DE1810031C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Desoxydation von Kupfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dnsoxydation von Kupfer, bei dem ein aus uniformiertem Erdgas, gasförmigen Kohlenwasserstoffen oder einer Mischung derselben bestehendes Reduktionsmittel unter die Oberfläche von geschmolzenem Kupfer eingeblasen wird.

Das bereits seit Jahrhunderten angewendete Verfahren zur Desoxydation von Kupfer besteht im Polen mit Holzstangen. Zu diesem verhältnismäßig umständlichen Verfahren sind bereits zahlreiche Alternativen bekanntgeworden, von denen die eine die Verwendung von Erdgas als Reduktionsmittel ist (vgl. »Journal of Metals«, August 1961, S. 545 bis 547, sowie »Erzmetalh, 1963, S. 137). Nach anfänglichen Erfolgen zeigte es sich, daß die reduzierende Wirkung von unreformiertem Erdgas auf geschmol /enes Kupfer für wirtschaftliche /wecke zu gering ist. Durch Laborversuche wurde festgestellt, daß /.ur Erzielung eines Sauerstoffgehalt von weniger als 0.1 "¹H bei der Desoxydation von Blister kupfer ungefähr 12 bis 18 Liter Butan pro Kilogramm Kupfer erforderlich waren. Bei Verwendung von unbehandelten Erdgas war die erforderliche (iasmenge noch

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größer. Eine solche Gasmenge ist jedoch für wirtschaftliche Zwecke nicht tragbar.

Aufgabe der Erfindung ist es. ein wirtschaftlich interessantes Verfahren zur Desoxydation von Kupfer anzugeben, bei dem unreformiertes Erdgas, «asförmige Kohlenwasserstoffe oder eine Mischung derselben als Reduktionsmittel verwendet wird. Das erfinrlungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet daß das Einblasen des Reduktionsgases unter ei"cm' Druck von mindestens 2,11 kg ein/und bei vorzu«sweise RauiTi.cmperaturcn oder unter einem Druck von weniger als 2.11 kg cm- nach Vorerhitzun-a des Reduktionsgases auf etwa die Temperatur des geschmolzenen Kupfers durchgeführt wird.

Es wurde festgestellt, daß sich der Wirkungsgrad des eingangs angegebenen Verfahrens zur Desoxydation von Kupfer durch die erfindungsüemäß vorgeschlagene Vorverdichtung oder A^;orerhitzune des Reduktionsgases auf die obengenannten '»Vene "überraschenderweise beträchtlich erhöhen faßt. Es versteht sich, daß das Reduktionsgas zusätzlich zu einer Vorverdichtung auf einen Druck über 2.11 ki>,-cm-' erhitzt bzw. zusatzlich zu einer Vorerhiizung aufetwa die Temperatur des geschmolzenen Kupfers verdichtet weiden kann. Die oben angegebenen Werte stellen lediglich Mindesterfordernisse dar.

An Hand tatsachlich durchgeführter Versuche wurde festgestellt, daß sich die zur Desoxydation einer Tonne Kupfer erforderliche Gasmenee durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wesentlich vcrringern läßt. Zur Erklärung dieses zweifellos überraschenden Ergebnisses wird angenommen, daß. wenn die reduzierenden Gase unter hohem Druck mit entsprechend großer Geschwindigkeit in die Schmelze eingeleitet werden, die hohe Geschwindi»- keit und die Dichteunterschiede zwischen dem Gasstrahl und der Schmelze in hohem Maße zur Instabilität führen und größere Blasen, die anfangs in die Schmelze emgcbiascn werden, in sehr feine Bläschen zerschlagen werden. Dadurch wird eine hohe spezifische Oberfläche geschaffen, und de,- Wärme- und Massetransport sowie auch die chemische Reaktion zwischen dem Gas und der Flüssigkeit sind sehr croß. Eine Folge dieses hohen Wärmetransportes besteht darin, daß Kohlenwasserstoffe wie z. B. Methan, das den Hauptbestandteil des Erdgases darstellt und Propan sehr rasch in Wasserstoff und Kohlenstoff pyrolisicrt werden, die dann mit dem Kupferoxyd "der Schmelze reagieren. Es ist deshalb möglich, einen sehr hohen Nutzeffekt des Gases während der relativ kurzen Verweilzeit in der Flüssigkeit zu erreichen. Die Anwendung von hohem Druck erlaubt es. das reduzierende Gas in größere Tiefen unterhalb der Oberfläche der Kupfcrschmcl/e einzuleiten, so daß das Gas eine zusätzliche Vcrwcilzeii in der Schmelze erhall. Hohe Geschwindigkeit und tiefeies Eindringen geben eine bessere Durchmischimg, die zu einer höheren Wirsamkeit des Reduktionsmittels führen.

Zur Desoxydation von Kupfer mittels gasföi miner Rcdiiktionsmiiiel wild herkömmhchctweUe ein dich- <«< barer Raffinationsofen \eiwjndet. wnbei lia*· Reduktionsgas clinch ein sich dutch die Wand de kupferraffinationsofeiveisiieckendcs Π!;!-.;ι>μ: ι:, die Schmelze einircMasen wild. He' eine.ii bekannte!' Kupferraffinationsofen diener Hanau lv-ielr das Blas- <κ> rohr aus einem äußeren hochhit/ebcstäud'L'ci! Uolii von im wesentlichen gleiche! i iingc ais die I Veke der feuerfesten Auskleidung im Ofeii, das ü dieser befestigt ist, und einem inneren Rohr aus hochhitzcbeständigem Material. Beide Rohre sind fest miteinander verbunden.

Eine Schwierigkeit, die bei Verwendung eines solchen Raffinationsofens und insbesondere bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgetreten ist, besteht darin, daß sich das vordere Ende deBlasrohres sowie der Zwischenraum zwischen der beiden Blasrohren mit hartwerdendem Kupfer allmählich zusetzt, so daß das Blasrohr während eine Raffinationszyklus mehrmals durchgeräumt werden muß. Ferner tritt häufig ein Zurückbrennen des Reduktionsgases auf, wenn das in die Schmelze hineinragende Ende des Blasrohres allmählich zur Ofenwand hin abbrennt bzw. allmählich verstopft wird.

Durch die Erfindung soll daher ferner ein Blasrohr für einen Kupferraffinationsofen, insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, geschaffen werden, bei dem die Gefahr des Verstopfen^ und des durch Abbrennen des Blasrohres bedingten Zurückblasens verringert wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das innere Rohr im äußeren Rohr gleitbar angeordnet ist und an beiden Enden über das äußere Rohr hinaussieht und die beiden Rohre durch an sich bekannte Vorrichtungen in einer bestimmten Stellung gegeneinander fixiert werden können, ohne daß hierbei der zwischen den beiden Rohren entstehende Raum nach außen abgedichtet wird, und das äußere Ende des inneren Rohres durch an sich bekannte Vorrichtungen mit einer Gasleitung verbunden ist.

Es sind allerdings bereits Öfen zum Schmelzen \on Metall bekannt, die ein Blasrohr mit zwei konzentrisch ineinander angeordneten, relativ gegeneinander verschiebbaren Rohren aufweisen (deutsche Patentschrift 7 10 852, USA.-Patentschrift 17 93 859 und Klepzig-Fachberichte, Oktober 1963. S. 347). Im Gegensatz zu den erfindungsgemäßcn Kupferraffinationsöfen handelt es sich hierbei jedoch um Hochöfen zur Verhüttung von Eisenerz mit Blasrohren zum Einblasen von Luft, bei denen naturgemäß andere Schwierigkeiten als bei einem Kupferraffinationsofen mit Einblasung von Reduktionsgasen auftreten. Ferner ist bei diesen Hochöfen die Ofenwand fest angeordnet, wogegen der erfindungsgemäßc Raffinationsofen drehbar sein muß, was zusätzliche Schwierigkeiten zur Ausbildung des Blasrohres mit sich bringt.

An Hand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt duich einen drehbaren kupf erraff in alionsof en,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein BIaMt¹I¹.; Iu :kömm~ licher Bauart,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein andere*- Blasrohr herkömmlicher Bauart,

F i g. 4 einen Schnitt durch ein erfitulun;jsgLinäßes Blasrohr,

F i g. 5 einen Schnitt durch eine andere Au-.liil·- ιιιιη'λΙιίπι eines crfindungsLiemaljen Biasrohu -.

I¹ i ;i. ί einen Schnitt duich einen Kuplei rail :nationsofeii. der eine Vmrichumg zum 1 leiair-/ii. lien eine:. Bbsrohrcs genial.¹- der vorliegenden l· 1!'Ρ.ίιιημ aulweis'i.

Hc/ugnehinend auf die Eil¹. 1, 2 und ■■ vi:! er— spiccheiid dem Stand der Technik, kann kimle- <v. einem /vlindrischen Kupfeirafination-ofe.ii !. tu:

5 /6

eine lcucifeste Sleinauskleidung 2 hai, redu/icit wer inneien I )iiichniesser von ^:.' cm. dann ist ein R"h

ilen. Geschmolzenes Kupfer 3 wild in den Ölen iibei 19 mit einem äußeicn Duichmesser von 2.6Ί cn

eine I iiischliickuncs- und I üllöllnuug 4 eingebracht. !!Ünsii<·. IaIIs Rohr 16 eu:en inneren Duichnies-.e

und tier Ofen wird gedreht, so tiaß tier Blasi,ihrslem von 4.¹M ein hat. kann Kohl I') einen äußeren Durch

5 und die damit verbundene Blasiohi leitung (i unter 5 messer von 4.22 cm haben. Köln 19 kann mit einen

den Spiegel ties geschmolzenen Kupfers gelangen. leuerlestcn Material, wie /B. einem Aluminium

wie es in Fig. 2 tiargestellt ist. Das redu/ieicnde (ias silikalmörlel. beschichtet werden, um einen gute!

wird noi malcrwcise über zwei Blasrohre 6 und Sitz /u gewälii leisten iinil um das Schmel/cn de

Schläuche 7 in ilen Ofen geleitet. Sie sind nahe an beiden Rohre während des Betriebes /u \euneidi-n

dem F'ndc des Ofens angebracht. Fig.. 3 gibt eine m 1 "in Distanzhaltei 25 befindet sich /wischen der Ofen

aiulere Blasiohiloim wieder, bei tier eine imieie wand und dem T-Stück 20. um /u verhindern, daß da

Blasiohrleituni! 8 in die Blasiohileituiig 6 eingesetzt Mundstück 28 zu weil in den Ofen ra"t. 1 ine Ketti

ist. Wiihrend tlei Reaktion erstarrt geschmolzenes 26 ist ebenfalls am T-Stück 20 und am Ofeninanle

Kupier im größeren oiler kleineien Ausmaß an den angebracht, um /u vermeiden, daß Rohr 19 aus ^d

Fiidcn der Blasrohre odei in ilen Blasrohren bei 12 15 Rohr 16 gleitet. Dies ist durch die Strahlwirkung de

und 13. wobei der Oucrsclmitt und dei Gasstrom austretenden Gases oder beim Drehen des Ofen·

Hihi.icit werden. Dies geschieht allmählich, wobei möglich. Das heiße Fnilc 28 ties Rohre- kann be

d;e Geschwindigkeit ties Versiopfens eine Funktion licbiu über die heiße Wanthci kleidung 27 in dei

der I Mitauchtiele und der Menge an Ühcihitzc im Ofen hinein verlangen werden. Größere Fänden al

Kiipfei ist. Im allgemeinen muß während eines Raf- 20 12.7 cm sind jedoch unnötig. Sie fühlen zur Verbie

f'tiations/yklus der Ofen mehrere Male gedreht wer- gung oder zum vorzeitigen Ausbrennen. Falls du

ilen, damit die Blasrohre aus dem Kupfer kommen. Rohre sich nach oben \erbicgen. wird das Reduk

Dann muß die Gaszufuhr unteibroehen werden, und tionsmitiel direkt zur Badoberlläche geleilet und nich

die Blasrohre müssen mit einer Räumslangc und in tlas Bad hinein. Fine bevorzugte l.ämje von 7.6^

eint m Schlanhamnier durchgeriiiiml werden. Das 25 bis 10.16 cm wird beibehalten, indem das Rohr ent

Verstopfen dei Blasrohientlen und der schwache Gas- sprechend seinem Abbrand nachgeschoben wird. D.r

• tioiu fühlen /um ('berliit/cn des eingeführten Blas- Rohr wird so lange verwendet, bis es mil tier heißei

rohre¹- mit! schwächen damit das Rohr. Wiederholtes Wandverkleidung 27 bündig abschneidet oder !eich

Räumen führt zum Abbrechen der geschwächten versenkt ist. Bei diesem Punkt besteht die Möglich

Ko'iM'e'le. wa- teure und zeitraubende Instantisct/un- 3" keil ties Zurückblasens. Fin etwas ähnlicher Blas

:\ :i \\ diiiL'.eii kann. rohrblock ist im kanadischen Patent 673 243 be

I ip we'ieus Problem tier lierkömmlichcn Technik schrieben worden. In dieser Patentschrift schneide!

besieht 'in /uiückblasen. das eintreten kann, wenn jedoch die beiden Rohre mit der heißen Wandvet

ein cimvse't/k's Blasrohr 8 blockiert oder zur Stirn- kleidung bündig ab. und das innere Rohr raut nich

sf'.c des Sieius /urüekbientit. Reduzierendes Gas 35 in tlcn Ölen hinein. Weiterhin werden die beidei

lließi ,w'sehin das große Kohl 6 und den Stein 5 und Rohre während des Betriebes zusammcimcschmo!

emweii.u! bei Rohi 6 oder 9 oder an der beweglichen /cn, um tlas /urückblasen /11 verhindern. Die voilie

Maiiielplatle 10 bei 11 in die Atmosphäre. Bei dem gentle Erfindung vermeidet im besonderen da·

Blasrohr der in F i 1;. 3 i:ezei<zien Bauart stnimi Gas Schmelzen tier beiden Roiirc, da dies cm Beweuei

auch um d;'.s eingesenkte Ende 14 des Rohres 8 in 4" der beiden Rohre \ erhindern würde.

Jei: r!;igförm;gen Raum 15 und findet seinen Wc» Wähient! des Betriebes werden die Blasrohre 1·.

/urüt'k /wischen Rohr 6 unil Blasiohrstcin 5. Das Gas so eingeset/i. daß -ic ungefähr 7.62 bis 10.16 ein ii

kann sieh beim Austreten m die Atmosphäre cntzün- den Ofen hineinragen, Der Ofen wird, wie in F i e.

den. wi bei eine starke Flamme entsteht, die das Stahl- gezeigt, bis in den Bereich von uiu'.efähr 5.ΠΧ ndc

werksiück und die frei härmenden Guinmischiäuche 7 45 7.62 cm des Blasrohre-· aufgefüllt.

gefährde!. Falls ilic Gase sich nicht entzünden, be- Ein geeignetes (ias. entweder für die Owdatioi

sich! die Getalir. daß sieh explosive Gastascher, bil- oder die Retluktion. wird dann durch die Blasr.>hn

J.en. P.ei tier vorliegenden Erfindung, wovon eine eingeleitet- Der Ofen wird langsam gedreht, bis da

Ausiüh;uni>Iorm m F i <j. 4 wiedergegeben ist. wer- Mundstück 28 unter die Oberfläche ties uesehmol/e

den die "hisien Nachteile überwunden. ν nen Kupfers taucht. Die Eintauchtiefe des Mund

Fin äußeres Rohr 16 isi in ein Loch im Blasrohr- s.ückes hängt etwas vom verfügbaren Betricbsdrucl

stein 27 nach bekannten Verfahren eingegossen, das ab. Sie kann ungefähr 76,2 bis 91,4 cm betragen

bei 18 zur Atmosphäre hin offen ist. Das Rohr 16 Anfangs ist es möglich, daß etwas flüssiges Kupfer it

kann aus jedem beliebigen Edelstahl, vorzugsweise den ringförmigen Raum 31 «wischen den inneren um

aus rostfreiem Stahl, wie z. B. aus den Typen 309, 55 äußeren Rohren fließt und dabei erstarrt, um eini

310 und 316, hergestellt werden. Typ 446. ein ferriti- feste Dichtung 29 zu bilden. Diese Dichtunc kam

scher, rostfreier Stahl, hat sich als besonders günstig behilflich sein, das Zurückblasen zu verhindern. Si(

erwiesen. Ein zweites Rohr 19 aus beliebigem Ma- wird jedoch nicht als wesentlich oder sogaT wichti«

terial (7. B. Flußstahl), an dessen heißem Ende je- angesehen, da die Rohrclurchmesser eng aufeinande

doch eine Verlängerung in Form eines Mundstückes 60 abgestimmt sind und die Menge des erstarrendei

28. vorzugsweise aus rostfreiem Stahl (z. B. Typ 446). Kupfers sehr gering ist. Es verhindert auch späte

angeschweißt ist. gleitet im Rohr 16. Es führt das nicht die relative Bewegung zwischen den Rohren 1(

reduzierende Gas vom Schlauch 23 und der Gasquelle und 19. Wenn Rohr 19 abbrennt, kann der Distanz

über das Rohr-T-Stück 20 und das Verbinduncsstück halter 25 entfernt. Rohr 19 um 7.62 oder 10.16 cn

22. Das Rohr-T-Stück 20 ist mit einer Rohrabschluß- 65 weiter in den Ofen hineingeschoben und ein kürzere

schraube 26 für Reinigungs- und Prüfzwecke verse- Distanzhalter 25 eingesetzt werden. Dieses Verfah

hen. Die Rohre 16 und 19 sind so gewählt, daß sie ren kann wiederholt werden, bis das gesamte Mund

bequem ineinanderpassen. Hat z.B. Rohr 16 einen stück 28 verbraucht worden ist.

Wild en BI.i^kiIii ι!-ι.··ι.ι Ali seiwendel. so wird die Μ· 1"'¹Ii. :ici! dt / U'hckbl.iscir- nahezu aus»c-■ ι li.ih ι ■. UInI i eial i\ ;ti i|i. ( ι a ill Ui kc können \ ei w ende; "(iilen. wie nai lilici ι int. Ii I¹CVCiL¹I «iiikii soll lic '■' il w eiiilii'kcil. das l'e.isieh: wiihiiiid des KaIIiii.Hu iiis/\ kliis ausz.luiuiHt p. Ic.ich; ■ in wv-.,eui!ichci! Hielt! mein, da dci in.!¹·.¹ < i.r.di ei k -..!''indcii. daü Kuplei πι das Bi,!min spiilzl niid ei Un:. Dadmcli wild d.is Blot kielen \ ei inic-dcn. I¹.- w;id cm wcseiii in h -lall cit 1 Gav-i|niii eilen hl. tici N ■ mcni all- m Hialihi hi 11 /u-ei/cn de¹- Blasi · i'm.-. im Im ¹At¹SePIiIcIi •in!!:',. 1 -.\ il d. Dies mail!¹ es na !i'li'. h. mil einem cinf li'cu BI as 1 n| μ /11 ai in. HcM W clic ill 111 ist es 111, In πι 11 Hemin¹, mil CiIHi s'ciim;cii Eintauchtiefe zu beginnen wenn ti.is Kuplci noch kai! lsi. um die Neigung fuin \ ei-.to|i|eii des Blasiuhics zn vtiinindern. wie (lies bri \ ei Vm itdiiiiL' ίοπ nicdiH'cm Drink dei lall Iv,nc.

1 s muli l-elonl werden. dal^!. bei dem ei liiidimg·.-rcm.ii/.cn \cilaini.H ,Ulli 1 Verwendung des bcschrie- ?·■> Iviicii lilasiohics Rediikliniisiniuel unter hnhem |)iiiik eiiiLicblasen werden können. Beim Einsatz \on I iih'a·. sind Gastliücke bis zu imgelähr 7.Oi kg cmtiui'cw aiull w.nidcn. und zwar bei einer liniauchliele lies Mundsiiickcs \un uiigolähi 7(i.2 cm. ialls entspicclundc I iniit hluiiL'.en zur Vctlügung stehen. Imiiiucii am h holieic Drucke und taoUeic Eintauciiliclen mtacihIc! weiden, Es winde gelunden, ilal'i bei niedcien Diiicktn die /.eil liir die vollständige Induktion ν ei längen wild, so dal.i normale'! weise :v> |)iückc \on mein al-- imgelähr 2.11 kg cni^J \eiwenilc! weiden. Werden niedere Drücke in der Grül.lentiidiiun» \on O.-4'i bis I.OS kt; cm-' angcwantll, so ver-1"1I¹SSiTi ih^ \ 1 nL¹Ih.ilzt π ties reduzierenden Gases die ReakliniMiesehw mdii'kcil und die Wirksamkeit des Ci Ϊ iases.

Alle Diuckam'.aben smil als Atmosphärenüberdiiickc zu \ erstehen.

Beispiel 1 ⁴"

1 in \nmicn"len mit den Abmessungen V ■ '· m wurde mn 2.So bis 300 1 Kupfer beschickt. I.-λ wurde nut 'j.'islörmineni Piopau liesoxydiert, tlas unter Beiiiiisehuii!' Mm Dampf bei einem 1 eiumgsdruck von 4.''2 bis 5,(i2 ki; cm- durch ein Blasiohr in den Ölen geblasen winde. Bei einer l'inblasgesciiw indigkeil von 2.,¹S.¹! bis 4.25 m¹ pro Minute und bei einer Lmlauchticle ties Blasn'hres von ungefähr 7f>.2 em v,urde im Bad hohe 1 iirbulenz cr/cugt. was /u einem 5» $chr hohen Wirkungsgrad des reduzierenden Gases führte. Die Charge wurde innerhalb von 80 bis 10Ü Minuten vollständig desoxydierl. Pro Tonne Kupfer waren 4,25 m^:l Propan notwendig, was im Vergleich zum üblichen Bedarf von 6,26 m^:! recht Vorteilhaft ist. Der letzte Wert ergibt sich bei der Verwendung von Propan unter niederem Druck.

Wie bereits erwähnt, ist unrcformiertes Erdgas ein bevorzugtes Reduktionsmittel, da es gegenüber Pro-

Cin oder anderen industriellen Reduktionsgasen eine eihe von Vorteilen aufweist:

a) Niedere Kosten: nur ungefähr ein Drittel der Kosten von Propan pro Tonne raffinierten Kupfers;

b) rasche Verfügbarkeit an vielen Schmelzplätzen, insbesondere in Nordamerika;

c) vereinfachte Rohr- und Steueranlage;

d) Schwierigkeiten, die im Zusammenhang mit Vorr.iisiaiiks. Pumpen und Verdampfern aultrelcn. weiden vermieden;

e) the Verwendung von Erdgas gcmäl.i dem crlindiiiij'sgcniäl.'en Verfahren macht einen Propanverdamplei odei 1 rdgasreforincr überflüssig. was eine bedeutende Kapitalersparnis bedeutet:

Ii (.las Volumen an unerwünschtem Rauch, der normalerweise dann gebildet wird, wenn mit l'topar des, i\\ dieil wird, wird wesentlich re-(hi/icit.

Die nachfolgenden Beispiele \ ei anschaulichen the Wiiksamkeit des Erdgas\erfahrens.

Beispiel 2

l-.s wurde eine \isuelle Kontrolle des einzigen I.'.'cm grol.'icri Blasrohr-Mundstückes aus rostfreiem Stahl des T\ps44d. wie es im Ofen bei Beispiel 1 verwendet worden war, durchgeführt, um zu gewährleisten, daß ei wenigsiens 1.27 cm und vorzugsweise 5,o;s bis 7,(i2 cm in das Bad hineinragte. Der Ofen wurde dann mit Kupier beschickt. Es wurde durch Einblasen \on luft bei einem Druck von },\(i kg cm^L in das Bad durch das eingetauchte Blasrohr oxidiert. Die anfallende Sehlacke wurde, wenn nötig, abgezogen. Es wurden Proben genommen, bis durch visuelle Beobachtung der Proben vollständige Entfernung von Schwefel festgestellt wurde. Das nahir bei einer Badtemperatur von 1232 C etwa 20 Minuten in Anspruch.

Dann wurde das Raffinieren begonnen, indem tlit ! uft durch Erdgas ersetzt wurde. Während der RaITinalionssiiile wurde das Blasrohr ungefähr 7(>.2 cn unterhalb tier Oberfläche des Kupferbades gehalten Der Hci/brenncr wurde ausgeschaltet. '-Ό Minuter lang wurde Erdgas mit einer Geschwindigkeit voi 10.5 m' Minute eingeblasen. Dann wurde 20 Minuten hm» bei einem Ecituiigsdiuek \tni 5.''S kg cm- und einem EinlaLklüsendruck von 4,57 kg. cm- dii cingeblascne Menge auf 9,2 in¹, Minute verringert Am I-ink¹ der Raflinationsstufe betrug die Tempera tür 1 1 82 C. In Mischung mit Methan wurde s>0 Mi nuten lang Dampf in einet Menuc von 2.41 irr Minuti und 20 Minuten lang in einer Menge von 3,26 m^:l. Mi τι ntc eingehlasen.

Es wurde hcstimmt. daß am Ende der Oxydations stufe tier SauerslofTuehalt des Kupfers O.X5".i um am Ende der Raflinationsstufe 0.1 " » betruc. Be einer Produktion von 2^0 t Anodenkupfer und einen Gesanuveibrauch an Erdgas von 1168 m¹ bedeute dies einen Verbrauch von 4 m^:J pro Tonne und einei Nutzeffekt von 63,4%, bezogen auf die theoretisch' Menge von 2.55 m-'¹ pro Tonne.

Beispiel 3

Bei ähnlichen Badtemperaturen und Gasdrückei wurde das gleiche Verfahren, wie im Beispiel 2 be schrieben, ausgeführt. Das Bad wurde 30 Minutei lang oxydiert und entschlackt. Es wurde ein Roh kupfer erhalten, das einen Sauerstoffgehalt voi 0.85 ⁰Zo hatte. Dann wurden 165 Minuten lang 6.8 m Erdgas pro Minute bei einem Leitungsdruck voi 5,98 kg/cm² und einem Düseneinlaßdruck voi 4,57 kg cm² eingeblasen.

Dampf wurde ebenfalls in einer Menge voi 2,41 m³/Minute eingeblasen. Insgesamt wurde:

609627/36

1122 m¹ Lrdgas verbraucht, wobei '...■<; Anoden kuplei gebildet wurden, das einen Saue^tollgehalt von OJO¹¹H halle. Bezogen auf einen theoretischen Verbrauch von 2.55 in¹ pro Tonne hergestellten Anodeiikuplcis, bedeutet das eine Wirksamkeit von <l3.3" l>.

Hei der Ausführung der Beispiele 2 und 3 winde beobachtet, daß das Volumen ties erzeugten schvvaizen Rauches wesentlich geringer war als bei Beispiel 1. in

Beispiel 4

In einem anderen Versuch wurde das Bad 10 Minuten laug oxydiert und entschlackt. Is winde ein Rohkiipler mil einem Sauerstoffgehalt von O.N5"u erhalten. Lidgas wurde 9S Minuten laug in einer Menge von 12.2 in'¹ Minute bei einem I.eilunüsdruck von 5."S kg cm-' und bei einem Diiseneinlaßdnick von 4.57 kg'cm-' eingeblasen. Bei diesem Versuch wurde kein Dampf verwendet. Ls wurden insgesamt -j.n IO¹IOm-'¹ Lrdgas verbraucht und 27Ot Anodenkiiplci hergestellt. Ls halte einen Sauerstoffgehalt von 0.K)"ii. Bezogen auf die theoretisch erforderliche Menge von 2,55 nV^! pro Tonne hergestellten Anodenkuplers. bedeutet das eine Wirksamkeit von fi.V'_l:.

Die folgenden Heispiele veranschaulichen die Wirkung von niederen Drücken und von voierhit/iem Methan als Reduktionsmittel.

Beispiel 5 ;i»

In einem Laborversuch wurden 104 kg einer Schmelze aus Anodenkupfer in einem ölbeheizten 'Liegelofen auf I 100 C erhitzt. Dai,n wurde technisch reines Methan X.X9 cm unterhalb der Oberfläche der Schmelze bei einer Zuführgeschwindigkeit von 0.0142 m¹ Minute und bei einem Druck von 0,1'lkgcm- in das Bad eingeblasen. Das eiimeblasene Methan wurde nahezu auf die "1 emperatur der Schmelze vorerhit/l, indem es zuerst durch ein Rohr von 2.54 cm Durchmesser geleitet wurde. L.in Rohrstück von 0,(1 i bis 0.92 m dieses Rohres wurde von den heißen Abgasen des Ofens umspült und erhitzt. Fs wurde festgestellt, daß der Sauerstoffgehalt von 0.65" ο im Verlauf von 2,3 Minuten auf 0.53" 1, ab- v, nahm.

Beispiel 6

In einem weiteren Versuch, der, ähnlich wie im Beispiel 5 beschrieben, ausgeführt wurde, wurde Me- ^r,cthan 15 cm unterhalb der Oberfläche tier Schmelze bei einem Druck von 0,23 kg/cm² eingeblasen. Alle anderen Versuchsbedingungen blieben gleich. Es wurde gefunden, daß der Sauerstoffgehalt der Kupfcrschmclzc von 0,53 auf O,lO°/o im Verlauf von 9,1 Minuten reduziert wurde.

Beispiel 7

In einem anderen Versuch wurden die die Schmelze verlassenden Gase untersucht, während 122 kg Kupfer, das 0,55 % Sauerstoff enthielt, auf ähnliche Weise behandelt wurden. Methan wurde 8,13 cm unterhalb der Schmelzoberfläche bei einem Druck von 0,24 kg/cm² und mit einer Geschwindigkeit von 0,252 ΐτΛ Minute eingeblasen. Alle anderen Bedingungen blieben unverändert.

Es wurde festgestellt, daß das Gasgemisch nach

de	i" Reaktii	in mn	der	4	Se	liiiiel/e	lol;	ilbil	!'.ende	llaupl-
be	slandleile	aufwies:		3				abc
	ILO .		4	4	il u	(beicchnet		aus der
				3		Malen:		anz
					f laszug		(las;	lbfulir)
	CO,		-)	It (
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	IL		I	1V(I
	CII. .			.\'<

Die obige Analyse zeigt, daß der meißle Teil des (lases ZUi Lntlemung von Saiieistoll aus der kiipfcrschmelze veibiaiicht winde. Ls kann gezeigt werden, daß annähernd 70" „ des eingeblasenen Methans wiiksain sind. Die Beispiele 4 bis (1 zeigen klar, daIJ die Reaklionsgesehwmdigkcii nicht nur die Limklkin des Druckes, sondern auch eine Ltinkiion eier Temperaliii ist. Obwohl es aus einer praktischen wirtschalllichen l'beilegung heraus vorzuziehen ist, relativ hohe Diücke des reduzierenden Cases bei vorzugsweise Raiimiempeiatuieu anzuwenden, so betrifft tlas eiTmdungsgemäße Verfahren jedoch auch relativ niedere Drücke bei Temperaturen, die ungefähr die Ί einpeiaiur dei Kupferschmelzc erreichen.

Wird das Ruhr l<) wahienit eines Rallinationszyklus aulgebracht oder wird es durch erstarrtes Ku.iler im kieisförmigen Raum 31 so stark mit dem lion 16 verklemmt, daß em weiteres Vorschieben in den Ölen unmöglich ist. so kann für eine zeitweilige Reparatur das I lilfsmiiiel. das in I- i g. 5 wiedergegeben isi. verwendet werden. Der Schlauch 23 wird vom inneren Rohr l<) abgezogen, und das T-Stück 20 wird entlernt. L'in Rohr 32 mit einem Durchmesser von i,⁽>cm aus rostfreiem Stahl wird in das Rohr 19 eingerührt, so daß es über die heiße W aiidveikleidung 27 hinaus in den Ofen hineinragt. Lin kleines T-Siiick 33 v.ird dann auf das Rohr 32 geschraubt und durch geeignete Paßstücke mit dem Schlauch 3i \eibunden. Das Raffinieren kann dann mn einer nur geringfügigen Verzögerung weitergcfüh-t weiden. Ls wurde "festgestellt", daß der reduzierte (iassimm. der durch den kleineren Durchmesser des Rohres bedingt ist. dutch den höheren Druck, der eingestellt werden kann, kompensiert werden kann.

Wird es notwendig ein Blasrohr aus dem Ofen her; us/u/iehen. so ist ein Kran erforderlich, um das Rohr 19 /η entfernen. Ls ist zweckmäßig die Zugnclrung auf die Achse des Rohres auszurichten. Mit einem Konverlerhallcngangkran isi dies schwierig zu erreichen. Mit dem in Fig. 6 gezeigten Hilfsmittel kann dieses Problem gelöst" werden. Ein Arm 34 ist mit Hilfe eines Zapfenlagers 35 und eines Zapfens 36 schwenkbar auf dem Ofenmantel befestigt. Der Arm 34 besteht aus zwei konzentrischen Röhren 37 und 38, die frei ineinandereleiten. Sie sind paarweise mit Lochern 39 versehen, "in die ein Bolzen 40 gesteckt werden kann, um die Rohre bei jeder beliebigen Länge miteinander zu verriegeln. In das freie tnde des Armes 34 ist ein Spezialbügel geschweißt, br hat y.wei Augen, die zur Befestigung einer kurzen Kette 41 und eines Bügels 42 dienen. Am Ende der vu- ^{ISt ein Haken4}3 angebracht. Er dient zur Verbindung mit einem Bücel 44 und einem Anschlußstück 45, das seinerseits auf das Rohr 19 geschraubt ist. In den Bügel 42 greift der Kranhaken

Π ^ϋ 12

46 ein. Für den Linsatz win! tier Arn· 34 auf die ge- wird, wie beschrieben, mil Hilfe lies Bolzens 40 und

wünschte Lange eingestellt, und der Ki ar. zieht das der Lochet 39 neu eingestellt. Diese Ziehvorrichtung

Kohl 19 einige Zentimeter aus dem Ruin 16. Die kann natürlich Tür alle Kohle 16, 19 oder 32 verwen-

Zugriehtung ändert sich langsam, wenn d.is Rohr 19 del werden, wenn ein geeignetes Anschhißslück 45

herausgezogen wird, und die Länge des Armes 34 5 gewählt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeiehnunuen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Desoxydation von Kupfer, bei dem ein aus uniformiertem Erdgas, gasförmigen Kohlenwasserstoffen oder einer Mischung derselben bestehendes Reduktionsmittel unter die Oberfläche von geschmolzenem Kupfer eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Einblasen des Reduktionsgases unter einem Druck von mindestens 2.11 kg/cm- und bei verzugsweise Raumtemperaturen oder von weniger als 2,11 kg/cm² nach Vorerhitzung des Reduktionsgases auf etwa die Temperatur des geschmolzenen Kupfers durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadu/ch gekennzeichnet, daß Methan. Athan. Propan. Butan oder Pentan enthaltende gasförmige Kohlenwasserstoffe verwende! werden.

3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß unrefonniertes Erdsas mit einem Hauptbestandteil an Methan. Methan oder eine Mischung derselben als Reduktionsmittel verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel unrcformieries Erdgas mit einem Hauptbestandteil an Methan. Methan. Athan. Propan oder eine Mischung derselben verwendet wird und daß dieses Reduktionsmittel in das geschmolzene Kupfer mit einem Druck zwischen 2,11 und 7,03 kg cm-' eingeblasen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die dort genannten Reduktionsmittel in das geschmolzene Metall mit einem Druck von 4.57 bis 5.98 kg/cm- eingeblascn werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 mi; 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel vor dem Einblasen auf eine Temperatur von wenigstcns oberhalb SKv" C erhitzt wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reduktionsmittel Wasserdampf beigemischt wird.

X. Verfahren nach einem der vorstehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel oder das Reduktionsmittel und der Wasserdampf durch ein Blasrohr eingcblasen werden, das durch eine feuerfeste Wandverkleidung des Ofens in diesen hineinragt.

9. Verfahren nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel oder das Reduktionsmittel und der Wasserdampf in dem Ofen in einer Tiefe von ungefähr 76.2 bis 91.4 cm unterhalb der Oberfläche des geschmolzenen Kupfers eingeblascn werden.

H). Blasrohr für drehbare Kupferraffinationsöfen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis o_ _mit einem iiußeren hochhitzcbcsiändigcn Rohr \on 6» !in wesentlichen gleicher Länge wie die Dicke der feuerfesten Auskleidung im Ofen, das in dieser befestigt ist. und einem inneren Rohr aus hochhitzebeständigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (1⁽>) im äußeren Rohr (16) pleitbar angeordnet ist und an beiden linden über das äußere Rohr hinausstchl und die beiden Rohre durch an sich bekannte Vorrichtungen in einer bestimmten Stellung gegeneinander fixiert werden können, ohne daß hierbei der zwischen den beiden Rohren entstehende Raum nach außen abgedichtet wird, und das äußere Ende des inneren Rohres durch an sich bekannte Vorrichtungen mit einer Gasleitung verbunden ist.

11. Blasrohr nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, daß das äußere und oder das innere Rohr aus Stahl besteht.

12. Blasrohr nach Anspruch 10 oder 11. dadurch gekennzeichnet, daß an das innere Ende des inneren Rohres ein Mundstück aus rostfreiem Stahl angeschweißt ist.

13. Blasrohr nach Anspruch 10 mit 12, dadurch gekennzeichnet, daß das innere und oder das äußere Rohr aus rostfreiem Stahl besteht.

14. Blasrohr nach Anspruch 10 mit 13, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (19) mit einem feuerfesten Material beschichtet ist, um einen guten Sitz zu gewährleisten und um das Schrcefzcn der beiden Rohre während des Betriebes zu vermeiden.

15. Blasrohr nach einem der Ansprüche 10 mit 14. dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zum Fixieren der beiden Rohre einen Distanzhalter (25) und eine Kette (26) aufweisen.

16. Vorrichtung zum Herausziehen des Blasrohres nach einem der Ansprüche 10 bis 15. gekennzeichnet durch einen mit Hilfe eines Zapfenlagers (35) schwenkbar auf dem Ofenmantel befestigten Arm (34), der aus zwei konzentrisch ineinandergleitenden, relativ zueinander fixierbaren konzentrischen Rohren (37, 38) besteht, wobei das freie Ende des Armes einerseits mit dem herauszuziehenden Rohr und andererseits mit einer Ziehvorrichtung (46) verbunden werden kann.