Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 19. 10 maj 1947 - Metallurgisk upparbetning av bituminös skiffer i Mansfeld, av Otto Barth
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
2 A maj 1947
423
Metallurgisk upparbetning
av bituminös skiffer
i Mansfeld
Ur-ingenjör Otto Barth, Stocksund
622.337
665.45
En bintuminös skiffer kan anses bestå av tre
huvudbeståndsdelar: 70—90 % skiffer innehållande huvudsakligen
Si02, AlsO 3, CaO, MgO, alkali, gips, som karbonat bunden
kolsyra, Cl; 5—30 % bitumen i form av kol, oljor eller
gasformiga kolväten; upp till 10 % tunga metaller, dels
oxider, dels sulfider av Fe, Cu, Pb, Zn, Ni, Co, As, Sb, Mo,
V, Cr, U, Cd, Ag, Au, Pt, Re.
Allt efter sammansättningen av skiffern har vid
upparbet-ningen huvudvikten lagts vid framställning av slaggull,
cement, gatsten, av olja, drivmedel, gas, svavel och av
metaller. I många fall upparbetas skiffern på två av dessa
grupper eller, som vid Mansfeld AG i Sachsen, på alla tre.
Mansfelds kopparskiffer är en bituminös märgelhaltig
skiffer, som brutits sedan 500 år tillbaka och bearbetats
på sitt koppar- och silverinnehåll. Under första hälften av
1600-talet kunde kopparproduktionen i Mansfeld, ca 1 000
t/år, täcka hela Europas kopparbehov. Så småningom
började den ungerska, svenska och amerikanska kopparn att
konkurrera. Under det senaste århundradet har
kopparproduktionen i Mansfeld utgjort blott 1 % av
världsproduktionen. Kopparskiffern i Mansfeld innehåller:
81—83 % skiffer eller 29—39 % Si02, 11—16 % A1203,
11—15 % CaO, 2—5 % MgO, 3 % KaO + Na-,0, 7—13 %
C02, 2 % bundet H20, 0,4 % S03 som gips, 0,2 % Cl.
8—9 % bitumen, därav 7 \% C.
9—10 \% sulfider eller 2,5—3 % Cu, 2,5 % Fe, 2,5 % S,
1 % Zn, 0,4 % Pb.
U pparbetning av skifferinnehållet
Sedan gammalt var koppar och silver de två viktigaste
produkterna från Mansfeld. Ända fram till 1930 fanns det
inga anrikningsmetoder för kopparskiffern och de efter
1930 utarbetade anrikningsmetoderna visade sig oeko
nomiska, varför kopparskiffern smältes i schaktugn. På
detta vis skildes de smälta sulfiderna, skärstenen, ifrån
di-flytande silikaten, slaggen. För framställning av 1 t koppar
måste man smälta 40 t kopparskiffer, varvid erhölls 30 t
slagg.
Fram till 1920 brändes kopparskiffern före smältningen,
dvs. bitumeninnehållet avlägsnades. Den brända skiffern,
utgörande omkring 85 % av den obrända vikten, var ljust
brun, hård och porös. För smältning i schaktugn
erfordrades 15—23 % koks allt efter sammansättningen hos
skiffern och den erhållna slaggen. Med stigande SiOB och
Al2Os-halt i slaggen steg koksförbrukningen, med stigande
CaO-halt sjönk den. I dag utgör vid smältning av obränd
skiffer koksförbrukningen i genomsnitt 180 kg per 1 000
kg skiffer.
Av 1 000 kg skiffer erhålles omkring 700 kg slagg med
47 % SiOa, 17 ,% AlaOg, 18 % CaO, 8 % MgO, 3 % FeO,
0,3 % ZnO, 0,5 |% S, 1 \% Na^, 4 \% KaO, 0,2 % Cu.
Smältpunkten är 1160—1180°. Vid smältning av 1 Mt
kopparskiffer per år erhålls alltså ca 0,7 Mt slagg. Denna
stora slaggkvantitet, som tidigare var rent avfall, blev
under goda år nyttiggjord i form av gatstenar. Vid denna
fabrikation erhålles ur slaggen omkring 45—50 %
gatsten under det att 50—55 av slaggen blir avfall.
Ur 1 Mt skiffer framställde Mansfeld 32—35 miljoner
gatstenar per år i form av kuber med 16 cm kantlängd och
10 kg vikt per sten. En årsproduktion stenar räckte till en
gata med 10 m bredd och omkring 100 km längd (1 m2 =
= 36 stenar). Avfallet användes delvis som ersättning för
makadam, dels som fyllning vid betongarbete. Alla
nybyggen vid Mansfeld AG utfördes av slaggbetong.
Slagg-stenstillverkningen, ursprungligen enbart handarbete, kunde
senare delvis mekaniseras.
Framställningen av slaggull spelade ingen större roll i
Mansfeld. Försök att nyttiggöra kaliuminnehållet i
slaggen företogs aldrig.
Upparbetning av bitumeninnehållet
Omkring 1900 lyckades R Sticht vid Mount Lyellverken,
Tasmanien, att smälta sulfidiska kopparmalmer med hjälp
av oxidationsvärmet hos Fe och S med blott 2—3 % koks
(pyritsmältning). Man trodde då i Mansfeld att man på
liknande sätt kunde smälta kopparskiffer, varvid man
skulle nyttiggöra det till 7 % uppgående
bitumenkolinne-hållet. Skiffer skulle alltså, utan att man behövde bränna
den, kunna smältas med blott 10—12 % koks. Man kallade
detta grafitsmältning. Snart nog visade sig detta vara ett
misstag. Man behövde inte mindre utan tvärtom mera
koks än vid smältning av bränd skiffer.
Skiffern innehöll omkring 12 % karbonatkolsyra och 7 %
bituinenkol. Vid 800—1 000° dissocieras kalken enligt
CaC03 —* CaO + C02 — 42 600 cal
Den frigjorda kolsyran omsätter sig in statu nascendi med
det fint fördelad bitumenkolet enligt
C02 -f C —* 2 CO — 41 100 cal
Man får således i schaktugnen två endoterma processer,
vilka för sitt genomförande fordrar mera värme, således
högre koksförbrukning. Detta återspeglas i en högre
CO-halt och ett högre värmeinnehåll i ugnsgaserna. I en med
reducerande betingelser arbetande schaktugn kan alltså
bitumenkolet inte användas som bränsle.
Försöker man göra en kolbalans för skiffersmältning i
schaktugn erhåller man följande bild
ur 1 000 kg skiffer med:
kg C
7 % bitumenkol 70
12 % C03 = 60 NM3COs 32
180 kg smältkoks, 90 % C = 162
264
erhålles:
1 500 Nm" gas, 13 % C02,= 109
20 % CÖi= 161
0,2 % CH4 2
272
De i bitumen befintliga 70 kg C kan omsätta sig med
70 kg C bundet som kolsyra till CO. Detta betyder alltså
att icke blott karbonatkolsyran utan också
förbränningskolsyran härrörande från koksen reduceras till koloxid av
bitumenkolet.
Koksen håller 90 % C och har ett förbränningsvärde av
7 100 cal/kg. Gasen håller 13 \% COB, 20 % CO, 1 % H2,
0,2 i% CH, och har ett värmevärde av 660 kcal/Nm3.
Bitumen i kopparskiffern är ett kolbitumen som
motsvarar gasflamkol. Man har avskilt det genom flotation och
studerat det. I rent tillstånd håller det 32 !% flyktiga
beståndsdelar, 4,05 % extraherbara beståndsdelar, 1 %
kondensvatten och olja, 7,8 % tjära, 18,2 !% gas och förluster
samt 83 % C. Värmevärdet är 8 900 kcal och flampunkten
185°.
Kopparskiffern innehåller 8,5 \% bitumen eller 7 \%
summa kol eller 5,9 \% fast C och vidare 2,6 % flyktiga
beståndsdelar, därav 0,7 % tjära, 0,4 % kondensvatten och
olja samt 1,5 % gas och förluster.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
