Rösten (Metallurgie) - Roasting (metallurgy)

Geröstetes Golderz aus Cripple Creek, Colorado . Durch das Rösten wurde das Tellur aus dem ursprünglichen Calaverit herausgetrieben und blasige Bläschen aus nativem Gold zurückgelassen.

Rösten ist ein Verfahren, bei dem ein Sulfiderz in Gegenwart von Luft auf eine hohe Temperatur erhitzt wird. Es ist ein Schritt bei der Verarbeitung bestimmter Erze . Genauer gesagt ist das Rösten oft ein metallurgischer Prozess, der Gas-Feststoff-Reaktionen bei erhöhten Temperaturen mit dem Ziel der Reinigung der Metallkomponente(n) umfasst. Oftmals wurde das Erz vor dem Rösten bereits teilweise gereinigt, zB durch Schaumflotation . Das Konzentrat wird mit anderen Materialien vermischt, um den Prozess zu erleichtern. Die Technologie ist nützlich, aber auch eine ernsthafte Quelle der Luftverschmutzung .

Das Rösten besteht aus thermischen Gas-Feststoff-Reaktionen, die Oxidation, Reduktion, Chlorierung, Sulfatierung und Pyrohydrolyse umfassen können. Beim Rösten wird das Erz oder Erzkonzentrat mit sehr heißer Luft behandelt. Dieses Verfahren wird im Allgemeinen auf Sulfidmineralien angewendet . Beim Rösten wird das Sulfid in ein Oxid umgewandelt und Schwefel wird als Schwefeldioxid , ein Gas, freigesetzt. Für die Erze Cu 2 S ( Chalkozit ) und ZnS ( Sphalerit ) lauten ausgewogene Gleichungen für die Röstung:

2 Cu 2 S + 3 O 2 → 2 Cu 2 O + 2 SO 2
2 ZnS + 3 O 2 → 2 ZnO + 2 SO 2

Das gasförmige Produkt der Sulfidröstung, Schwefeldioxid (SO 2 ) wird häufig zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet . Viele Sulfidmineralien enthalten andere Bestandteile wie Arsen, die in die Umwelt freigesetzt werden.

Bis Anfang des 20. Jahrhunderts wurde mit dem Rösten begonnen, indem Holz auf Erz verbrannt wurde. Dies würde die Temperatur des Erzes bis zu einem Punkt erhöhen, an dem sein Schwefelgehalt seine Brennstoffquelle werden würde, und der Röstprozess könnte ohne externe Brennstoffquellen fortgesetzt werden. Das frühe Sulfidrösten wurde auf diese Weise in "offenen Herd"-Röstmaschinen praktiziert, die manuell gerührt wurden (eine Praxis, die "Pöbeln" genannt wird) unter Verwendung von rechenartigen Werkzeugen, um ungeröstetes Erz im Verlauf der Reaktion Sauerstoff auszusetzen.

Bei diesem Prozess wurden große Mengen an sauren, metallischen und anderen giftigen Verbindungen freigesetzt. Daraus resultieren Flächen, die auch nach 60–80 Jahren noch weitgehend leblos sind, oft genau der Fläche des Bratenbettes entsprechen, zum Teil hunderte Meter breit und kilometerlang. Das Rösten ist ein exothermer Prozess.

Röstvorgänge

Ein Hallofen zum Rösten von Zinnerzen

Im Folgenden werden verschiedene Röstformen beschrieben:

Oxidierende Röstung

Das oxidierende Rösten, das am häufigsten praktizierte Röstverfahren, beinhaltet das Erhitzen des Erzes mit einem Überschuss an Luft oder Sauerstoff, um das Verunreinigungselement, im Allgemeinen Schwefel, teilweise oder vollständig durch Sauerstoff auszubrennen oder zu ersetzen. Für das Sulfidrösten kann die allgemeine Reaktion wie folgt angegeben werden:

2 M S (s) + 3O 2 (g) -> 2MO (s) + 2SO 2 (g)

Das Rösten des Sulfiderzes bis zur fast vollständigen Entfernung des Schwefels aus dem Erz führt zu einer toten Röstung .

Verflüchtigendes Rösten

Das Verflüchtigungsrösten beinhaltet eine sorgfältige Oxidation der Erze bei erhöhten Temperaturen, um Verunreinigungen in Form ihrer flüchtigen Oxide zu entfernen. Beispiele für solche flüchtigen Oxide umfassen As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , ZnO und Schwefeloxide. Eine sorgfältige Kontrolle des Sauerstoffgehalts im Röster ist erforderlich, da bei übermäßiger Oxidation nicht flüchtige Oxide entstehen. Beim Rösten ist eine Kontrolle des Sauerstoffgehalts erforderlich

Chloridisierendes Rösten

Beim chlorierenden Rösten werden bestimmte Metallverbindungen durch Oxidation oder Reduktion in Chloride umgewandelt. Einige Metalle wie Uran , Titan , Beryllium und einigen seltenen Erden sind in ihrer verarbeiteten Chloridform. Bestimmte Formen des chloridisierenden Röstens können durch die Gesamtreaktionen repräsentiert werden:

2 NaCl + MS + 2O 2 -> Na 2 SO 4 + MCl,
4NaCl + 2MO + S 2 + 3O 2 -> 2Na 2 SO 4 + 2MCl 2

Die erste Reaktion stellt die Chlorierung eines Sulfiderzes dar, die eine exotherme Reaktion beinhaltet. Die zweite Reaktion mit einem Oxiderz wird durch Zugabe von elementarem Schwefel erleichtert. Karbonaterze reagieren in ähnlicher Weise wie das Oxiderz, nachdem sie sich bei hoher Temperatur in ihre Oxidform zersetzt haben.

Sulfatierendes Rösten

Beim sulfatierenden Rösten werden bestimmte Sulfiderze unter kontrollierter Luftzufuhr zu Sulfaten oxidiert, um das Auslaugen des Sulfats für die Weiterverarbeitung zu ermöglichen.

Magnetbraten

Beim Magnetrösten wird das Erz kontrolliert geröstet, um es in eine magnetische Form umzuwandeln und so eine einfache Trennung und Verarbeitung in nachfolgenden Schritten zu ermöglichen. Zum Beispiel kontrollierte Reduktion von Hämatit (nichtmagnetisches Fe 2 O 3 ) zu Magnetit (magnetisches Fe 3 O 4 ).

Reduktionsrösten

Beim Reduktionsrösten wird ein Oxiderz vor dem eigentlichen Schmelzprozess teilweise reduziert .

Sinterrösten

Beim Sinterrösten werden die feinen Erze auf hohe Temperaturen erhitzt, wobei gleichzeitig eine Oxidation und Agglomeration der Erze stattfindet. Beispielsweise werden Bleisulfiderze in einem kontinuierlichen Verfahren nach der Schaumflotation einem Sinterrösten unterzogen, um die feinen Erze in verarbeitbare Agglomerate für weitere Schmelzvorgänge umzuwandeln.

Verweise