BRPI0821242B1 - método para o refino de concentrado de cobre - Google Patents

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Aimo Kurki
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Abstract

método para o refino de concentrado de cobre a invenção refere-se a um método para o refino de concentrado de cobre. no método, concentrado de cobre (1), fluxo (2) e gás reacional (3) são alimentados em conjunto a um tubo reacional (5) de um forno de fundição em suspensão ( 4) , por exemplo, o tubo reacional ( 5) de um forno de fundição flash, e no forno de fundição em suspensão (4) são criadas fases separadas, isto é, cobre blister (13) e escória (14). no método, a escória (14) proveniente de um forno de fundição em suspensão é conduzida para um forno elétrico ( 16) , e a escória ( 14) do forno de fundição em suspensão é tratada no forno elétrico ( 16) com um agente redutor, de tal forma que no forno elétrico (16) são criadas fases separadas, isto é, metal de fundo (17) e escória de rejeito (18); o metal de fundo (17) do forno elétrico é removido do forno elétrico ( 16) , o metal · de fundo (17) do forno elétrico é granulado, e é obtido metal de fundo granulado (22) de forno elétrico; e o metal de fundo granulado (22) de forno elétrico é alimentado ao tubo reacional (5) de um forno de fundição em suspensão (4).

Description

MÉTODO PARA O REFINO DE CONCENTRADO DE COBRE
Antecedentes da Invenção
A invenção refere-se a um método para o refino de concentrado de cobre.
Quando do refino de concentrado de cobre em um forno de fusão em suspensão, tal como um forno de fusão flash, como produtos do forno de fusão em suspensão são obtidas duas fases, isto é, cobre blister (cobre bruto) e escória de forno de fusão em suspensão.
O cobre blister obtido a partir de um forno de fusão em suspensão é, posteriormente ao forno de fusão em suspensão, adicionalmente refinado em um forno de anodo, após o que o cobre é moldado em anodos de cobre, e pela utilização dos ditos anodos de cobre, o cobre é adicionalmente refinado eletroliticamente em uma planta eletrolítica.
Todo o cobre contido no concentrado de cobre não é, entretanto, transferido em um forno de fusão em suspensão do concentrado de cobre para cobre blister, mas também a escória de um forno de fusão em suspensão contém grandes quantidades de cobre, geralmente mesmo 20%, e este cobre pode ser recuperado por vários métodos de purificação de escória.
Dois métodos diferentes são aplicados na purificação de escória. O primeiro método é baseado na redução parcial da escória de um forno de fusão em suspensão em um forno elétrico. Neste método, o cobre metálico obtido do forno elétrico é tão puro que pode ser alimentado em um forno de anodo, juntamente com o cobre blister obtido a partir do forno de fusão em suspensão. No processo de redução parcial de escória de um forno de fusão em suspensão em um forno elétrico, é obtido, como um produto secundário em adição ao cobre metálico, do forno elétrico a assim chamada escória parcialmente reduzida, a qual também contém cobre. De
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2/11 maneira a recuperar o cobre contido na escória parcialmente reduzida proveniente do forno elétrico, a escória parcialmente reduzida proveniente do forno elétrico deve, portanto, ser tratada em uma planta de concentração, a qual é dispendiosa tanto quanto aos custos operacionais quanto aos custos de investimento.
No segundo processo aplicado industrialmente, a escória de um forno de fusão em suspensão é reduzida em um forno elétrico como um processo em batelada, de tal forma que após o processo de redução, o teor de cobre da escória do forno de fusão em suspensão é tão baixo que o tratamento adicional da escória obtida do forno elétrico em adição ao metal de fundo não é economicamente viável. Entretanto, após a etapa de redução, que é conduzida suficientemente completa, o metal de fundo (ou liga) criado no processo de forno elétrico contém tanto ferro que não é vantajoso alimentar o metal de fundo do forno elétrico a um forno de anodo juntamente com o cobre blister proveniente de um forno de fusão em suspensão, no entanto, o ferro deve ser removido em um processo de conversão separado em um assim chamado conversor de ferro antes da alimentação do cobre contido no metal de fundo do forno elétrico a um forno de anodo.
Desta forma, os exemplos descritos acima de processos de purificação de escória incluem ambos duas etapas.
Breve descrição da invenção
O objetivo da invenção é desenvolver um método aperfeiçoado para o refino de concentrado de cobre.
O objetivo da invenção é alcançado por um método de acordo com a reivindicação independente 1.
As concretizações preferidas do método de acordo com a invenção são definidas nas reivindicações dependentes.
Nesta inovação, é introduzida uma disposição que, por natureza, apresenta duas etapas, mas que é mais econômica
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3/11 que as disposições descritas acima, tanto em custos de investimento quanto particularmente em despesas operacionais. A escória criada em um forno de fusão em suspensão é adicionalmente processada em um forno elétrico, em uma unidade separada funcionando em operação contínua ou como um processo em batelada. A redução da escória do forno de fusão em suspensão no forno elétrico é parcial ou conduzida até que a escória criada no forno elétrico seja a assim chamada escória de rejeito recusável, isto é, seu teor de cobre é tão baixo que a recuperação do cobre remanescente em um processo separado não é economicamente viável. A liga metálica obtida do forno elétrico, isto é, o metal de fundo, é granulada, por exemplo, por água. Os grânulos de liga criados são alimentados, juntamente com o concentrado de cobre, fluxante e gás reacional, ao tubo reacional de um forno de fusão em suspensão, de tal forma que os grânulos de liga se fundem e alcançam, quando prosseguindo através da escória no decantador do forno de fusão em suspensão, um balanço termodinâmico com a escória similar ao do cobre blister criado a partir do concentrado. Agora, o ferro contido no grânulo é oxidado e transformado em escória, de tal forma que é vantajoso processar o cobre blister obtido como um produto do forno de fusão em suspensão diretamente em um forno de anodo. Tendo em vista a quantidade dos componentes que formam a escória, principalmente ferro, contidos no grânulo de cobre em questão, a quantidade de escória não é essencialmente aumentada e, desta forma, não provoca qualquer recirculação excessiva de cobre para o forno elétrico, mas a maior parte do cobre contido no grânulo vai diretamente para o cobre blister obtido como um produto do processo de fusão em suspensão.
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Em adição aos custos operacionais e de investimento reduzidos, entre as vantagens do método, as seguintes características podem ser apontadas:
• circulação reduzida de cobre em comparação com os processos em duas etapas existentes;
• apenas uma qualidade de blister é alimentada ao forno de anodo, caso em que a operação do forno de anodo se torna mais fácil;
• na fusão direta de blister, é frequentemente gerado tanto calor que o enriquecimento em oxigênio deve ser restrito. Tendo em vista que o dito calor é aqui utilizado no processo em si para a fusão dos grânulos de liga, o forno pode ser operado com um nível de enriquecimento de oxigênio mais alto e, como consequência, é obtida uma capacidade maior para o forno (ou então o forno, particularmente o tubo reacional, pode ser menor), e a capacidade da linha de gás pode ser menor.
Em uma concretização preferida, são utilizados dois fornos elétricos sucessivos. No primeiro forno elétrico, a redução da escória do forno de fusão em suspensão é levada apenas a um nível de cerca de 4% de Cu, isto é, um nível em que a escória parcialmente reduzida restante contém cerca de 4% de cobre, caso em que o ferro contido na escória do forno de fusão em suspensão ainda não foi reduzido e transferido para a fase de metal de fundo no primeiro forno elétrico, mas permanece no primeiro forno elétrico como a assim chamada escória parcialmente reduzida. Como um produto do primeiro forno elétrico, é obtido cobre blister que pode ser utilizado diretamente em um forno de anodo para posterior processamento e alimentado em um forno de anodo, tendo em vista que o cobre blister proveniente do primeiro forno elétrico não contém ferro. No segundo forno elétrico, a redução da escória parcialmente reduzida
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5/11 proveniente do primeiro forno elétrico é continuada, de maneira a se recuperar o restante do cobre contido na escória, caso em que também o ferro é reduzido juntamente com o blister; este metal de fundo contendo ferro é granulado e alimentado de volta para o tubo reacional do forno de fusão em suspensão, onde o ferro é então oxidado da forma descrita acima.
Lista de desenhos
Algumas das concretizações preferidas da invenção são descritas em mais detalhes abaixo, com referência aos desenhos anexos, nos quais:
A Figura 1 ilustra uma primeira concretização do método.
A Figura 2 ilustra uma segunda concretização do método.
Descrição detalhada da invenção
A Figura 1 ilustra um método para o refino de concentrado de cobre (1).
No método, o concentrado de cobre (1), fluxante (2) e gás reacional (3), tal como ar enriquecido com oxigênio, são alimentados em conjunto ao tubo reacional (5) de um forno de fusão em suspensão (4), por exemplo, o tubo reacional de um forno de fusão flash.
No tubo reacional (5) de um forno de fusão em suspensão (4) pode ser alimentada também escória de aciaria (9) obtida a partir de um aquecedor de rejeito (8), proveniente do resfriamento dos gases de exaustão (7) a serem retirados através do tubo ascendente (6) do forno de fusão em suspensão (4), e/ou a escória de aciaria (9) obtida a partir de um filtro elétrico provido após o aquecedor de rejeito (8).
As substâncias alimentadas ao tubo reacional (5) do forno de fusão em suspensão (4) reagem entre si e no fundo (12) do decantador (11) do forno de fusão em suspensão (4)
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6/11 são formadas fases separadas; o cobre blister (13), e na parte superior do cobre blister (13), a escória (14).
Os gases de exaustão (7) criados no forno de fusão em suspensão são retirados através do tubo ascendente (6) para o aquecedor de rejeito (8), onde a energia térmica dos gases de exaustão (7) é recuperada. A partir do aquecedor de rejeito (8), os gases de exaustão (7) são conduzidos para um forno elétrico (10), onde a escória de aciaria (9) é separada do gás de exaustão (7) e a escória de aciaria (9) é reciclada para o tubo reacional (5) do forno de fusão em suspensão (4). A partir do filtro elétrico (10), os gases de exaustão (7) são conduzidos para serem adicionalmente processados, por exemplo, em uma planta ácida (não ilustrada) para a recuperação de dióxido de enxofre.
O cobre blister (13) obtido do forno de fusão em suspensão é conduzido para um forno de anodo (15) para refino pirometalúrgico. No forno de anodo (15) é primeiramente removida a pequena quantidade de enxofre contida no cobre blister (13) por oxidação, após o que o oxigênio contido no cobre blister (13) é removido por redução. Após o forno de anodo (15), o cobre é moldado em uma planta de moldagem de anodo (não ilustrada) em anodos de cobre, e pela utilização dos ditos anodos, o cobre contido nos anodos de cobre, isto é, os anodos de cobre, são adicionalmente refinados eletroliticamente em uma planta eletrolítica (não ilustrada) em catodos de cobre.
A escória de um forno de fusão em suspensão (14) é conduzida, preferivelmente, mas não necessariamente, no estado fundido para um forno elétrico (16), o qual economiza energia, tendo em vista que a escória proveniente do forno de fusão em suspensão (14) já está no estado fundido quando chega ao forno elétrico (16) .
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A escória de um forno de fusão em suspensão (14) é tratada em um forno de redução, tal como um forno elétrico (16), com um agente redutor, tal como coque, de tal forma que no forno elétrico (16) são criadas fases separadas, isto é, metal de fundo (17) e escória de rejeito (18) . A escória de um forno de fusão em suspensão (14) é preferivelmente, mas não necessariamente, reduzida no forno elétrico (16) por meio de coque, o qual é alimentado ao forno elétrico (16).
No forno elétrico (16) é alimentada, preferivelmente, mas não necessariamente, também escória de forno de anodo (19) proveniente do forno de anodo (15).
A escória (14) proveniente de um forno de fusão em suspensão é preferivelmente, mas não necessariamente, reduzida no forno elétrico (16), de tal forma que o teor de cobre na escória de rejeito do forno elétrico (18)
permanece abaixo de 2%, mas vantajosamente abaixo de 1%.
O metal de fundo (17) do forno elétrico é removido do
forno elétrico (16) , e o metal de fundo (17 ) do forno
elétrico é granulado, por exemplo, por água ( 2 0) em uma
planta de granulação ( 21). Em adição ao cobre, o metal de
fundo (17) do forno elétrico contém particularmente ferro.
O metal de fundo granulado (22) do forno elétrico é alimentado ao tubo reacional (5) de um forno de fusão em suspensão (4) juntamente com o concentrado de cobre (1), fluxante (2) e gás reacional (3).
A Figura 2 ilustra uma outra concretização do método, em que em vez de apenas um forno elétrico (16) mostrado na Figura 1, são utilizados dois fornos elétricos, isto é, um primeiro forno elétrico (23) e um segundo forno elétrico (24) .
Na Figura 2, a escória proveniente de um forno de fusão em suspensão é primeiramente conduzida para um forno elétrico (23). A escória (14) de forno de fusão em
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8/11 suspensão é, preferivelmente, mas não necessariamente, conduzida no estado fundido a partir do forno de fusão em suspensão para o primeiro forno elétrico (23) .
NO primeiro forno elétrico (23), forno de fusão em suspensão é submetida à redução parcial com um agente redutor, de tal forma que no primeiro forno de 4% de cobre.
cobre elétrico são criadas fases separadas, parcialmente reduzida (25) , blister é alimentado a partir do primeiro obtido no primeiro forno elétrico (23) mas não necessariamente, alimentado elétrico forno de anodo
Como um produto do primeiro forno que pode ser cobre blister contendo cerca primeiro forno forno elétrico é, preferivelmente, do primeiro forno no estado fundido.
é obtido utilizado no forno de anodo (15) para processamento adicional e que pode ser alimentado ao forno de anodo cobre blister obtido do primeiro forno elétrico não contém ferro, apenas uma redução parcial tendo sido conduzida na do forno de fusão em suspensão no primeiro forno elétrico (23) .
A partir do forno a escória parcialmente reduzida (25) é alimentada, preferivelmente, mas não necessariamente, ao segundo forno elétrico (24) no estado fundido.
No segundo forno elétrico escória parcialmente reduzida (25) proveniente do primeiro forno elétrico é submetida à redução com um agente redutor, de tal forma que no segundo forno são criadas fases separadas, metal de fundo teor de cobre remanescente fica abaixo de 2%, mais vantajosamente abaixo de 1%.
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Em adição ao cobre, o metal de fundo (17) proveniente do segundo forno elétrico também contém particularmente ferro. O dito metal de fundo (17) é granulado e alimentado ao tubo reacional (4) do forno de fusão em suspensão (4) juntamente com o concentrado de cobre (1), fluxante (2) e gás reacional (3) .
Exemplo
Em um forno de fusão em suspensão são alimentados:
Concentrado de cobre (Concentrado) 111,0 t/h
Escória de aciaria (escória DBF) 19,6 t/h
Agente formador de escória, isto é, 9, 9 t/h fluxante (Fluxante de Sílica)
Metal de fundo granulado (Metal de Forno 16,6 t/h Elétrico)
Total 157,2 t/h
Análise do concentrado de cobre:
Cobre Cu 34,8%
Ferro Fe 26,0%
Enxofre S 29,1%
Óxido de silício SiO2 5,0%
Adicionalmente, no forno de fusão em suspensão é alimentado ar enriquecido com oxigênio 60680 Nm3, o grau de enriquecimento em oxigênio sendo de 46,2%.
O ar enriquecido com oxigênio é utilizado na fusão em suspensão porque o calor gerado nas reações entre o enxofre e ferro oxigênio contidos no concentrado é suficiente para fundir tanto o concentrado (produtos blister e escória) quanto os grânulos de blister com um tamanho de partícula fino. Devido ao relativamente alto enriquecimento em oxigênio, é gerado um gás com um alto teor de enxofre (cerca de 36% de SO2), a quantidade total do dito gás sendo baixa em comparação com uma situação com um grau mais baixo de enriquecimento com oxigênio. O gás é retirado do forno a uma taxa de cerca de 66900 Nm3/h, na temperatura de 1320°C.
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A parte principal da energia térmica do gás é recuperada em um aquecedor de rejeito antes do gás ser conduzido para um filtro elétrico e, posteriormente, para uma planta de ácido para a recuperação do dióxido de enxofre.
Os produtos obtidos no forno de fusão em suspensão são cobre blister a uma taxa de 39 toneladas por hora, na temperatura de cerca de 1280°C, e escória na taxa de cerca
de 77 toneladas por hora. escória obtida no forno de fusão
O teor de cobre da
em suspensão é de 20% e, para a recuperação do dito cobre,
a escória é alimentada no estado fundido em um forno
elétrico, onde a quantidade de escória assim tratada é de 1830 toneladas por dia. Adicionalmente, no forno elétrico é alimentada uma pequena quantidade de escória de forno de anodo (20 toneladas por dia) , bem como o coque necessário na redução de cerca de 91 toneladas por dia. Como resultado da redução, é criada escória de rejeito, o teor de cobre da qual é tão baixo que não é economicamente viável o processamento adicional [1365 toneladas por dia, cerca de
51% de ferro (Fe), cerca de 26% de óxido de silício
(SiO2 ) ] . Como um produto, é criado metal de fundo a uma
taxa de cerca de 400 toneladas por dia, e o teor de ferro
no metal de fundo é de cerca de 8%, o restante sendo
principalmente cobre. Na temperatura de 1240°C, o metal de fundo é granulado e os grânulos são secos e alimentados, juntamente com o concentrado, de volta para o forno de fusão flash.
Consequentemente, no processo é criado cobre blister como é descrito acima, e o dito cobre blister pode vantajosamente ser processado adicionalmente a cobre de anodo em um forno de anodo.
Para um técnico no assunto fica óbvio que, juntamente com o desenvolvimento da tecnologia, a idéia principal da invenção pode ser concretizada de muitas maneiras
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11/11 diferentes. Desta forma, a invenção e suas várias concretizações não estão restritas aos exemplos descritos acima, mas podem variar dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims (10)

REIVINDICAÇÕES
1. Método para o refino de concentrado de cobre, no qual:
- concentrado de cobre (1), fluxante (2) e gás
2/3 proveniente de um forno de fusão em suspensão (14) ser reduzida em um forno elétrico (16) por meio de coque que é alimentado a um forno elétrico (16).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da escória (14) proveniente de um forno de fusão em suspensão ser conduzida para um forno elétrico (16) no estado fundido.
30 3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato do metal de fundo (17) proveniente de um forno elétrico ser granulado por água (20).
3/3 fases separadas, isto é, metal de fundo (17) e escória de rejeito (18), onde o teor de cobre permanece abaixo de 2%, mais vantajosamente abaixo de 1%,
- do metal de fundo (17) do segundo forno elétrico ser removido do segundo forno elétrico (17),
- do metal de fundo (17) proveniente do segundo forno elétrico ser granulado, e ser obtido metal de fundo granulado (22) de forno elétrico, e
- do metal de fundo granulado (22) do forno elétrico ser alimentado ao tubo reacional (5) do forno de fusão em suspensão (4).
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato da escória
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5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de, em um forno elétrico (16), ser alimentada escória (19) do forno de anodo proveniente de um forno de anodo (15).
5 reacional (3) são alimentados em conjunto ao tubo reacional (5) de um forno de fusão em suspensão (4), tal como o tubo reacional (5) de um forno de fusão flash,
- no forno de fusão em suspensão (4) são criadas fases separadas, isto é, cobre blister (13) e escória (14),
10 - a escória (14) proveniente do forno de fusão em suspensão é conduzida para um forno elétrico (16),
- a escória (14) proveniente do forno de fusão em suspensão é tratada em um forno elétrico (16) com um agente redutor, de tal forma que no forno elétrico (16) são
15 criadas fases separadas, isto é, metal de fundo (17) e escória de rejeito (18), e
- o metal de fundo (17) do forno elétrico é removido do forno elétrico (16), caracterizado pelo fato:
20 - do metal de fundo (17) do forno elétrico ser granulado, e ser obtido metal de fundo granulado (22) de forno elétrico, e
- do metal de fundo granulado (22) do forno elétrico ser alimentado ao tubo reacional (5) do forno de fusão em
25 suspensão (4).
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato da escória (14) proveniente de um forno de fusão em suspensão ser reduzida em um forno elétrico (16), de tal forma que o teor de cobre na escória de rejeito (18) do forno elétrico permanece abaixo de 2%, preferivelmente abaixo de 1%.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato:
- de serem utilizados dois fornos elétricos, isto é, um primeiro forno elétrico (23) e um segundo forno elétrico (24),
- da escória (14) proveniente de um forno de fusão em suspensão (14) ser primeiramente conduzida para o primeiro forno elétrico (23),
- de no primeiro forno elétrico (23), a escória (14) do forno de fusão em suspensão ser submetida à redução parcial com um agente redutor, de tal forma que no primeiro forno elétrico (23) são criadas fases separadas, isto é, cobre blister (13) e escória parcialmente reduzida (25), que contém cerca de 4% de cobre,
- da escória parcialmente reduzida (25) proveniente do primeiro forno elétrico (23) ser alimentada do primeiro forno elétrico (23) para o segundo forno elétrico (24),
- de no segundo forno elétrico (24), a escória parcialmente reduzida (25) obtida no primeiro forno elétrico ser submetida à redução com um agente redutor, de tal forma que no segundo forno elétrico (24) são criadas
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8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato do cobre blister (13) obtido no primeiro forno elétrico ser alimentado a um forno de anodo (15).
9. Método, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato da escória (14) proveniente de um forno de fusão em suspensão ser conduzida de um forno de fusão em suspensão (4) para um primeiro forno elétrico (23) no estado fundido.
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato do gás reacional (3) alimentado ao tubo reacional (5) do forno de fusão em suspensão (4) compreender ar enriquecido com oxigênio.
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