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.
3(424 TEKNISK TIDSKRIFT
Värmebalansen ger följande bild för 1 000 kg skiffer
Ingående: kcal
180 kg koks à 7 100 kcal = 1 278 000
85 kg bitumen à 8 900 kcal = 756 000
2 034 000
Utgående:
1 500 Nm3 gas à 600 kcal = 990 000
Gasvärme vid 200° e= 1 500 X 60 kcal = 102 000
1 092 000
Värmeinnehåll i skärsten, slagg och
värmeförluster — 942 000
2 034 000
Räknat på förbränningsvärmet i koksen återfinnes i gasen
85 i % av detta värme. Inräknas dessutom
värmeinnehållet i bitumen är det 59 %, ett för schaktugnar normalt
värde. Vid smältning av 1 Mt/år kopparskiffer erhålles
1 500 X 10° Nm3 gas med 106 X 10° kcal. Gasen förbrännes
i ångpannor och ger ca 100 000 MWh. År 1936 räknade man
i Manfeld med ett strömpris av 1,2 pf/kWh.
Före förbränningen måste gasen renas, varvid ur 1 000
kg skiffer erhålles 25 kg flygstoft, som avskiljes i en
gasreningsanläggning. Detta flygstoft innehåller 12—17 %
tjära och olja, således 3-—4 kg/t skiffer, och avskiljes i en
Theissen-renare. I denna erhålles 30—35 % av den i
skiffern befintliga tjäran och oljan. Denna olja låter
extrahera sig ur flygstoftet med lösningsmedel, t.ex. bensol.
Den har ett värmeinnehåll av 9 000—9 500 cal och kan
användas som brännolja. Förhoppningarna att oljan skulle
ha en hög svavelhalt och vara en ichthyolförening visade
sig vara felaktiga.
Upparbetning av metaller
Kopparn var alltid tekniskt och ekonomiskt den
viktigaste metallen i Mansfeld. Den förekommer i
koppar-skiffern huvudsakligen som brokig kopparmalm (bornit)
och kopparglans. I mindre utsträckning som kopparkis.
Ur dessa malmer jämte närvarande svavelkis uppstår vid
smältningen i schaktugnen en skärsten med ca 40 % Cu,
26 \% Fe, 26,6 % S, 1,5 % Zn, 0,2 % Pb jämte små
mängder andra metaller. Ur denna skärsten framställdes koppar
på vanligt sätt, dvs. genom konvertering till blisterkoppar,
raffinering av blisterkopparn och gjutning av anoder och
därefter kopparelektrolys. Den vid konverteringen erhållna
konverterslaggen med 45 % Fe, 23 \% Si02, 3—4 % Cu
blandas med skiffern och smältes i schaktugnen. Härvid
överföres FeO i viss grad i metallisk form men
huvudparten blir silikat och blandas med schaktugnsslaggen.
Kopparhalten i slaggen uppgår till 0,2—0,25 % och i
skärstenen återfinnes 92—93 % av kopparn i skiffern.
Av silver innehåller kopparskiffern ca 160 g/t, dels i form
av sulfid, dels gediget. Förhållandet koppar till silver, ca
5,5 kg Ag per 1 000 kg Cu, har hållit sig konstant genom
århundraden. Silvret koncentrerar sig tillsammans med
kopparn i skärstenen och avskiljer sig vid
kopparelektro-lysen som anodslam med ca 45 \% Ag. Ur anodslammet
framställdes sedan silver på känt sätt.
Av guld innehåller kopparskiffern blott 0,002—0,005 g/t,
eller 1—2 g Au per t koppar. Det går tillsammans med
silvret i skärstenen och anrikas i anodslammet, som
innehåller 0,01—0,02 % Au. Av platina och palladium finns
ca 0,005 g/t skiffer. Guld och platina erhålles i slammet
efter silverelektrolysen men i ur ekonomisk synpunkt
betydelselösa mängder.
Bly och zink förekommer i kopparskiffern som sulfider.
Skiffern innehåller 1,0—1,2 % Zn och 0,4—0,5 % Pb. Båda
metallerna förflyktigas delvis i schaktugnen, bortföres med
ugnsgaserna och avskiljes vid gasreningen som flygstoft.
Detta innehöll tidigare 35—40 % Pb och 20 % Zn men
numera endast 15—20 % Pb och 20—25 % Zn. I
Mansfeld liksom vid många andra kopparförekomster har man
gjort erfarenheten att zinkhalten stiger på djupet. I
kopparskiffern är förhållandet Pb till Zn 1 till 3, under det att
det i flygstoftet är 1 till 1,3. Det är också fullt naturligt
att PbS med en så låg kokpunkt som 1 349° till största
delen förgasas i schaktugnen. Av blyinnehållet i
koppaskiffern återfinnes i flygstoftet 85 % under det att 10 %
går i schaktugnsslaggen och 5 |% i skärstenen.
ZnS smälter vid 1 650° och kokar så vitt man vet vid
en temperatur obetydligt över smältpunkten, kanske vid
1 700—1 750°. Zinksulfiden börjar emellertid sublimera
märkbart redan vid 1 200°, i synnerhet i närvaro av kol.
Vidare har man iakttagit en livlig förgasning av ZnS i
närvaro av Si02 + C och även observerat bildningen av en
förening ZnSiS. Man har konstaterat att flygstoftet
innehåller ca 6 % C och 10 % Si02 under det att ALArhalten
blott uppgår till 1 %. Fastslaget är vidare att Zn
förekommer i flygstoftet uteslutande som ZnS och ej som
ZnO eller Zn. Omkring 55 % av zinken i kopparskiffern
förflyktigas i schaktugnen och återfinnes i flygstoftet
under det att 15 % går i skärstenen och 30 % i
schaktugnsslaggen.
Vid behandlingen av skärstenen, som håller 1,5—2,0 \%
Zn, erhålles ett ZnO-haltigt konverterdamm, varur utvinnes
zinksulfat. Flygstoftet från schaktugnen, ca 25 000 t/år, är
utgångsmaterialet för framställningen av rent bly och av
zinkoxid, såväl teknisk zinkoxid som färgpigment.
Kadmium, som sannolikt förekommer soin sulfid,
förgasas i schaktugnen tillsammans med zink.
Schaktugns-flygstoftet innehåller utom Zn också 0,07 Cd, således
på 100 delar Zn 0,3 delar Cd. Då CdS är flyktigare än
ZnS skulle förhållandet i kopparskiffern vara 100 Zn på
0,2 Cd. Detta skulle således stämma bra med det välkända
förhållandet att zinkblände i genomsnitt innehåller 0,1—
0,2 % Cd, således på 100 Zn 0,15—0,30 Cd.
Kopparskiffern innehåller 0,03—0,04 % nickel och 0,002
-—0,003 % kobolt, troligen bundet vid arsenik då
kopparskiffern innehåller 0,05—0,1 % As och lokal avskiljning av
nickelarsenikföreningar är kända i synnerhet i det gamla
Sangerhäuser Revier. Skärstenen innehåller 0,30 % Ni och
0,25 % CO. Då man ur 1 t skiffer erhåller 60 kg skärsten
återfinnes i skärstenen ca 50 \% av nickeln och 60 % av
kobolten i skiffern. Vid konverteringen av skärstenen går
omkring hälften av nickeln och bela koboltinnehållet över
i konverterslaggen och således tillbaka i schaktugnen.
Slaggen ifrån denna innehåller 0,05 \% Ni + Co. En annan
del av kobolten går i järnsulor. Fördelningen av de båda
metallerna blir således pr ton skiffer
Nickel Kobolt
kg % kg %
skiffer ............... 0,35 ,= 100 0,25 = 100
koppar ............... 0,10 = 30 — —
järnsulor ............. 0,051= 15 0,07= 30
slagg ................ 0,20= 55 0,18,= 70
Järnsulorna har en Ni-halt av 2,5—3,0 % och en
kobolt-halt av 3—3,5 \% jämte 4 \% Cu.
Utskiljningen av järn i schaktugnsprocessen i Mansfeld
är intressant därigenom, att järnsulorna uppvisar så stark
koncentration av molybden och rhenium, att de kan
användas som utgångsmaterial för framställning av dessa
metaller. Utskiljning av järnsulor i schaktugnar och
elektro-ugnar är en välkänd företeelse. I detta sammanhang kan
nämnas utskiljning av järn i gasgeneratorer med flytande
slagg och i elugnar för smältning av gråberg, för
framställning av slaggcement och i elugnar för framställning av
karbid och fosfor.
Järnutskiljningen i schaktugnarna i Mansfeld har två
orsaker: reduktion av järnoxider och dissociation av
sulfider. Skiffersubstansen innehåller järn i oxidisk form.
Järninnehållet i skärstenen föres tillbaka till schaktugnen
dels i form av silikat, dels i form av magnetit. Vid de
starkt reducerande betingelserna i schaktugnen reduceras
en mindre del av detta oxidiska järn till metall. I motsats
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
