BE1017419A3 - Verfahren zur gewinnung von reinem kupfer. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von reinem Kupfer, wobei in einem feuerfest ausgekleideten Schmelzofen (2) mit aufgezetztem Abhitzekessel (3) Sauerstoff auf eine Kupferschmelze (5) aufgeblasen wird, um in der Schmelze enthaltene Verunreinigungen zu oxidieren und hierdurch aus der Schmelze zu entfernen und wobei oberhalb der Kupferschmelze (3) an der Innenwand des Schmelzofens (2) eine von Wasser durchstr÷mte Spritzschutzeinrichtung (6) vorgesehen ist, die ein Eindringen von aus der Kupferschmelze (5) herausspritzendem Kupfer in den Abhitzekessel (3) verhindert. ErfindungsgemõB wird zur K³hlung der Spritzschutzeinrichtung (6) Siedewasser verwendet, welches unter einem Druck von mehr als 5 bar steht und beim Durchstr÷men der Spritzschutzeinrichtung (6) zumindest teilweise verdampft wird.

Description

Verfahren zur Gewinnung von reinem Kupier

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von reinem Kupfer, wobei in einem feuerfest ausgekleideten Schmelzofen mit aufgesetztem Abhitzekessel Sauerstoff auf eine Kupferschmelze aufgeblasen wird, um in der Schmelze enthaltene Verunreinigungen zu oxidieren und hierdurch aus der Schmelze zu entfernen, und wobei oberhalb der Kupferschmelze an der Innenwand des Schmelzofens eine von Wasser durchströmte Spritzschutzeinrichtung vorgesehen ist, die ein Eindringen von aus der Kupferschmelze herausspritzendem Kupfer in den Abhitzekessel verhindert.

Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen sind in der Praxis bekannt. Die Spritzschutzeinrichtung, welche häufig auch als sogenannter Splash-Block bezeichnet wird und im Allgemeinen aus Kupfer besteht, ist erforderlich, da Feuchtigkeit, welche beispielsweise gemeinsam mit dem Sauerstoff durch eine Lanze in die Schmelze eingebracht wird, explosionsartig verdampft und hierbei flüssiges Kupfer weit mit nach oben reißt. Der unterhalb des Abhitzekessels an der Innenwand des Schmelzofens befestigte Splash-Block verhindert das Eintreten von Schmelztropfen in den Abhitzekessel und schützt diesen vor einem innenseitigen Belag aus erstarrtem Kupfer. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen weist der Splash-Block aus Kupfer bestehende Rohre zur Führung eines nicht vorgewärmten Kühlwassers auf, die in einen Kupferblock eingegossen sind. Problematisch hierbei ist, dass zwar ein Schmelzen des Kupferblocks durch das kalte Kühlwasser wirksam verhindert wird, jedoch aufgrund von in der Kupferschmelze enthaltenem Schwefel an dem Kupferblock eine Erosionskorrosion stattfindet, die ein Austauschen des Splash-Blocks bereits nach wenigen Monaten erforderlich macht. Ein weiteres Problem besteht darin, dass bei einem Riss des Splash-Blocks aufgrund von Korrosionserscheinungen kaltes Kühlwasser in die Kupferschmelze eindringt, dort explosionsartig verdampft und hierdurch zu einer massiven Beaufschlagung des Abhitzekessels mit erstarrendem Kupferauswurf aus der Schmelze führt.

In DE 100 47 555 A1 wird eine Abdeckung für einen metallurgischen Schmelzofen beschrieben, die von kaltem Wasser durchströmte Kühlkanäle aufweist. Ferner ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift D 13484 VI/18b bekannt, zum Kühlen von Kaminwänden siedendes Wasser zu verwenden und die Verdampfungsenthalpie zur Kühlung zu nutzen. Das Wasser wird in langen, vertikalen Steigleitungen entlang der Kaminwand geführt. Begünstigt durch große Höhe des Kamins stellt sich dabei in den Steigleitungen ein lebhafter Wasserumlauf ein, der eine wirksame Kühlung der Kaminwand ermöglicht. Zur Lösung der eingangs beschriebenen Problematik leisten die in der Offenlegungsschrift beschriebenen Maßnahmen keinen Beitrag.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den eingangis beschriebenen Merkmalen anzugeben, das eine erhöhte Standzeit der Spritzschutzeinrichtung gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Kühlung der Spritzschutzeinrichtung Siedewasser verwendet wird, welches unter einem Druck von mehr als 5 bar steht und beim Durchströmen der Spritzschutzeinrichtung Siedetemperatur erreicht. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Erosionskorrosionsgeschwindigkeit mit zunehmender Temperatur der Spritzschutzeinrichtung zurückgeht und insbesondere ab Temperaturen oberhalb von 200 °C eine für die Praxis relevante Erosionskorrosion nicht mehr feststellbar ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Siedewasserdruck mehr als 20 bar, was einer Siedetemperatur von ca. 212 °C entspricht. Unter Umständen genügen jedoch bereits Siedewasserdrücke von mehr als 5 bzw. mehr als 10 bar, um eine ausreichende Standzeit zu gewährleisten. Zweckmäßigerweise befindet sich das Wasser bereits beim Eintritt in die Spritzschutzeinrichtung in der Nähe des Siedepunktes. Dies hat den weiteren Vorteil, dass bei einem Riss in der Spritzschutzeinrichtung oder einer sonstigen Undichtigkeit kein kaltes Wasser in die Kupferschmelze gelangt, da das Siedewasser beim Eintritt in die Schmelzofenatmosphäre sofort verdampft.

In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, dass das Siedewasser im Zu- und Rücklauf an einen Kühlwasserkreislauf des Abhitzekessels angeschlossen ist. Hierdurch können in vorteilhafter Weise vorhandene Umwälzpumpen einer den Abhitzekessel umfassenden Kesselanlage zur Förderung des durch die Spritzschutzeinrichtung fließenden Wassers genutzt werden. Ferner kann der beim Durchströmen der Spritzschutzeinrichtung erzeugte Wasserdampf einer Wärmerückgewinnungseinrichtung der Kesselanlage zugeführt werden.

Die Spritzschutzeinrichtung weist zweckmäßig Rohre auf, die von dem Siedewasser durchströmt werden und in einen als Spritzschutz dienenden Kupferblock eingegossen sind. Die Rohre können aus Stahl, vorzugsweise legiertem Stahl, bestehen und halten somit auch höheren Drücken stand. Denkbar ist auch, dass die Spritzschutzeinrichtung Stahlrohre aufweist, die mit einer Stampfmasse, beispielweise Schamott oder ähnlichem ummantelt sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Schnittdarstellung, und

Fig. 2 den Schnitt A-A aus Fig. 1

Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Anlage zur Gewinnung von reinem Kupfer. Die Anlage weist einen feuerfest ausgekleideten Schmelzofen 2 mit einem seitlich versetzt aufgesetztem Abhitzekessel 3 auf. Mit Hilfe einer Lanze 4 wird Sauerstoff oder auch Luft auf eine in dem Schmelzofen befindliche Kupferschmelze 5 aufgeblasen, um in der Schmelze 5 enthaltene Verunreinigungen zu oxidieren und hierdurch aus der Schmelze 5 zu entfernen. Während die festen Oxidationsprodukte im Allgemeinen sich als Schlacke an der Oberfläche der Kupferschmelze 5 absetzen, werden die gasförmigen Oxidationsprodukte über den Abhitzekessel 3 aus dem Schmelzofen 2 abgeführt. Die Temperatur der Kupferschmelze 5 beträgt ca. 1.300 °C, wobei die entstehenden Abgase im Abhitzekessel 3 auf ca. 700 °C abgekühlt werden. Dem Abhitzekessel 3 ist eine weitere Kühleinrichtung in Form einer nicht dargestellten Quenche nachgeschaltet, welche die Abgase auf ca. 350 °C herunterkühlt. Oberhalb der Kupferschmelze 5 ist an der Innenwand des Schmelzofens 2 eine Spritzschutzeinrichtung 6 befestigt, die ein Eindringen von aus der Kupferschmelze 5 herausspritzendem Kupfer in den Abhitzekessel 3 verhindert. Zur Kühlung der Spritzschutzeinrichtung 6 wird unter Druck stehendes Siedewasser verwendet, welches die Spritzschutzeinrichtung durchströmt. Siedewasser meint Wasser mit einem Druck von mehr als 5 bar, welches beim Durchströmen der Spritzschutzeinrichtung Siedetemperatur erreicht und teilweise verdampft wird. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Siedewasserdruck 40 bar, was einer Siedetemperatur von ca. 250 °C entspricht. Das Wasser tritt bei einer Temperatur unterhalb des Siedepunktes in die Spritzschutzeinrichtung 6 ein und erreicht beim Durchströmen der Spritzschutzeinrichtung die Siedetemperatur.

Die Spritzschutzeinrichtung 6 ist an einen Kühlwasserkreislauf 7 des Abhitzekessels 3 angeschlossen. Das die Spritzschutzeinrichtung 6 verlassende Siedewasser/Dampf-Gemisch wird einer dem Abhitzekessel zugeordneten Wärmerückgewinnungseinrichtung 8 zugeführt.

Der Fig. 2 ist zu entnehmen, dass die Spritzschutzeinrichtung 6 von dem Siedewasser durchströmte Rohre 9 aufweist, die in einen als Spritzschutz dienenden Kupferblock 10 eingegossen sind. Die Rohre bestehen aus einem legierten Stahl. Zwecks Erfassung der Temperatur des Kupferblockes 10 weist dieser ferner eine Bohrung 11 zur Aufnahme eines Temperaturfühlers 12 auf.

Claims (5)

1. Verfahren zur Gewinnung von reinem Kupfer, wobei in einem feuerfest ausgekleideten Schmelzofen (2) mit aufgesetztem Abhitzekessel (3) Sauerstoff auf eine Kupferschmelze (5) aufgeblasen wird, um in der Schmelze enthaltene Verunreinigungen zu oxidieren und hierdurch aus der Schmelze zu entfernen, und wobei oberhalb der Kupferschmelze an der Innenwand des Schmelzofens (2) eine von Wasser durchströmte Spritzschutzeinrichtung (6) vorgesehen ist, die ein Eindringen von aus der Kupferschmelze (5) herausspritzendem Kupfer in den Abhitzekessel (3) verhindert, dadurch gekennzeichnent, dass zur Kühlung der Spritzschutzeinrichtung (6) Siedewasser verwendet wird, welches unter einem Druck von mehr als 5 bar steht und beim Durchströmen der Spritzschutzeinrichtung (6) zumindest teilweise verdampft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Siedewassers mehr als 20 bar beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Siedewasser im Zu- und Rücklauf an einen Kühlwasserkreislauf (7) des Abhitzekessels (3) angeschlossen ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzschutzeinrichtung (6) Rohre (5) aufweist, die von dem Siedewasser durchströmt werden und in einen als Spritzschutz dienenden Kupferblock (10) eingegossen sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (9) aus Stahl, vorzugsweise legiertem Stahl, bestehen.