DD231579A1 - Verfahren zur rueckgewinnung von wertmetallen aus tiegelbaeren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rueckgewinnung von Tiegelbaeren der Kupfermetallurgie. Mit ihm soll eine wirtschaftliche und leistungsfaehige Aufarbeitung von Tiegelbaeren unter Vermeidung mechanischer Zerkleinerungsarbeit erreicht werden. Dazu werden die nicht vorbehandelten kompakten Tiegelbaeren unter Zugabe von 10...30% metallischen Kupferschrotts oder metallischer Kupferruecklaufmaterialien hohen elektrischen Leitwerts und hohen Kupfergehalts sowie von Fluss- und Verschlackungsmitteln in einen Dreiphasen-Lichtbogenofen eingesetzt. Dabei fuellen der Kupferschrott oder die Kupferruecklaufmaterialien das Lueckenvolumen der Tiegelbaeren und bedecken deren Oberflaeche derart, dass stets ein elektrischer Kontakt der Elektroden gegeben ist. Das Schmelzen erfolgt bei Temperaturen um 1 580...1 640C. Nach dem Schlackenabzug wird das Metallbad auf eine Giesstemperatur von 1 350...1 450C heruntergekuehlt.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Rückgewinnung von Wertmetallen aus Tiegelbären

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rückgewinnung von Wertmetallen aus Tiegelbären der Kupfermetallurgie·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Tiegelbären auf Kupferbasis fallen bei der pyrometallurgischen Verhüttung von Sekundärkupfermaterialien in Form unreiner Kupferschrotte und Rückstände durch Schmelzen in Schachtofen auf Rohkupfer an· Sie sind Ablagerungen von Kupfer und Uebenelementen im Schachtofentiegel, umhüllt von feuerfestem Material, durchsetzt mit Koks und Schlacke und werden periodisch nach Beendigung einer Schmelzkampagne als kompakter Block beräumt. Damit kann der Ofentiegel neu zugestellt werden· Tiegelbären erreichen je nach Ofengröße und Schmelzzeit Gesamtgewichte von 1 bis 10 t mit Abmessungen von 1.000 bis 1.500 mm Durchmesser und 500 bis 800 mm Höhe.

Ihre Zusammensetzung ist bedingt durch das Schachtofenvorlaufen etwa wie folgt:

19.0 E Z. 19 9 4 ^ ^ :i 01S

10 ... 20 % duktiles Kupfer mit Eisenablagerungen

30 .·. 40 % Kupfer-, Eisen-, Kokskonglomerat 40 . ·· 60 % metalldurchsetzte Feuerfestmaterialien.

Die Metallgehalte der Tiegelbären liegen in folgenden Größenordnungen:

32 ... 45 % Kupfer

2 ... 6 f> Blei

2 ... 6 ήο Zinn

5 ... 15 f° Eisen

2 ... A fo Nickel.

Tiegelbaren haben demzufolge eine vollkommen inhomogene Struktur und damit unterschiedliche Festigkeitseigenschaften. Sie sind durch ihren hohen Anteil an feuerfestem Material schwer schmelzbar und besitzen ein großes Schmelzintervall, dessen obere Grenze zwischen 1.600 und 1.650 ⁰C liegt.

Es ist bekannt (Tafel, V., Lehrbuch der Metallhüttenkunde, S. Hirzel Verlagsbuchhandlung Leipzig, 1951, Bd. 1, S. 461), unbrauchbar gewordene Herde (auch Ofentiegel) in Kaliwerken zu zerkleinern, gegebenenfalls zu sprengen oder durchzumeißeln. Diese Verfahrensweisen sind nur praktikabel, wenn die Anteile an duktilen Metallablagerungen und Infiltrationen im Feuerfestmaterial gering sind.

In einem weiteren Falle (Tafel, V«, Lehrbuch der Meta llhüttenkunde , S. Hirzel Verlagsbuchhandlung Leipzig, 1951, Bd. 1, S. 501) wird Ofenbruch, der im Vergleich zu Tiegelbaren vorwiegend aus Peuerfestmaterial mit geringen Metallanteilen besteht, nach der Aufmahlung und naßmechanischer Aufbereitung gelaugt. Der gemahlene und aufbereitete Ofenbruch kann jedoch auch pyrometallurgisch verarbeitet werden. Diese Verfahrensweisen sind wiederum nur praktikabel, wenn der Anteil

an duktilen Metallatilagerungen und Infiltrationen gering ist.

Kompakte Blöcke mit einem hohen Anteil an duktilen Metallablagerungen, wie sie die Tiegelbaren darstellen, werden in geringer Menge bei leuzustellungen von Kupferflammöfen mit eingemauert.

Die beschriebenen Verfahren zur Aufarbeitung von Siegelbaren besitzen eine Reihe von Nachteilen: Die mechanische Zerkleinerung von-Tiegelbären durch Sprengen erfordert einen hohen Aufwand an Anlagenvermögen und manueller Arbeit, Das Sprenggut ist trotzdem nur in großer Verdünnung wegen der hohen Schmelztemperatur im Kupferschachtofen wieder einsetzbar. Die mechanische Zerkleinerung von Tiegelbären durch Verwendung eines Hydraulikhammers erfolgt nur unvollständig, da duktile Partien durch Ausglühen und Deformieren der Meißelspitze in kurzer Zeit sich einer Trennung widersetzen. Die mechanische Zerkleinerung erkalteter Tiegelbären in einem lallwerk führt lediglich zu Abplatzungen spröder Anteile.

Die bekannten Zerkleinerungsverfahren ergeben inhomogen zusammengesetzte, ungleiche Stückgrößen, die sich weder durch Flotation noch durch Setzarbeit mit hinreichendem Trenneffekt aufbereiten lassen. Außerdem würde durch eine derartige Aufbereitung letztendlich nur ein Schachtofenvorlaufmaterial erzeugt werden, wodurch das Material in einer niedrigen Verarbeitungsstufe des Kupfergewinnungsprozesses eingesetzt werden müßte. Das Einsetzen in den Kupferflammofen, das heißt, in eine nachfolgende Verarbeitungsstufe des Kupfergewinnungsprozesses, führt infolge hoher Anteile an Feuerfestmaterialien und sonstiger Verunreinigungen wie Blei, Zinn und Eisen zu einem großen Aufwand an Raffinationsarbeit und zu Metallverlusten.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein wirtschaftliches und leistungsfähiges Verfahren zur Aufarbeitung von Tiegelbären.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Rückgewinnung von Wertmetallen aus Tiegelbären der Kupfermetallurgie zu schaffen, welches es gestattet, die Tiegelbären unter Vermeidung mechanischer Zerkleinerungsarbeit so zu schmelzen, daß eine Phasentrennung in eine wertmetallreiche Legierung und eine wertmetallarme Schlackenphase erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß nicht vorbehandelte, unzerkleinerte Tiegelbären, also in kompakter Form, in einen Dreiphasen-Lichtbogenofen eingesetzt werden. Zugegeben werden 10 ... 30 Gew.-$ metallischen Zupferschrotts oder metallischer Kupferrücklaufmaterialien, die einen hohen elektrischen Leitwert und einen hohen Kupfergehalt aufweisen. Diese Zusatzmaterialien besitzen einen Kupfergehalt von mindestens 85 Gew.-% und damit einen hohen elektrischen Leitwert. Sie füllen das Lückenvolumen zwischen den Tiegelbären und bedecken deren Oberfläche derart, daß stets ein elektrischer Kontakt zwischen den Elektroden gegeben ist. Eingesetzt werden ferner Verschlakkungs- und Flußmittel in Form von Rohkalk und Flußspat. Dabei beträgt die Rohkalkmenge 6 ... 18 % und die Plußspatmenge 2 ... 6 fo der Masse der eingesetzten Tiegelbären.

Das Schmelzen erfolgt bei Temperaturen um 1580 ... 1640 ⁰C. Nach dem Schlackenabzug wird das verbleibende Metallbad auf eine Gießtemperatur von 1350 ... 1450 ⁰C heruntergekühlt.

Das Niederschmelzen der Beschickung erfolgt in "bekannter leise. Es bewirkt die gewünschte Anreicherung der Wertmetalle in einer Metallphase unter Abtrennung der Ballaststoffe. Dadurch wird ein Raffinationseffekt dergestalt erzielt, daß in der Metallphase der Kupfergehalt über 80 fo ansteigt. Die Zusammensetzung des erschmolzenen Rohkupfers ist etwa wie folgt:

80 ... 85 % Kupfer

2 ... 5 % Blei 2 ... 3 % Zinn 5 ... 10 % Eisen 1 ... 2 fo Nickel·

Das Rohkupfer ist hinsichtlich Qualität und nach seinem Vergießen zu Masseln ein geeignetes Vorläufen für den Raffinationsprozeß zur Herstellung von Kupferanoden im Flammofen. Durch das Schmelzen der Tiegelbären im Lichtbogenofen wird infolge hoher Prozeßtemperaturen das Arbeiten mit hochschmelzenden Schlakken ermöglicht. Dadurch entfallen hohe Zusätze an Schlackenbildnern für das anhaftende !Feuerfestmaterial, was wiederum zu einer Erhöhung des Metallausbringens beiträgt.

Erfindungsgemäß gestattet das dargestellte Schmelzverfahren, Tiegelbären -in großen Abmessungen direkt zu verarbeiten und einstufig ein Produkt mit hohem Veredlungsgrad zu erzeugen, wobei wegen der vorwiegend elektrisch nicht oder wenig leitenden Oberfläche der Tiegelbären ein spezielles Material als Zünd- und zugleich Schmelzhilfe zugesetzt wird, welches in das Hauptmetall eingeht, wodurch beim nachfolgenden Schmelz- oder Raffinationsprozeß keine Wiederabtrennung erforderlich ist. In der Einschmelzphase erfolgt eine Verflüchtigung von 20 ... 30 % des Bleies und

Der Schlackenanfall betrug 7,6 t mit 1,51 f Kupfer. Das entspricht einem Kupferausbringen von 98,8 ^ vom Gesamtvorlaufen der kupferhaltigen Einsatzmaterialien. Das erschmolzene Rohkupfer konnte infolge seines hohen Kupfergehaltes und der einsatzgerechten Form in der Kupferraffinationsstufe bei der Herstellung von Anodenkupfer eingesetzt werden

Die Schlacke: hatte folgende Zusammensetzung:

19,3 % Al₂O₃

15,6 Io SiO₂

20,5 1° CaO

36,2 fo FeO.

40 ... 50 $ <3es Zinns, was im nachfolgenden Raffinationsprozeß zu einer Verkürzung der Raffinationszeit führt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Ein Dreiphasenlichtbogenofen mit einem Fassungsvermögen von 20 t wurde mit vier unzerkleinerten kompakten Tiegelbären bei einem Gesamtgewicht von 15 t beschickt. Als Zünd- und Schmelzhilfe wurden 3,5 t Anodenreste der Kupferelektrolyse als Kupferrücklaufmaterial· mit 98,5 % Cu zugesetzt dergestalt, daß ein elektrisch leitender Kontakt zwischen den Elektroden bestand. Zur Verschlackung des feuerfesten Materials der Tiegelbären wurden 1,5t Sohkalk und 0,58 t Flußspat als Flußmittel zugesetzt. Das Einschmelzen erfolgte so, daß eine Badtemperatur zur Erzielung einer gutflüssigen Schlacke von 1590 bis 1600 ⁰C erreicht wurde. Uach der Phasentrennung wurde abgeschlackt, die Metallschmelze auf eine Gießtemperatur von 1400 C im Ofen abgekühlt zur Verminderung der iJachverdampfung der in der Metallschmelze leichten flüchtigen Metalle und zur Erzielung eines sauberen Gusses in der Sandform. Die Schmelzzeit der Charge betrug fünf Stunden, vierzig Minuten· Dies entspricht einer Schmelzleistung von 2,2 t/h ausgebrachten Metalls von 12,5 t. Der Energieverbrauch lag bei 800,6 kWh/t ausgebrachten Metalls und der Elektrodenverbrauch bei 31>8 kg/t

Das erschmolzene Metall enthielt:

82,0 fj Kupfer

2,17 1° Blei 1,16 fo Hickel 2,12 1° Zinn.

Claims (3)

1. Patentanspruch

   1» Verfahren zur Rückgewinnung von Wertmetallen aus Tiegelbären der Kupfermetallurgie, dadurch gekennzeichnet, daß nicht vorbehandelte kompakte Tiegelbaren unter Zugabe von 10 ... 30 Gew.-% metallischen Kupferschrotts oder metallischer Kupferrücklaufmaterialien hohen elektrischen Leitwerts und hohen-Kupfergehalts sowie von Fluß- und Verschlackungsmitteln in einen Dreiphasen-Lichtbogenofen eingesetzt werden, wobei der Kupferschrott oder die Kupferrücklaufmaterialien derart das Lückenvolumen der Tiegelbären ausfüllen und deren Oberfläche bedecken, daß stets ein elektrischer Kontakt zwischen den Elektroden gegeben ist, das Schmelzen bei Temperaturen um 1530 ... 1640 ⁰C erfolgt und nach dem Schlackenabaus das Metallbad auf eine Gießtempe:

   wird.

   temperatur von 1350 ... 1450 ⁰C heruntergekühlt
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß. der metallische Kupferschrott oder die metallischen Kupferrücklaufmaterialien Kupfergehalte > 35 % Gew.-/£ aufweisen.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß als I¹IuS- und Verschlackungsmittel Rohkalk und Plußspat eingesetzt werden, wobei die Rohkalkmenge 6 .·. 13 % und die Plußspatxaenge 2 ... 6 io der eingesetzten Masse der Tiegelbaren betragen.