DE1533095C - Verfahren zur Feuerraffination von Kupferschmelzen - Google Patents

Description

Durch die Raffination werden die Verunreinigungen der Kupferschmelze wie Blei, Wismut, Zinn, Antimon, Nickel, Kobalt, Zink, Eisen, Gold, Silber, Schwefel, Selen, Tellur u. a. entfernt. Dies kann durch Raffination im Schmelzfluß (Feuerraffination) oder durch elektrolytische Raffination geschehen. Je nach Art und Menge der Verunreinigungen, des Gehaltes an Edelmetallen und des gewünschten Reinheitsgrades des Fertigkupfers wählt man die Feuer- oder die elektrolytische Raffination.

Bei der Raffination im Schmelzfluß werden die Verunreinigungen hauptsächlich durch Oxydation und Verschlackung der Oxyde entfernt. Schon während des Einschmelzens beginnt die Oxydation. Die Schmelzzeit beträgt beispielsweise bei einem 30-t-Drehflammofen 4 Stunden. Die Oxydation wird in der Blaszeit durch Einblasen von Luft bzw. Sauerstoff intensiviert. Es entsteht hierbei in Kupfer gelöstes Kupfer(I)-Oxyd (Cu₂O), das als Sauerstoffüberträger auf die Verunreinigungen wirkt. Die Blaszeit eines 30-t-Drehflammofens mit Luft beträgt etwa 3 Stunden und mit Sauerstoff etwa eine halbe Stunde.

Nach der Beendigung der Oxydation wird das gelöste Cu₂O durch Eintauchen von frischen Buchenoder Birkenstämmen wieder reduziert. Dieses sogenannte Polen des Kupfers besteht aus zwei Teilvorgängen. Im ersten Abschnitt, dem Dichtpolen, spülen der aus dem Holz frei werdende Wasserdampf und die Polgase (hauptsächlich H₂) das im Kupfer vor-: handene und laufend durch Reaktion zwischen Cu₂S' und Cu₂O entstehende SO₂ fort. Die Ofenatmosphäre ist hierbei noch oxydierend.

In der zweiten Periode, dem Zähpolen, wird das Cu₂O reduziert. Die Schmelze wird mit Holzkohle oder schwefelarmem Koks bedeckt, um die Reaktion zu beschleunigen. Der ■ Sauerstoffgehalt des zähgepolten Kupfers liegt zwischen 0,02 bis 0,05%.

Das Einschmelzen im Raffinationsofen erfolgt durch eine Gas-, Kohlenstaub- oder Ölfeuerung (Brennstoff-Luft-Gemisch).

Es ist bekannt, daß die Einschmelzzeit durch Sauerstoffanreicherung der Verbrennungsluft oder unterschlächtige Zufuhr von Sauerstoff unter die Flamme verkürzt werden kann. Weiterhin kann der Vorgang des Raffinierens an Stelle des Fahrens mit oxydischer Flamme durch Ein- bzw. Aufblasen von Preßluft, von mit Sauerstoff angereicherter Luft oder von Sauerstoff durchgeführt werden. Bei diesem bekannten Verfahren wird auch die Raffinierzeit wesentlich eingeschränkt.

•Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren zur Feuerraffination von Kupferschmelzen noch weiter zu verkürzen und damit wirtschaftlicher zu gestalten. Dies wird gemäß der Erfindung auf vorteilhafte Weise dadurch erreicht, daß das Einblasen des Sauerstoffs in den Ofen derart erfolgt, daß durch das Einwirken des reinen Sauerstoffs auf das Schmelzgut schon ein wesentlicher Teil desselben während des Einschmelzens oxydiert wird und die höchsten Temperaturen der Flamme an deren Unterseite liegen. Die Blaszeit wird also beim erfindungsgemäßen Verfahren bereits in die Einschmelzzeit teilweise vorverlegt, d. h., ein Teil der zum Beseitigen der Verunreinigungen notwendigen Oxydation wird schon während des Einschmelzens vorgenommen.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil des größeren Wärmeüberganges zum Gut, was eine Verringerung des Brennstoffverbrauches und/oder eine Steigerung der Kapazität des Ofens zur Folge hat. Durch den Wegfall des Stickstoffballastes und die dadurch entstehenden höheren Temperaturen wird die Einschmelzzeit verkürzt. Eine weitere Verkürzung der Einschmelzzeit ist durch die bei der Oxydation zu Cu₂O frei werdende Wärme möglich. Als weiterer Vorteil tritt auch eine Verkürzung der Blaszeit auf, was zu einer wesentlichen Kapazitätssteigerung führt.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung empfiehlt es sich, den Sauerstoff strahl direkt auf das Schmelzgut zu richten, wobei er dann von dessen Oberfläche auf die Flammenunterseite umgelenkt wird.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Drehflammofens näher erläutert werden.

Der Drehflammofen 1 besitzt eine Zuführungs-' leitung 2 mit Düse 3 für den Brennstoff, z. B. Gas, Kohlenstaub und Öl, bzw. deren Gemische. Der Sauerstoff wird durch die wassergekühlte Sauerstofflanze 4 zugeführt, die auf einem Wagen 5 verfahrbar ist und an. ihrem Ende ein einstellbares, zur Achse der Lanze 4 geneigtes Mundstück 6besitzt. Die Leitungen? •und 8 dienen zur Zu- und Abführung des Kühlwassers für die Lanze 4. Das Schmelzgut, das beispielsweise aus Kupferschrott besteht, ist mit 10 und der Fuchs des Drehflammofens mit 11 bezeichnet. Aus der Düse 3 tritt der die Flamme 12 bildende Brennstoff und aus dem Mundstück 6 der Sauerstoffstrahl 13 aus, der zunächst auf das Schmelzgut 10 auftrifft und von diesem auf die Flammenunterseite umgelenkt wird. Auf diese Weise wird bereits während des Einschmelzens ein wesentlicher Teil des Schmelzgutes durch das Einwirken des reinen Sauerstoffs oxydiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist keineswegs auf den in der Zeichnung dargestellten Drehflammofen beschränkt. Auch bei anders ausgebildeten Öfen kann das erfindungsgemäße Verfahren rnit Erfolg angewendet werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Feuerraffination von Kupfer im Flammofen, dadurch gekennzeichnet, daß bereits während des Einschmelzvorganges ein Sauerstoffstrahl auf das Kupfermaterial gerichtet wird, mit einer Menge, die ausreicht, um bereits während des Einschmelzvorganges eine Oxydation des Kupfers durchzuführen und gleichzeitig den Einschmelzvorgang durch Erhöhung der Flammentemperatur zu beschleunigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffstrahl (13) auf das Schmelzgut (10) gerichtet und von dessen Oberfläche auf die Flammenunterseite umgelenkt wird.