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Verfahren zum Verblasen von Kupfer- und Nickelstein sowie sulfidischer
Kupferuni Nickelerze Es ist bekannt, Kupferstein durch Verblasen mit Luft oder sauerstoffangereicherter
Luft zu Kupfer zu verschmelzen. Es ist weiter bekannt, auf die Oberfläche des zu
verschmelzenden Steines einen Luftstrahl, dem gasförmige und feste Reaktionspartner
zugemischt sind, wie überhitzter Dampf, Kieselsäure, Kalk, Chlor und Seesalz, in
einen eng begrenzten Fleck auf die Oberfläche des Kupfersteins aufzublasen. Diese
bekannten Verfahren haben aber keinen Eingang in die Praxis gefunden, weil sie sich
nicht zur Verarbeitung von Rohstoffen mit einem wesentlichen Eisengehalt eignen.
Die Kühlwirkung des aufgeblasenen Luftstrahles ist nämlich so stark, daß die gebildete
Schlacke bald erstarrt und der Prozeß lange vor seiner Beendigung zum Stillstand
kommt. Infolgedessen werden praktisch ausnahmslos Trommelkonverter, wie z. B. Pierce-Shmith-Konvertoren
verwendet, in denen die Luft seitlich unterhalb der Badoberfiäche eingeblasen wird.
Die Nachteile, daß dabei das Mauerwerk stark angegriffen ward, das Bad stark spritzt,
was besondere Maßnahmen zum Fernhalten der verspritzten Stein- bzw. Schlackentropfen
erfordert und die Düsen sich häufig zusetzen und daher in kurzen Zeitabständen gereinigt
werden müssen, werden als unvermeidlich in Kauf genommen. Schließlich ist es auch
bekannt, einen Strahl reinen oder hochangereicherten Sauerstoffs in einen eng begrenzten
Brennfleck auf die Oberfläche eines Roheisenbades oder auf die Oberfläche eines
Bleisulfidbades aufzublasen und dadurch die Reaktion in einem kleinen zentralen
Teil des Bades durchzuführen, der genügend weit von den Wänden des Apparates entfernt
ist, um eine Beschädigung des Mauerwerkes durch die hohe Temperatur und/oder chemischen
Angriff durch die Schmelze zu vermeiden.
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In den beiden letztgenannten Fällen liegt demnach außer einer Gasphase
nur eine einzige flüssige Phase vor.
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Weiter ist ein Verfahren zum Verblasen von Kupferstein durch Aufblasen
eines Strahls von Sauerstoff, gegebenenfalls im Gemisch mit Inertgasen, wie Stickstoff
oder Argon, oder auch im Gemisch mit brennbaren Gasen, wie gasförmigen Kohlenwasserstoffeh,
bekannt, wobei außer der Gasphase zwei flüssige Phasen vorliegen, nämlich Kupferstein
und Schlacke.
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Ein Nachteil aller bekannten Verfahren besteht auch darin, daß die
SO; Konzentration deserzeugten Röstgases starken zeitlichen Schwankungen unterworfen
ist, zu deren Ausgleich für die nachgeschaltete Schwefelsäurefabrikation eine größere
Anzahl von Konvertoren mit einer gemeinsamen Gasleitung und/ oder Ausgleichsbehälter
notwendig ist, deren entsprechende Betriebsphasen so geregelt werden müssen, daß
die in der Zeiteinheit abgegebene Gesamtmenge an S02 einigermaßen konstant bleibt.
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Da dieser Prozeß wenigstens in den Anfangsstadien sehr stark exotherm
ist, wurde vongeschlagen, die entwickelteWärme durch Einschmelzen von zugesetztem
Kupferschrott unschädlich zu machen. Dieser Ausweg ist aber technisch wirtschaftlich
ungünstig, weil die aufgenommene Schmelzwärme nicht nutzbar gemacht werden kann
und außerdem die zusätzliche Gießarbeit eine erhebliche Kostenbelastung darstellt.
Würde man dagegen die entwickelte Wärme durch Verdünnung des aufgeblasenen Sauerstoffes
mit Inertgasen abführen, dann würde die S02 Konzentration des erzeugten Gases stark
herabgesetzt werden.
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Die Erfindung betrifft eine Verbesserung dieser bekannten Verfahren,
die es- ermöglicht, nicht nur die entwickelte Wärme auf einfache Weise abzuführen
und z. B. zur Dampfgewinnung nutzbar zu machen, sondern auch die je Zeiteinheit
abgegebene S02 Menge über beliebig lange Zeiträume so konstant zu halten, daß bereits
zwei Konvertoren ohne Ausgleichsbehälter völlig ausreichen, um einen Röstgasstrom
gleichbleibender S02 Menge zu liefern-Erfindungsgemäß wird als Verblasegas ein Gemisch
von hochkonzentriertem Sauerstoff mit konzentrientem S02 verwendet. Vorzugsweise
wird das Verhältnis von S02:02 so eingestellt, daß die gesamte Wärmekapazität des
aufgeblasenen Gases zur Abführung der entwickelten Wärme gerade ausreicht. Da sich
die je Zeiteinheit entwickelte Wärmemenge während des Prozesses ändert, wind das
S02: 02-Verhältnis mit dem Fortschreiten des Prozesses vorzugsweise in geregelter
Weise verändert. Demnach wird in den Anfangsstadien des Prozesses, in .denen die
Wärmeentwicklung hoch ist, mit hoher S02 und
niedriger O.,-Konzentration
geblasen und die SO.-Konzentration des Blasegases in dem Maße erniedrigt, in dem
die Wärmeentwicklung abnimmt. In den Schlußphasen des Prozesses, wenn praktisch
bereits alles Eisen verschlackt ist und nur noch Cu.,S vorliegt, wird mit reinem
Sauerstoff oder nur sehr geringen SO., Zusätzen geblasen. Gegebenenfalls kann in
den Schlußstadien des Verblasens das rezirkulierte S02 auch vorgewärmt werden. Dadurch
ist es möglich, zwar nicht die SOS Konzentration, wohl aber die je Zeiteinheit entwickelte
SO.; Menge praktisch konstant zu halten.
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Das entwickelte heiße Gas wird in an sich bekannter Weise unter Nutzbarmachung
seines fühlbaren Wärmeinhaltes, beispielsweise unter Dampfentwicklung, gekühlt,
ein Teil als Produktion abgegeben und so viel kaltes S02 rezirkuliert, wie für die
Wärmeabfuhr erforderlich ist.
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Die für die Verschlackung der Begleitstoffe, vor allem des Eisens
erforderlichen Schlackenbildner können in an sich bekannter Weise durch das Blasegas
selbst aufgeblasen werden. Für diese Arbeitsweise wirkt es sich besonders günstig
aus, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren gerade in den Anfangsstadien des Prozesses,
wo der Bedarf an Schlackenbildnern am größten ist, die größte Gasmenge zur Verfügung
steht, weil dann wegen der besonders hohen Wärmeentwicklung besonders viel S02 rezirkuliert
werden muß. Wenn in den Schlußstadien nur mehr reiner Sauerstoff oder Sauerstoff
mit einem geringeren S02 Zusatz und dementsprechend eine geringe Gasmenge aufgeblasen
wird, sind die Begleitstoffe bereits verschlackt, so daß kein Bedarf an Schlackenbildnern
mehr besteht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich vor allem zum direkten
Verblasen eisenreicher Kupfersteine, aber auch zum direkten Verblasen sulfidischer
Nickelerze und/oder Steine auf metallisches Nickel.
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Die bekannten Verfahren zur Verarbeitung sulfidischer Nickelsteine
und Erze beruhen im wesentlichen alle darauf, im Konverter nur bis zum sogenannten
Feinstein, d. h. auf praktisch reines Nickelsulfid zu verblasen, den erhaltenen
Feinstein anschließend im Etagenofen auf Oxyd abzurösten und dieses Oxyd dann mit
kohlenstoffhaltigen Reaktionsmitteln zu Metall zu reduzieren. Dieser Umweg war nach
dem bekannten Verfahren deshalb notwendig, weil der Schmelzpunkt des metallischen
Nickels mit 1455°C so hoch liegt, daß ein Fertigverblasen des Steines im Konverter
praktisch nicht möglich ist. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Arbeitsweise kann .aber
durch entsprechende Herabsetzung des Verdünnungsgrades des aufgeblasenen Sauerstoffs
und gegebenenfalls Vorwärmung des zugemischten SO, die Temperatur bis zur vollständigen
Beendigung der Reaktion oberhalb des jeweiligen Schmelzpunktes gehalten werden.