DE1758084B1 - Schmelzofen fuer die gewinnung von nichteisenmetallen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Schmelzofen für die Gewinnung von Nichteisenmetallen mit einem Reaktionsschacht, in dem am oberen Ende mittels eines Konzentratbrenners zugeführtes Feinerz mit brennbaren Bestandteilen einer Oxydationsreaktion ausgesetzt ist, und mit einem am unteren Ende des Reaktionsschachts angeordneten Absetzgefäß zur Aufnahme der in dem Reaktionsschacht gebildeten Schmelze. Der Reaktionsschacht derartiger Schmelzöfen, in den insbesondere Kupfer- oder Nickelfeinerz zusammen mit Heißluft von oben eingeblasen wird, bildet die Abbrennschmelzzone des Ofens, in dem die brennbaren Bestandteile des Erzes oxydiert werden und das Erz durch die Oxydationswärme im schwebenden Zustand geschmolzen wird.
• Gewöhnlich verwendet man zum Abbrennschmelzen einen Abbrennschmelzofen und einen Elektroofen. Der Abbrennschmelzofen besteht aus einem Reaktionsschacht, einem mit dem unteren Ende des Reaktionsschachts verbundenen Absetzgefäß und einem Abzug, der im Abstand von dem Schacht mit einem Absetzgefäß verbunden ist. Das Kupfer-Feinerz wird zusammen mit Heißluft durch einen am oberen Ende des Reaktionsschachts des Ofens angeordneten Konzentratbrenner in den Schacht eingeblasen. Die dabei erzeugte Reaktionswärme bewirkt ein Schmelzen des Feinerzes. Die Schmelze wird am Boden des Absetzgefäßes gesammelt. Die Schmelze trennt sich infolge der unterschiedlichen spezifischen Gewichte in Stein und Schlacke, die sich noch im schmelzflüssigen Zustand befindet. Der Stein besteht hier zum größten Teil aus einem Gemisch von Cu2S und FeS und die Schlacke im wesentlichen aus 2Fe0 und SiO,. Zum Reinigen der Schlacke wird diese aus dem Absetzgefäß in einen Elektroofen eingebracht, der Stein wird aus dem Absetzgefäß einer nachgeschalteten Verarbeitungsstufe, z. B. einem Konverter, zugeführt. Das heiße Abgas des Abbrennschmelzofens wird durch das Absetzgefäß und den Abzugskanal einem Kessel zugeführt, in dem es auf eine gewünschte Temperatur abgekühlt wird. In dem zur Schlackereinigung dienenden Elektroofen wird die Schlacke mit Hilfe von Elektroden, die in dem Ofen angeordnet sind und mit elektrischer Energie gespeist werden, auf einer hohen Temperatur gehalten. Inzwischen werden stückiges Erz, Flußmittel u. dgl. in den Ofen eingebracht und darin geschmolzen. Wenn das Fließvermögen der Schlacke zunimmt, setzt sich das in der Schlacke enthaltene Kupfer am Boden des Ofens ab, so daß die aus dem System ausgebrachte Schlacke nur einen vernachlässigbar kleinen Kupfergehalt hat. Das Abgas des Ofens wird bei einer relativ niedrigen Temperatur von etwa 500° C durch einen Abgaskanal abgeführt.
• Das Abbrennschmelzverfahren hat gegenüber anderen Schmelzverfahren, z. B. dem Hochofen- und Flammofenprozeß, große Vorteile. Der Brennstoffverbrauch wird herabgesetzt, und der SOS Gehalt des Abgases ist so hoch, daß das Gas für die Erzeugung von Schwefelsäure verwendet werden kann. Die Oxydationsgeschwindigkeit des Erzes läßt sich so stark erhöhen, daß die Verunreinigungen leicht aus dem Erz entfernt werden können.
• Das bekannte Abbrennschmelzverfahren hat jedoch eine Reihe bisher ungelöster Probleme. Da in dem Abbrennschmelzofen eine oxydierend wirkende Atmosphäre vorhanden ist, bildet sich das als Magnetit bezeichnete Eisenoxyd, das auf dem Boden und den Seitenwänden des Absetzgefäßes abgelagert wird, in dem der Stein und die Schlacke gesammelt werden. Durch das Wachsen dieser Wandansätze wird der Innenraum des Ofens entsprechend verkleinert. Daher mußte das auf der Innenwandung des Absetzgefäßes abgelagerte Oxyd durch Zuführung von Wärme mit Hilfe einer eigenen Heizeinrichtung geschmolzen werden. Weiterhin sind zwei verschiedene Öfen erforderlich, nämlich ein Abbrennschmelzofen und der zum Reinigen der anfallenden Schlacke dienende Elektroofen. Infolgedessen sind die Baukosten und der Flächen- und Raumbedarf der Anlage sehr hoch. Damit die Schlacke aus dem Abbrennschmelzofen zu dem zur Schlakkenreinigung dienenden Elektroofen fließen kann, müssen die beiden Öfen verschieden hoch stehen. Ferner bewirkt die Schlacke beim Eintritt in den zu ihrer Reinigung dienenden Elektroofen eine Bewegung der in diesem vorhandenen Schmelze, so daß der Stein und die Schlacke nicht einwandfrei voneinander getrennt werden können und die schließlich erhaltene Schlacke noch einen hohen Kupfergehalt hat. Schließlich lassen sich in bekannten Abbrennschmelzöfen flüchtige Verunreinigungen, wie Arsen, Antimon und Wismut, nur dadurch einwandfrei beseitigen, daß durch die Zufuhr einer größeren Heißluftmenge die Oxydationsgeschwindigkeit des feinkörnigen Erzes erhöht wird. Der in dem Abbrennschmelzofen gebildete Stein ist infolge seines hohen Kupfergehalts jedoch nicht genügend dünnflüssig für ein glattes Ausbringen des Steins aus der Steinaustrittsöffnung des Schmelzofens. Zudem enthält das Abgas des Ofens Flugstaub und ist so heiß, daß der Flugstaub schmilzt und auf den heißen Rohrwandungen am Eintritt eines nachgeschalteten Kessels abgelagert wird, von denen er nur mit großen Schwierigkeiten entfernt werden kann.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schmelzofen für die Gewinnung von Nichteisenmetallen kleiner Bauart mit erhöhter Oxydationsreaktion zu schaffen, dessen Funktion durch Oxydablagerungen nicht beeinträchtigt wird und aus dem sich bei Herabsetzung des Flugstaubgehalts der Stein hohen Metallgehalts leicht ausbringen läßt.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Schmelzofen der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß das Absetzgefäß sich in einem Elektroofenraum fortsetzt, in dem Elektroden angeordnet sind. In dem erfindungsgemäßen Schmelzofen läßt sich die Oxydationsgeschwindigkeit des Feinerzes durch Zuführung einer größeren Heißluftmenge sehr stark erhöhen, wodurch der Kupfergehalt des in dem Ofen gebildeten Steins erhöht, dessen Ausbringen aus dem Ofen aber nicht erschwert wird, ohne daß die beschriebenen Probleme der bekannten Öfen auftreten. Aus dem erfindungsgemäßen Ofen lassen sich der Stein und die nach dem Sammeln der Schmelze in dem Absetzgefäß von dem Stein getrennte Schlacke getrennt im schmelzflüssigen Zustand aus dem Ofen ausbringen. Weiterhin wird ein Oxydansatz am Boden und an den Seitenwandungen des Ofens verhindert, so daß ein maximales Innenvolumen des Ofens aufrechterhalten werden kann.
• Bei einem bekannten Ofen mündet ein Schacht, der lediglich zum Vorwärmen des in diesen eingefüllten Materials dient, in die Kammer eines Garherds. Bei diesem bekannten Ofen findet aber ein Schmelzen von Erzen in dem Schacht nicht statt. Der Schmelzprozeß wird in dem Garherd. der durch eine Elektrode beheizt ist, vorgenommen. Da der bekannte Ofen keinen Schacht aufweist. in dein eine Reaktionsschmelzung stattfindet, und dieser daher auch nicht mit dem Absetzgefäß zur Aufnahme und zum Sammeln der Schmelze verbunden ist. vermag er den Gegenstand der Erfindung nicht nahezulegen.
• Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schmelzofens zeigt.
• Die einzige Figur der Zeichnung ist eine schematische Darstellung eines Abbrennschmelzofens zum Abbrennschmelzen von Kupfersulfiderz.
• Der in der Zeichnung dargestellte Abbrennschmelzofen besitzt einen Reaktionsschacht 10, der an seinem oberen Ende mit einem Konzentratbrenner 12 versehen und an seinem unteren Ende mit einem Absetz(,efäß 13 verbunden ist. Ein Elektroofen 14 besitzt einen Ofenraum 15, der einen Fortsatz des Absetzgefäßes 13 darstellt und in den Elektroden 16 eingesetzt sind. Durch einen Konzentratbrenner 12, der am oberen Ende des Reaktionsschachtes 10 angeordnet ist, wird in diesen Kupfersulfid-Feinerz 17 zusammen mit Heißluft 18 eingeblasen. Durch die Oxydationswärme der Reaktion der brennbaren Bestandteile des Erzes, d. h. des Schwefels und Eisens, mit der Heißluft wird das Erz in dem Reaktionsschacht geschmolzen. Die Schmelze wird am Boden des Absetzgefäßes 13 gesammelt und fließt ferner in den Elektroofenraum 15, der einen Fortsatz des Absetzgefäßes 13 bildet. Das auf diese Weise aufgefangene, schmelzflüssige Erz trennt sich infolge der unterschiedlichen spezifischen Gewichte in Stein 19 und Schlacke 20. wie vorstehend beschrieben wurde. Zur Erhöhung des Kupfergehalts des Steins kann man die in den Reaktionsschacht geblasene Heißluftmenge und damit die Oxydationsgeschwindigkeit des Feinerzes erhöhen. Eine zu starke Erhöhung der Oxydationsgeschwindigkeit beeinträchtigt jedoch die Fließfähigheit des Steins, der dann nur schwer aus dem Ofen ausgebracht werden kann. Erfindungsgemäß wird Stein, der infolge einer hohen Oxydationsgeschwindigkeit einen hohen Kupfergehalt hat, mit Stein von niedrigerem Kupfergehalt gemischt, der von der Schlacke 20 bei ihrer Reinigung mit Hilfe der Elektrowärme abgetrennt worden ist, die durch das Zusammenwirken der Schlacke mit den in sie hineinragenden Elektroden 16 des Elektroofens erzeugt wird. Der gemischte Stein hat eine gute Fließfähigkeit und wird an eine nicht gezeigte, nachgeschaltete Stufe ohne weiteres durch eine Steinausbringöffnung 21 abgegeben, die in der Seitenwand im Bereich des Bodens des einen Fortsatz des Absetzgefäßes bildenden Elektroofenraums 15 vorgesehen ist. Die gereinigte und von dem kupferarmen Stein getrennte Schlacke wird durch eine Schlackenöffnung 22 aus dem Ofen herausgeführt.
• Stückerz oder körniges Erz, das in dem Reaktionsschacht 10 nicht geschmolzen werden kann, wird durch eine Arbeitstür 23 in den Elektroofenraum 15 eingebracht. In diesen werden ferner Flußmittel durch eine Arbeitstür 24 eingebracht. Dieses Erz wird durch die von den Elektroden erzeugte Wärme geschmolzen.
• Durch die Oxvdationsrcaktion des Feinerzes in dem Reaktionsschacht 10 wird ein Abuas von etwa 13(l0 C erzcmzt, das bei seinem Chertritt vom unteren Ende des Reaktionsschachtes in den Elektroofcnraum 15 auf unter 1000 ' C abgekiiltlt wird. Dabei wird auch die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases herabgesetzt. Die Abkühlung erfolgt, weil das Abgas in dem Elektroofenraum mit dem Stückerz und den Flußmitteln in Berührung kommt, die Wärme von dem Abgas aufnehmen. Nach der Abkühlung des Abgases und der Herabsetzung seiner Strömungsgeschwindigkeit fällt der in dem Abgas enthaltene Flugstaub infolge seines Gewichts aus dem Gasstrom aus, der daher mit einem relativ kleinen Flugstaubgehalt durch einen Abzug 25 von dem Elektroofenraum einem Kessel 26 zugeführt wird. Infolgedessen wird die Möglichkeit von Flugstaubablagerungen auf den nicht gezeigten Rohren des Kessels auf ein Minimum herabgesetzt.
• Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß der erfindungsgemäße Ofen eine Baueinheit bildet, während die bisher üblichen Anlagen aus einem Autogenschmelzofen und einem Elektroofen bestanden. Die erfindungsgemäße Anlage hat daher einen kleineren Flächen- und Raumbedarf und geringere Baukosten.
• Ferner können Ox_vdansätze am Boden und an den Innenwandungen des Absetzgefäßes verhindert werden, weil dieses mit dem Elektroofen vereinigt ist. Außerdem werden das Stückerz oder körnige Erz und die Flußmittel in dem Elektroofen mit dem heißen Abgas von dem Reaktionsschacht vorgewärmt, so daß der Energieverbrauch des Elektroofens herabgesetzt wird.
• Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Ausbringen des Steins auch durch eine starke Erhöhung der Oxydationsgeschwindigkeit zur Erzeugung von sehr kupferreichem Stein nicht beeinträchtigt, weil dieser Stein mit dem kupferarmen Stein, der nachher in dem Elektroofenraum erzeugt wird, gemischt und dadurch verdünnt wird. Ferner ermöc,-licht die Erhöhung der Oxydationsgeschwindigkeit in dem Reaktionsschacht eine Behandlung von Erzen, die einen hohen Gehalt an flüchtigen Verunreinigungen wie Arsen, Antimon u. dgl. besitzen, während dies bei den bisher üblichen, kombinierten Öfen nicht ohne weiteres möglich war.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Schmelzofen für die Gewinnung von Nichteisenmetallen mit einem Reaktionsschacht, in dem am oberen Ende mittels eines Konzentratbrenners zugeführtes Feinerz mit brennbaren Bestandteilen einer Oxydationsreaktion ausgesetzt ist, und mit einem am unteren Ende de, Reaktionsschachts angeordneten Absetzgefäß zur Aufnahme der in dem Reaktionsschacht gebildeten Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß das Absetzgefäß (13) sich in einem Ofenraum(15) fortsetzt, in dem Elektroden (16) angeordnet sind.
2. 2. Schmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einen Fortsatz des Absetzgefäßes (13) bildende Elektroofenraum (15) mit Einrichtungen zum Einbringen von Stückerz oder körnigem Erz und Flußmitteln in den Ofenraum versehen ist.