten 23 en dergelijke^ die lood en zink bevatten, in verschillende hoeveelheden, zoals vanaf en meer· De deeltjesgrootte ligt tussen 0,01 en 3 mm· De materialen kunnen toegevoerd worden in het bovenste gedeelte van da reaktor na vermenging met de brandstof, welke laatstgenoemde eveneens gebruikt wordt in fijnverdeelde vorm, doch men 30 kan ook bij de materialen afzonderlijk toevoeren via de bovengenoemde buizen ter verkrijging van een voldoende warmte-ontwikkeling in af·· hankelijkheid van de gewenste temperaturen en om ook een reducerende omgeving te voxmen in het bovenste gedeelte·

In het onderste gedeelte van de oven worden, via de buizen die 33 tot nu toe in deze trap niet gebruikt worden, koolstofhoudende materialen toegevoerd om de noodzakelijke thermische en weak: (reducerende) omstandigheden te waarborgen·

De te gebruiken hoeveelheid koolstof is een funk tie van de hoeveelheid zink en varieert van 8 tot 25/6 van de voeding en bij voorkeur van 15 tot 20#· 8201028 -5- Αλα varbrandingeonderhoudend· stof kan men lucht gebruiken, eventueel voorverhit tot 60Q°C en verrijkt met zuurstof, doch men kan ook zuivere zuurstof gebruiken die desgewenst voorverhit wordt tot 2QQ°C* 5 Opgenexkt wordt dat de weaSswijzesnelheid zeer hoog is tenge volge van het aanzienlijke oppervlaktekontakt tussen de afzonderlijke fasen, wat een direkt gevolg is van de deeltjesgrootte van het toegevoerde materiaal en de rotatiebeweging van de xeakter. Het verbruik is vrijwel atoèchiometrisch· 10 Se uitvinding zal nu worden toegelicht aan do hand van een niet beperkend uitvooringevoorboold.

Voorbeeld,

Het uitgangsmateriaal is een staalfabriekdaap met 20# zink en 3$ 5% lood, Se reakter is oen afgeknot kogolvoxmig vat on bestaat 13 uit oen metalen mantel die inwendig bekleed is met een vuurvaste bekleding, waarbij de afmetingen als volgt zijn:

Siameter van het grootste gedeelte van de kegel (topgedeelte) 3800 ma

Siaaeter van het kleinste gedeelte van de reak-20 tor (bedemgedeelte) 800 mm

Hoogte van de afgeknotte kegel 3000 mm

Hoeken van de beschrijvende lijnen van de kegel ten opziehte van de vertikaal: 43° en 10° reap, top en bodem 23 Se karakterisbake parameters van de werkwijze zijn als volgt:

Sotatiesnelheid van de kegel 20 opa

Zuurs tof s troomsnelheid: 3 n,m^/min*

Soevoersnelheid aan de kegel 4 kg/min, ïoevoersnelheid van de voeding , 63 kg/min, 30 Se voeding wordt gemengd met 0,10 kg cokes per kg voeding, waarbij de cokes dienst doet als hulpcokes.

Onder deze omstandigheden verkrijgt men een oxyde dat 60$ zink en 10/& lood bevat, in een opbrengst van 20 kg/min, en met opbrengsten aan zink en lood van ongeveer 93 tot 9556 en meer, -Conclusies- 8201028

Claims (2)

1. 2. Werkwijze volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat de temperaturen variëren van 1100-160Q°C* 3» Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het ken» m e r k, dat de deeltjesgrootte van de vaste produkten van de voe» ding ligt tussen 0,01 mm en 5 on· 20 4* Webwijze volgens conclusies 1-3, met het ken- m e r k, dat de de verbranding onderhoudende stof, lucht en/of zuurstof, voorverhit wordt tot een temperatuur tussen 200°C en 600°G« 5* Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat de inrichting afge-23 knot kegelvormig uitgevoerd is en bestaat uit één of meer afgeknot kegelvormige delen desgewenst vervangen door hun respektievelijke inwendige of uitwendige omhullende oppervlakken, en waarbij de re» aktor een metalen mantel omvat die inwendig bekleed is met vuurvaste materialen en geroteerd kan worden om zijn vertikaal opgestelde 30 geometrische as, in de reaktorbodem een afvoeropening aanwezig is zodanig dat de toegevoerde vaste voedingsmaterialen, tengevolge van het effekt van de verschillende fasen, hechten aan de re ak tor binnenwanden en de gevormde vloeibare stoffen naar beneden lopen naar de afvoeropening, waarbij de binnendiameter van het grootste kegelge-33 deel te gekozen wordt tussen 1 en 10 au, en de binnendiameter van het 8201028 kleinst· gedeelte van 0,2 tot 1 terwijl de diameter Tan de af-Toeropening 5miQQfi bedraagt van de binnendiameter van het kleinste gedeelte van de kegel, de hoek van de beschrijvende lijnen van de kegel ten opsichte Tan de vertikaal ligt tassen 10 en 60° en de ro-5 tatiesnelheid Tan de reaktor tassen 10 en 80 opm·
2. 6. Inrichting Tolgena conclasie 5, m e t het kenmerk, dat de beschrijvende lijnen van de kegelopperrlakken geen helling moeten bezitten van meer danJO0 ten opzichte van elkaar# 8201028