DE1533061B1

DE1533061B1 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Schmelzen von Kupfererzen und zur Gewinnung von Rohkupfer

Info

Publication number: DE1533061B1
Application number: DE19661533061
Authority: DE
Inventors: Howard Knox Worner
Original assignee: Conzinc Riotinto Ltd
Current assignee: Conzinc Riotinto Ltd
Priority date: 1965-11-22
Filing date: 1966-11-21
Publication date: 1970-04-30
Also published as: FI47113C; FI47113B; ES333568A1; SE347530B; US3527449A; US3664828A; GB1130255A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum konti- zwischen aufgehäuften Kupferkonzentraten unternuierlichen Schmelzen von Kupfererzen und zur Ge- stützen, und daß über den Vorsprüngen Zuführwinnung von Rohkupfer in einem Strahlungsschmelz- Öffnungen im oberen Bereich der Ofenlängswände ofen, mit einer Schmelzzone, einer Umwandlungs- und/oder im Ofendach zur Zuführung der Kupferzone und einer Schlackentrennzone, bei dem Kupfer- 5 konzentrate vorgesehen sind. Es sind zwar ebenfalls konzentrate auf den gegenüberliegenden Längsseiten bereits aus der belgischen Patentschrift 646 429 an des Schmelzofens in pelletierter, granulierter oder den Seitenwänden der Ofenlängswände angebrachte sonstwie agglomerierter Form eingebracht werden Vorsprünge bekannt. Diese Vorsprünge dienen je- und oxydierendes Gas zur Erzeugung von Turbulenz doch dazu, den Schmelzofen im Bereich der Schmelzin die Schmelze eingeblasen wird sowie entstehende io zone kreisförmig auszubilden, um in der Schmelz-Schmelze und Schlacke zueinander im Gegenstrom zone die eingangs bereits geschilderte Zirkulation in die Umwandlungs- bzw. Schlackentrennzone ge- der Schmelze zu unterstützen. Gerade im Gegensatz führt und abgezogen werden. dazu sind bei dem erfindungsgemäßen Schmelzofen

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Strahlungs- die Vorsprünge zu dem Zweck vorgesehen, die Entschmelzofen zur Durchführung des Verfahrens. 15 stehung von Kupferkonzentratanhäufungen zu unter-Ein Verfahren und eine Vorrichtung der vor- stützen und zwischen den gegenüberliegenden Längsstehend geschilderten Gattung sind aus der belgischen wänden des Schmelzofens einen Engpaß auszu-Patentschrift 646 429 bekannt. Bei den in dieser bilden.

Patentschrift beschriebenen Verfahren zum konti- Vorteilhafterweise sind die an den Seitenwänden

nuierlichen Schmelzen von Kupfererzen ist es wesent- 20 des Schmelzofens vorhandenen Vorsprünge oder lieh, daß in der Schmelzzone zwischen der Umwand- die entstehenden Kupferkonzentratanhäufungen in lungs- und der Schlackentrennzone eine Zirkulation Längsrichtung des Schmelzofens zueinander versetzt, der Schmelze und der Schlacke aufrechterhalten Dadurch entsteht ein gewundener Engpaß zwischen wird, um ein wirkungsvolles Abschmelzen und Oxy- den Konzentratanhäufungen, in dem eine turbulente dieren der eingebrachten Konzentrate zu bewirken. 25 Strömung des Gegenstroms Schlacke—Schmelze Gleichzeitig sollen jedoch die Schmelze und Schlacke längs einer größeren Strecke aufrechterhalten werden zueinander im Gegenstrom in jeweils die zu beiden kann.

Seiten der Schmelzzone liegende Umwandlungs- bzw. Durch eine geeignete Zuführung von Konzen-

Schlackentrennzone geführt werden. Um nun bei traten von den Seitenwänden und/oder vom Dach intensiver Zirkulation in der Schmelzzone eine dann 30 des Schmelzofens her können auch mehrere nebennicht ganz auszuschließende Behinderung dieses einanderliegende Engpässe ausgebildet sein. Der eine Gegenstromes zu beseitigen, ist es wünschenswert, oder die mehreren Engpässe dienen dazu, die die Durchmischung in der Schmelzzone durch eine Schmelze innerhalb der turbulent und heftig reagieandere Formgebung dieser Zone zu bewirken. Auf- renden Umwandlungszone von der in der relativ gäbe der vorliegenden Erfindung ist es somit, das 35 ruhigen Schlackenzone abzutrennen und die heftige eingangs beschriebene Verfahren zum kontinuier- Vermischung der aus der Umwandlungszone in die liehen Schmelzen von Kupfererzen im vorstehenden Schlackentrennzone fließenden Schlacke innerhalb Sinne zu verbessern. eines Engpasses mit frisch gebildeter Kupferschmelze

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- zu erzwingen. Die letztere unterstützt mit ihrem löst, daß die Kupferkonzentrate in die Schmelzzone 40 gegenüber der Schmelze und dem Kupferstein in der zwischen der Umwandlungszone und der Schlacken- Umwandlungszone höheren Schwefel- und niedritrennzone in einem Bereich von höchstens 30 % der geren Kupfergehalt das »Auswaschen« des Kupfers Schmelzofenlänge so zugeführt werden, daß sich aus der Schlacke. Dieses Auswaschen ist von nicht Konzentratanhäufungen auf beiden Längsseiten des geringfügiger Bedeutung, da es sehr dazu beiträgt, Schmelzofens ausbilden und zwischen den Konzen- 45 die Kupferverluste in der Schlacke und auch sonst tratanhäufungen ein Engpaß ausgebildet wird, in herabzusetzen. Insbesondere dann, wenn der Ofen dem der Gegenstrom Schlacke—Schmelze fließt. mit Kupferkonzentraten mit einem reicheren Kupfer-

Es ist zwar bereits aus der USA.-Patentschrift gehalt als 25% beschickt wird, ist es von Vorteil, 1 296 478 bekannt, Konzentrate längs der Seiten- einen derartigen zusätzlichen »Waschvorgang« innerwände des Schmelzofens aufzuschütten. Dieses seit- 50 halb der Schlackentrennzone selbst durchzuführen, liehe Aufschütten dient jedoch lediglich dazu, die Schließlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen,

Kapazität des Schmelzofens zu erhöhen und erfolgt eine leichte Zirkulation der Schlacke in der aus diesem Grunde auf der ganzen Länge der Seiten- Schlackentrennzone zu bewirken, die sich durch die wände des Schmelzofens. Anordnung von Brennern in den Seitenwänden er-

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es 55 zielen läßt. Diese Zirkulation dient nicht nur dazu, zweckmäßig, die Breite des Engpasses höchstens mit die Sulfide oder die übrigen Zuschläge besser an der einem Drittel der Schmelzofenbreite zu bemessen. Schlackenoberfläche zu verteilen, sondern auch die

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- Bildung gerader Kanäle zu verhindern, in denen die rens kommt ein Strahlungsschmelzofen zum Einsatz, Schlacke unmittelbar aus der Schmelzzone zum der ebenfalls eine Schmelzzone zwischen einer Um- 60 Schlackenabstich fließt. Die Zirkulation kann auch wandlungszone und einer Schlackentrennzone auf- durch elektrischen Strom, der über zwei Kohleweist, wobei am Ende der Umwandlungszone der elektroden in die Schlacke eingespeist wird, erzeugt Kupferabstich und am Ende der Schlackentrennzone werden.

der Schlackenabstich angeordnet ist. Die erfindungs- Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden

gemäße Ausbildung besteht darin, daß im Bereich 65 Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Schmelzzone die gegenüberliegenden Seitenwände Im folgenden wird die Erfindung an Hand der

des Schmelzofens mit an sich bekannten Vorsprün- Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt gen versehen sind, die die Bildung eines Engpasses Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausfüh-

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rungsform eines Strahlenschmelzofens zur Durch- zugte Tiefe der Schmelze in dem Reservoir 22 vom

führung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Zwei- bis Vierfachen der Tiefe in der Schmelz-

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der zoneA. Zwischen dem Sumpf 21 und dem Reservoir

Fig. 1, 22 ist ein Siphon 23 vorgesehen, durch den die·

Fig. 3 einen Horizontalschnitt einer weiteren Aus- 5 Kupferschmelze durchtritt und sich kontinuierlich

führungsform des erfindungsgemäßen Strahlungs- oder halbkontinuierlich durch ein Lippenabstichloch

Schmelzofens, 24 entfernen läßt.

F i g. 4 einen Teilschnitt durch ein Ende des in Unmittelbar vor dem Schlackenabstich 26 ist ein

F i g. 3 gezeigten Strahlungsschmelzofens längs der Schlackenteich 25 vorgesehen, in den Schlacke 28

Linie 4-4 in F i g. 3, io über eine Kante oder einen Überlauf 27 fließt. Durch

F i g. 5 einen Querschnitt durch die Beschickungs- den Schlackenteich 25 ist die Möglichkeit zum wei-

zone des Strahlungsschmelzofens in der allgemeinen teren Absetzen von Kupferschmelze gegeben, bevor Ausführungsform entsprechend den Fig. 1 und 2 die Schlacke den Schmelzofen über Abstich26 ver-

längs der Linie 5-5 der F i g. 2, läßt. Ein unter dem Schlackenspiegel befindliches

Fig. 6 und 7 Querschnitte durch die Beschik- 15 Abstichloch29 ist am Boden des Schlackenteiches

kungszonen der Strahlungsschmelzöfen entsprechend 25 zur zeitweiligen Entfernung der abgesetzten

den beiden anderen Ausführungsformen. Kupferschmelze vorgesehen. Der Überlauf 27 zwi-

In den F i g. 1 und 2 ist ein Strahlungsschmelzofen sehen der geneigten Herdsohle in der Schlacken-

von länglicher, rechteckiger Gestalt mit seitlichen trennzone C und dem Schlackenteich 25 kann Strahlungswänden 10, 11, Endwänden 12, 13, einem so flüssigkeitsgekühlt sein.

Dach 15 und einer Sohle 16 dargestellt. Der Innen- Zu beiden Seiten der Beschickungs- und Schmelzraum des Schmelzofens ist in drei Zonen unterteilt, zone A werden Konzentrate 30 in den Schmelzofen die allgemein bezeichnet sind mit eingebracht, und zwar durch Beschickungseinrich

tungen, die aus zwei Becherwerken 31 bestehen. Die

A Beschickungs- und Schmelzzone, ₂₅ Becherwerke 31 sind quer zum Schmelzofen an

B Umwandlungszone, dessen gegenüberliegenden Seiten angeordnet und

C Schlackentrennzone. dienen dazu, die Konzentrate 30 durch Öffnungen

32, 33 im oberen Bereich der Seitenwände 10,11 des

Die Beschickungs- und Schmelzzone A ist weit- Schmelzofens heranzubringen. Die Konzentrate 30 gehend zentral im Ofen angeordnet und nimmt vor- 30 fallen unter der Wirkung der Schwerkraft aus den teilhafterweise höchstens 30% der Ofenlänge ein. Becherwerken 31 in die Schmelzzone A und bilden Das Kupferabstichloch befindet sich an dem einen dort Anhäufungen oder Bänke 34. Auf die Anhäu-Ende. des Schmelzofens, das Schlackenabstichloch fungen 34 aufgeschüttete Konzentrate rutschen über auf dem gegenüberliegenden Ende. Die Umwand- diese in die Schmelzzone A. Die Anhäufungen 34 lungszone B nimmt den Raum zwischen der Be- 35 erstrecken sich von den Seitenwänden 10, 11 aus als schickungs- und Schmelzzone A und dem Kupfer- Halbinseln in das Schmelzofeninnere und bilden daabstichende des Schmelzofens ein, während die durch einen relativ engen Durchgang oder Engpaß Schlackentrennzone zwischen der Beschickungs- und 35 zwischen sich. Der Engpaß 35 besitzt jedoch noch Schmelzzone A und dem Schlackenabstichende vor- eine genügend große Breite, um einerseits den gesehen ist. Als Rohmaterial kommt vorzugsweise 40 Schlackenfluß von der Umwandlungszone B in die pelletiertes, granuliertes, stückiges oder sonstwie Schlackentrennzone C und andererseits den Fluß der agglomeriertes Kupfersulfidkonzentrat in Frage, das Schmelze 40, die von der Schlacke abgeschieden bereits mit einem gewissen Anteil an Flugstaub, wird, von der Schlackentrennzone C in die Umwand-Kieselsäureflußmittel, Brennöl oder anderen Stoffen lungszone B zu gestatten. Der Fluß der Schmelze ist vorgemischt ist. Außerdem enthält das Rohmaterial 45 in den F i g. 2 und 3 durch voll ausgezogene Pfeile, vorteilhafterweise bereits 5 bis 10% Wasser und der Schlackenfluß durch gestrichelte Pfeile angewird in Form von Pellets oder Körnern eingebracht, deutet.

die sich durch Fördergeräte von der Art, wie sie Durch das Dach 15 des Schmelzofens ragen Blasnachfolgend beschrieben werden, befördern lassen düsen 36 und Brenner 37. Über die Blasdüsen 36 und die imstande sind, unter der Wirkung der 50 wird Luft oder sauerstoffangereicherte Luft in die Schwerkraft über bereits gebildete Anhäufungen des innerhalb oder in der Umgebung der Schmelzzone A Rohmaterials im Schmelzofen entlang zu rutschen. befindliche Schmelze eingeblasen, so daß in dieser Das Dach 15 des Schmelzofens kann beliebig ge- Zone eine intensive Turbulenz und ein Aufrühren staltet sein, beispielsweise bogenförmig; es ist jedoch der Schmelze bewirkt wird. Durch die Brenner 37 von Vorteil, es in Längsrichtung weitgehend hört- 55 sind oxydierende Flammen auf die Konzentrate in zontal auszubilden. Die Herdsohle 16 ist vom den Anhäufungen 34 gerichtet, wodurch diese konti-Schlackenabstichende in Richtung auf das Kupfer- nuierlich unter der Wirkung der Strahlungshitze der abstichende geneigt und zeigt eine Stufe 17 etwa am oxydierenden Flammen sowie der turbulenten Übergang der Schlackentrennzone C zur Beschik- Schlacke und Schmelze abgeschmolzen werden. Diekungs- und Schmelzzone A. Innerhalb der Schmelz- 60 ses kontinuierliche Abschmelzen findet in der zone A ist die Herdsohle vorzugsweise horizontal. Schmelzzone A des Schmelzofens statt. Die durch Die Sohle innerhalb der Schlackentrennzone C da- das Abschmelzen der Konzentrate gebildete Schmelze gegen ist vom Schlackenabstich in Richtung auf die 40 sammelt sich in der Schmelzzone A links von der Stufe 17 geneigt und innerhalb der Umwandlungs- Stufe 17 und fließt in Richtung auf den Kupferabstich zone 2? ausgehend von der Schmelzzone A in Rieh- 65 durch die Umwandlungszone B. Innerhalb der Umtung auf einen Sumpf 21 unmittelbar vor einem wandlungszone B wird wiederum Luft oder sauer-Kupferreservoir 22 mit einem Winkel zwischen 5 und stoffangereicherte Luft über Blasdüsen 41 in das 20° abwärts geneigt. Dadurch entsteht die bevor- Schmelzbad eingeblasen. Die möglicherweise flüssig-

keitsgekühlten Düsenmündungen tauchen dabei in Durch dieses einzelne Becherwerk 66 wird Konzenden Schlackenspiegel des Bades. Das während des trat durch eine öffnung 67 in der Seitenwand 11 ein-Umwandlungsvorganges auf Grund der Reaktion gebracht. Die durch die Becherwerke 62, 63, 66 einzwischen der Luft und der Schmelze entstehende gebrachten Konzentrate bilden Anhäufungen 68, 69 Eisenoxyd (FeO) wird kontinuierlich durch den Ein- 5 und 70, wobei die Anhäufungen 68 und 69 zur Anfluß von Kieselsäure verflüssigt, welche durch Öff- häufung 70 versetzt sind und dadurch ein bogennungen 42 in den Seitenwänden 10, 11 zugeschlagen förmiger Engpaß 61 von größerer Länge und kleiwird. Die Kieselsäure wird in einer Menge züge- nerer Breite zwischen der Umwandlungszone B und schlagen, daß sie kontinuierliche Bänke 43 längs der der Schlackentrennzone C entsteht. Auf Grund dieses Seitenwände 10, 11 bis hin zur Endwand 12 bildet. io längeren Engpasses zwischen den Bänken ist die Die Heißgase verlassen den Schmelzofen durch Möglichkeit zur chemischen Reduktion des Eisenseitliche Gasabzüge 46, 47, wie in F i g. 5 dargestellt gehaltes in der Schlacke und zum Abscheiden und ist, oder durch einen zentralen Gasabzug 46, ent- Absetzen des darin enthaltenen Kupfers wesentlich sprechend den F i g. 6 und 7. Sie entweichen dabei verbessert.

nach oben im Gegenstrom zu den herabfallenden 15 Die aus kieselsäurehaltigem Flußmittel bestehen-Konzentraten 30. Von den Gasabzügen 46, 47 kön- den Bänke 43 innerhalb der Umwandlungszone B nen die Gase zu Staubabscheidern oder Wärme- werden vorteilhafterweise zu einer solchen Höhe aufentzugeinrichtungen geführt werden, welche hier geschüttet, daß die von der Seitenwand hereinragennicht dargestellt sind. den Blasdüsen 60 darin eintauchen und auf diese

Um die Abscheidung und das Absetzen der 20 Weise letztere vor der korrosiven Einwirkung der Kupferschmelze von der Schlacke 28 zu fördern, heißen Schmelze schützen.

werden innerhalb der Schlackentrennzone C durch In F i g. 5 ist eine weitere Ausführungsform des

öffnungen 49 geeignete Reduzierstoffe 48 zugeschla- erfindungsgemäßen Schmelzofens mit zwei Gasgen. Solche Stoffe sind Eisenpyrite, vorteilhafter- abzügen46 und 47 dargestellt. Bei dieser Ausfühweise in körniger oder kugelförmiger Ausbildung, die 25 rungsform sind Leitbleche 71 vorgesehen, um den den Eisengehalt in der Schlacke abbauen und das Luftzutritt oberhalb der Becherwerke 31 zu steuern. Kupfer »auswaschen«. Längs der Seitenwände inner- Die den Schmelzofen verlassenden heißen Gase enthalb der Schlackentrennzone C können sich Pyrit- halten den aus angefeuchteten Konzentraten frei bänke57 ausgebildet haben. Zur Unterstützung der gewordenen Dampf, da diese infolge der intensiven Verteilung der Pyrite oder sonstiger Reduzierstoffe 30 Strahlungs- und Konvektionshitze innerhalb des und zur Erhöhung der Verweilzeit der Schlacke 28 Schmelzofens sehr rasch getrocknet werden. Auch innerhalb der Schlackentrennzone C sind aus Brenn- hier wird wiederum das Abschmelzen der Konzenöffnungen 50 Flammen mit neutraler oder reduzie- tratanhäufungen 34 durch das Aufwühlen infolge der render Atmosphäre unter einem flachen Winkel auf durch die Blasdüsen 36 eingeblasenen Luft sehr die Schlackenoberfläche gerichtet, um eine in Rieh- 35 unterstützt.

tung der Pfeile 51 kreisende Zirkulation der Schlacke In F i g. 6 ist eine weitere Ausführungsform ge-

zu erzielen. Es ist außerdem von Vorteil, auch in der zeigt, bei welcher ein einziger zentral angeordneter oberen Schlackenschicht im Schlackenteich 25 unter Gasabzug 46 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsder Wirkung von Brennern 52 eine leichte Zirku- form wird an Stelle der Becherwerke 31 eine Komlation hervorzurufen, um Wirbel in Richtung der 40 bination von Förderbändern 74 und Fördertrommeln Pfeile 53 zu erhalten. 75 verwendet. Die Fördertrommeln 75 drehen sich

Auch oberhalb des Kupferreservoirs 22 sind nur langsam und bringen das Rohmaterial in eine Brennflammen 55 angeordnet, nicht nur zu dem Lage, von der aus es auf die halbinselförmigen AnZweck, die Schmelze flüssig zu erhalten, sondern häufungen34 herabfällt. Unter optimalen Arbeitsauch zur Unterstützung der Ausoxydation des darin 45 bedingungen werden auch die Fördertrommeln 75 enthaltenen Restschwefels. Die heißen schwefel- genügend heiß, so daß sie die rasche Trocknung der dioxydhaltigen Gase werden durch eine Abzugs- Konzentrate, welche durch die Förderbänder 74 öffnung 56 in den Schmelzofen zurückgeführt. Zur herangebracht werden, sehr unterstützen. Schab-Kühlung kann Zementkupfer oder sonstige kupfer- einrichtungen 76 dienen dazu, die Oberflächen der reiche Materialien, ebenso sulfidisches Kupfererz in 50 Fördertrommeln 75 sauber zu halten und zu verStücken oder agglomerierte Kupferkonzentrate in der hindern, daß Rohmaterial außerhalb des Schmelz-Umwandlungszone B durch eine Zubringöffnung 58 ofens gelangt. Mittels der gestrichelten Linien 77 ist zugeschlagen werden. die mögliche Lage für in den Innenraum ragende

In den Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Halbinseln aus Ziegeln angedeutet, die dazu dienen, Schmelzofen gemäß F i g. 3 und 4 wird das Einblasen 55 die Konzentratanhäufungen 34 zu unterstützen. Bei durch Blasdüsen 60 in den Seiten des Schmelzofens 78 können Abschirmbleche angeordnet sein, die im bewirkt, und es werden halbinselförmige Anhäufun- Bedarfsfall, wenn Instandsetzungsarbeiten durchzugen 68, 69, 70 aus agglomerierten Konzentraten auf- führen sind, entweder vor den Fördertrommeln 75 gebaut, so daß sich ein ausgedehnter länglicher Eng- oder an den Förderbändern 74 abgesenkt werden, paß 61 bildet, durch den die Schlacke von der Um- 60 um diese vor der Strahlungshitze des Schmelzofens wandlungszone B in die Schlackentrennzone C zu und den Heißgasen abzuschirmen, fließen gezwungen ist. Wie aus F i g. 3 zu entnehmen, In F i g. 7 ist schließlich noch eine letzte Ausfüh-

Tiefern zwei Becherwerke 62, 63 nebeneinander Roh- rungsform dargestellt, bei der die Konzentrate 30 material in nebeneinanderliegende Öffnungen 64, 65 über Öffnungen 79, 80 im Dach 15 auf die Anhäuin der Seitenwand 10 des Ofens, während auf der 65 fungen 34 aufgeschüttet werden. Da bei dieser Ausgegenüberliegenden Seite des Schmelzofens an einer führungsform 'die Möglichkeit zur Vortrocknung auf Stelle, die etwa zwischen den Becherwerken 62, 63 Grund des Wärmeaustausches zwischen den herausliegt, ein einzelnes Becherwerk 66 angeordnet ist. strömenden Heißgasen und den eingebrachten Kon-

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zentraten sehr vermindert ist, ist es hier vorzuziehen, diverses kupferreiches Rohmaterial, eingebracht bereits vorgetrocknetes Rohmaterial und unter Um- werden muß.

ständen bereits in einer getrennten Einrichtung vor- Auf Grund der Tatsache, daß die vorliegende Ergewärmtes Rohmaterial einzuschicken. Dieses Vor- findung die Funktion eines Konverters mit der eines trocknen und Vorwärmen läßt sich zweckmäßiger- 5 Strahlungsschmelzofens innerhalb eines Schmelzweise in Einrichtungen durchführen, für die die dazu ofens verbindet und der Notwendigkeit enthebt, die erforderliche Wärmemenge durch die ausströmenden Schmelze chargenweise in Gießpfannen in einen ge-Heißgase geliefert wird. Das einzuspeisende pelle- trennten Schmelzofen, nämlich den normalen Kontierte Rohmaterial soll jedoch nach Möglichkeit nicht verier, zu überführen, läßt sich ein beträchtlich gröüber 350° C erhitzt werden, weil es sich sonst unter io ßerer thermischer Wirkungsgrad erzielen. Als Ergeb-Verlust von freiem atomarem Schwefel außerhalb nis der Verwendung von niedrigem kohlenstoffdes Schmelzofens entzündet und außerdem Schwie- haltigem Brennstoff haben die aus dem Schmelzofen rigkeiten bei der Handhabung und Förderung be- abgezogenen Gase einen niedrigeren Kohlendioxydreitet. gehalt, als das bei der bisherigen Praxis der Fall

Es hat sich herausgestellt, daß sich die Pelletierung 15 war. Darüber hinaus besitzen sie einen bemerkensverbessern läßt und festere Pellets erzielt werden, wert höheren Schwefeldioxydgehalt und lassen sich wenn die gesammelte Flugasche und sonstiges staub- anschließend an die vollzogene Wärmeabgabe und förmiges, oxydiertes kupferhaltiges Material zusam- die Abscheidung von eventuell enthaltenem Flugmen mit den Flotationskonzentraten vorgemischt staub zur Schwefelsäuregewinnung verwenden, werden und dem zur Pelletierung verwendeten 20 Die Temperaturen in der Schmelzzone und der Wasser eine geringe Menge von Schwefelsäure oder Umwandlungszone im Schmelzofen bewegen sich saurer Beizflüssigkeit zugegeben wird. Nach dem innerhalb des Bereiches von vorzugsweise 1230 Trocknen besitzen die so erzeugten Pellets eine be- bis 1280° C.

trächtliche Festigkeit und zeigen insbesondere, was Die den Erfindungsgedanken realisierenden Aus-

von besonderer Bedeutung ist, keine Neigung zum 25 führungsformen von Schmelzofen lassen sich auch Zerplatzen und zur Staubbildung, wenn sie über die abweichend von den beschriebenen durch L-förmige Fördertrommeln in das Schmelzofeninnere fallen. Es oder U-förmige Schmelzofen modifizieren. In diesen ist aber trotzdem empfehlenswert, die Grünpellets Ausführungsformen ist es von Vorteil, die Schmelzkeiner zu starken mechanischen Beanspruchung, wie zone an der Ecke des L oder in der Biegung des U Schütteln oder Druck, auszusetzen. Aus diesem 30 anzuordnen. Die Umwandlungszone befindet sich Grund sind Schiebefördermittel oder solche, die mit dann in einem Arm des L oder U und die Schlackenstarken Rüttelbewegungen arbeiten, weniger zu emp- trennzone im anderen Arm.

fehlen als Trommel- oder Trogförderer. Während Nachfolgend wird ein Beispiel beschrieben, bei

der Pelletierung kann eine geeignete Menge von dem Flotationskonzentrate aus Mt. Lyell, Tasmanien, feinem Kieselsäureflußmittel zugemischt werden. 35 mit der folgenden durchschnittlichen Zusammen-Auch die Zugabe einer geringen Menge an Brennöl Setzung verwendet wurden: zu diesem Zeitpunkt ist dann empfehlenswert, wenn

der Schwefelgehalt der Konzentrate gering ist, ins- Kupfer Cu 27%

besondere dann, wenn der Mischung beispielsweise Eisen Fe 31 5%

ein oxydisches Erz zugegeben wird. Das öl liefert 40 Schwefels ' 33°/

einen zusätzlichen Bindeeffekt der Körner und zu- ''" °

sätzlichen Brennstoff in der Schmelzzone. Kieselsäure SiO₂ .. 4,5%

Abgesehen von dem Kieselsäureflußmittel, das Sonstiges 4Vo

eventuell bereits vorhanden ist oder den Konzentraten zugefügt wird, ist das Zugeben einer weiteren 45 Die Konzentrate wurden vorgemischt mit rückMenge an Kieselsäure entweder in Gestalt von Quarz- gewonnenem Flugstaub folgender durchschnittlicher sand oder als feinzerstoßenes kieselsäurehaltiges Erz Zusammensetzung: innerhalb der Umwandlungszone nötig. Es ist von

Vorteil, den größten Anteil, unter Umständen sogar Kupfer Cu 17,6%

die ganze Menge an Flußmittel längs den Wänden 50 Eisen Fe 23 8%

in der Umwandlungszone zuzustellen. Hier bildet es _{Sch M s}']'\[' ^₁ „_{/o (30 bis 80fl/o davon}

namhch einen Schutz fur die warmefeste Ausklei- · r t It

dung der Wände. In all den Bereichen des Schmelz- Schwefelsulfat)

ofens, in denen Eisen aus der Schmelze heraus- „. . .. „.* . .

oxydiert wird, sollte eine ausreichende Menge von 55 kieselsaure UiU₂ .. 4,1 /0

Kieselsäure vorhanden sein, um das entstehende Sonstiges 55,4%

Eisenoxyd (FeO) bereits bei der Entstehung zum

Fließen zu bringen und die Entstehung von uner- Das Mischungsverhältnis betrug 97% Konzentrat

wünscht großen Mengen an Magnetit zu unterbinden. auf 3 % rückgewonnenen Flugstaub. Die gemischten In der bisherigen Praxis mußte der größte Anteil 60 Konzentrate und der Flugstaub wurden auf einem der in dem Strahlungsschmelzofen erzeugten Wärme- Pelletierteller zu kleinen Pellets verarbeitet. Es wurde menge durch die Verbrennung von Kohlestaub oder Wasser mit einem geringfügigen Gehalt entweder an anderem kohlehaltigem Brennstoff erbracht wer- Beizflüssigkeit oder 2 bis 3°/oiger Schwefelsäure zuden. Demgegenüber arbeitet der erfindungsgemäße gegeben. Es hat sich gezeigt, daß der Zusatz von Schmelzofen weitgehend autogen und ist selbst beim 65 Säure oder Beizflüssigkeit auf nahezu Null herab-Einblasen kalter Luft in der Lage, eine so große gesetzt werden kann, sobald mehr als 50% des in Wärmemenge im Schmelzbad zu erzeugen, daß sogar dem zurückgewonnenen Flugstaub enthaltenen Kühlmittel, wie beispielsweise Zementkupfer oder Schwefels als Schwefelsulfat vorliegt.

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Die Pellets besaßen einen Durchmesser von 3 bis 10 mm, im Durchschnitt 6 mm. Nach einer teilweisen Lufttrocknung wurden sie in einen Schmelzofen von dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Typ eingebracht. Es bildeten sich die erwähnten halbinseif örmigen Bänke abschmelzender pelletierter Konzentrate in gegenüberliegender Anordnung im Schmelzofen aus. Ein Kieselsäureflußmittel in Gestalt von sauberem Dünensand mit einem Gehalt von 97 % Kieselsäure wurde durch die in F i g. 1 und 2 gezeigten entsprechenden Öffnungen zugeschlagen. Die durch Blasdüsen eingeblasene Luft war auf 1,05 atü komprimiert. Es wurde billiges, schwefelhaltiges Öl in den Brennern verfeuert. Der gesamte Wärmeverbrauch belief sich auf angenähert 252 000 kcal je erzeugte Tonne Rohkupfer. Das entspricht etwa einem Fünftel des Wärmeverbrauchs bei den bisher bekannten Strahlungsschmelzverfahren unter Verwendung feuchter Konzentratchargen und etwa einem Drittel des Wärmeverbrauchs bei Ver-Wendung heiß gerösteter Konzentrate in konventionellen Strahlungsschmelzöfen.

Die abgestochene Schlacke besaß eine mittlere Zusammensetzung von:

38% SiO₂
52,3 % FeO

8 % sonstigen Oxyden

0,4 % Kupfer

1,0% Schwefel

Das gewonnene Kupfer enthielt im Durchschnitt 99,1% Kupfer

0,7% Schwefel

0,2% Sonstiges

²⁵

35

Das vom Schmelzofen abgezogene Heißgas enthielt im Durchschnitt 9% Schwefeldioxyd und wäre für die Herstellung von Schwefelsäure geeignet gewesen. Der Gehalt an mitgerissenem Flugstaub betrug bei normalen Bedingungen weniger als 3 % und lag während beträchtlicher Zeiträume des Versuchs sogar unter 1%.

Die Versuche haben gezeigt, daß es mit Hilfe des erfmdungsgemäßen Schmelzverfahrens sowie des Schmelzofens möglich ist, metallisches Kupfer zu gewinnen, und zwar unter Kupferverlusten in der Schlacke, die vergleichbar mit den auftretenden Verlusten oder sogar niedriger sind als bei den bekannten Strahlungsschmelzverfahren, bei denen jedoch lediglich, wie eingangs geschildert, nur eine Kupfer-Eisen-Schwefel-Schmelze erzeugt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Schmelzen von Kupfererzen und zur Gewinnung von Rohkupfer in einem Strahlungsschmelzofen mit einer Schmelzzone, einer Umwandlungszone und einer Schlackentrennzone, bei dem Kupferkonzentrate auf den gegenüberliegenden Längsseiten des Schmelzofens in pelletierter, granulierter oder sonstwie agglomerierter Form eingebracht werden und oxydierendes Gas zur Erzeugung von Turbulenz in die Schmelze eingeblasen wird sowie entstehende Schmelze und Schlacke zueinander im Gegenstrom in die Umwandlungs- bzw. Schlackentrennzone geführt und abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferkonzentrate in die Schmelzzone (A) zwischen der Umwandlungszone (B) und der Schlackentrennzone (C) in einem Bereich von höchstens 30% der Schmelzofenlänge so zugeführt werden, daß sich Konzentratanhäufungen (34, 68, 69, 70) auf beiden Seiten des Schmelzofens ausbilden und zwischen den Konzentratanhäufungen (34, 68, 69, 70) ein Engpaß (35, 61) ausgebildet wird, in dem der Gegenstrom Schlacke—Schmelze fließt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Engpasses (35, 61) höchstens ein Drittel der Schmelzofenbreite beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Schlackentrennzone (C) eine leichte Zirkulation der Schlackenschicht erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die agglomerierten Kupferkonzentrate mit Hilfe von Stetigförderern in die Schmelzzone (A) eingebracht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der darauffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferkonzentratanhäufungen (34,68,69,70) mittels gerichteter Brennflammen und durch aufspritzende Schmelze niedergeschmolzen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der darauffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebrachten Kupferkonzentrate bei der Beschickung in die Schmelzzone (A) durch die entweichenden Heißgase vorgewärmt werden.

7. Strahlungsschmelzofen zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 6 mit einer Schmelzzone zwischen einer Umwandlungszone und einer Schlackentrennzone, wobei am Ende der Umwandlungszone der Kupferabstich und am Ende der Schlackenendzone der Schlackenabstich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Schmelzzone (A) die gegenüberliegenden Seitenwände des Schmelzofens mit an sich bekannten Vorsprüngen (77) versehen sind, die die Bildung eines Engpasses (35, 61) zwischen aufgehäuften Kupferkonzentraten unterstützen, und daß über den Vorsprüngen (77) bzw. den angehäuften Kupferkonzentraten (34, 68, 69, 70) Zuführöffnungen (32, 33) im oberen Bereich der Ofenlängswände und/oder im Ofendach zur Zuführung der Kupferkonzentrate vorgesehen sind.

8. Schmelzofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines gewundenen Engpasses (61) die an den Seitenwänden (10,11) des Schmelzofeninneren vorhandenen Vorsprünge oder Anhäufungen (34, 68, 69, 70, 77) in Längsrichtung des Schmelzofens zueinander versetzt sind.

9. Schmelzofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die tiefer liegende Sohle im Bereich der Schmelzzone (A) am Übergang zur höher liegenden Sohle im Bereich der Schlackentrennzone (C) eine Stufe (17) aufweist.

10. Schmelzofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohle im Bereich der Schmelzzone (^4) weitgehend horizontal ist.

11. Schmelzofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohle im Bereich der Umwandlungszone (B) mit einem Winkel zwischen

5 und 20° zur Horizontalen zum Kupferabstich hin geneigt ist

12. Schmelzofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Umwandlungszone (B) so gewählt ist, daß die Maximaltiefe des geschmolzenen Materials das Zwei- bis Vierfache von dessen Tiefe in der Schmelzzone (A) beträgt.

13. Schmelzofen nach Anspruch 7 und einem der darauffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Kupferabstich ein mit der Umwandlungszone (B) über einen Siphon (23) in Verbindung stehendes Kupferreservoir (22) vorgesehen ist.

14. Schmelzofen nach Anspruch 7 und einem der darauffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schlackentrennzone (C) unmittelbar vor dem Schlackenabstich ein Schlackenteich (25) in Gestalt einer lokalen Absenkung der Herdsohle vorgesehen ist, in welchen die Schlacke über einen Überlauf (27) einströmen kann.

15. Schmelzofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des Schlackenteiches (25) eine Abstichöffnung (29) für darin gebildete Kupferschmelze vorgesehen ist.

16. Schmelzofen nach Anspruch 7 und einem der darauffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Schlackentrennzone (C) zur Erzeugung einer leichten Zirkulation der Schlackenschicht mindestens eine schräg zur Schlackenoberfläche gerichtete Brennflamme vorgesehen ist.

17. Schmelzofen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennflamme oder die Brennflammen insbesondere im Bereich des Schlackenteiches (25) angeordnet sind.

18. Schmelzofen nach Anspruch 7 und einem der darauffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Seitenwände (10, 11) des Schmelzofeninneren im Bereich der Umwandlungszone (B) Anhäufungen oder Bänke von kieselsäurehaltigem Material vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen