DE1921184B2 - Pyrometallurgischer ofen und verfahren zur behandlung von erzen und erzkonzentraten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pyrometaHurgischen Ofen zur Behandlung kleinteiliger Erze oder Erzkonzentrate des Kupfers und'oder Nickels durch Einschmelzen, Sammeln und Weiterverarbeiten der Schmelze sowie ein Verfahren zur Behandlung derartiger Erze oder Erzkonzentrate unter Anwendung des pyrometallurgischen Ofens.

Bei der Behandlung von Erzen oder Erzk. czentraten ist es üblich, die Ausgangsstoffe, gegebenenfalls unter Zusatz von Brennstoff, einzuschmelzen und die Schmelze weiterverarbeiten. Die Weiterverarbeitung kann zu Schlacke und zu Metallsulfid (Stein) führen, sie kann jedoch auch bis zur Erzeugung der Endprodukte, nämlich Schlacke und Metall, getrieben werden. Bei der Verarbeitung von beispielsweise sulfidischen Kupfererzen gliedert sich der Standardprozeß in die Teilschritte

1. Entfernen eines Teiles des Schwefels durch Oxydation oder thermische Dissoziation.

2. Entfernen des Eisens durch Oxydation und Verschlacken.

3. Entfernen des Restschwefels durch Oxydation.

Das skizzierte Verfahren und die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Apparaturen sind vergleichsweise aufwendig, so daß es nicht an Bestrebungen gefehlt hat. Vereinfachungen vorzunehmen bzw. die Abmessungen der Vorrichtungen zu verringern.

In jüngerer Zeit hat insbesondere der sogenannte WORCRA'Prozeß, mit dem die Verarbeitung von Eisen-, Zinn*, Blei-, Nickel- und Kupfererzen vorgenommen worden ist. Aufmerksamkeit hervorgerufen. Die 2Ur Durchführung des Prozesses gebräuchliche Vorrichtung weist einen geradlinigen oder U-förmigen Ofen auf, dessen Boden gegen die Ofeneiidcn geneigt ist. Der spezifisch schwere Stein bzw. das spezifisch schwerere Metall fließen infolge der Neigung des Bodens iti die nädiste Behandlungszone bzw. zum Öfen* atislaß. Die spezifisch leichte Schlacke bewegt sich in entgegengesetzte· Dichtung und gelangt, gegebenenfalls über ein Wehr, in. der Abtrenitzone zu der Schlacken^

austrittsöffnung («The Worcra Process« von M, S, S. t a η f ρ r 4 in Copper, März 196S, S, 2),

Zur Durchführung des Prozesses wird das vorgeheizte Erz oder Erzkonzentrat, zusammen mit Schiackebüdnern und Brennstoff, in die etwa- in der Mitte des Ofens liegende Schmelzzone durch tangential angeordnete Düsen, eingetragen. Durch die Anordnung der Düsen wird in der Schmelzzone eine gewisse Turbulenz, die dem Fortgang des Prozesses dienlich ist, erzeugt. Der in der Schmelzzone gebildete Stein gelangt in. die Umsetzungszone, in der die Behandlung durch Einblasen von Luft mittels Lanzen, die bis unter die Oberfläche des Steines geführt sind, zu Metall erfolgt. Die in der Umsetzungszone gebildete, noch gewinnbare Kupfermenge enthaltende Schlacke gelangt auf Grund ihres spezifisch geringen Gewichts zurück in die Schmelzzone und reagiert dort mit dem durch den Einschmelzprozeß entstandenen Stein, wobei eine beachtliche Reduktion des Kupiergenalts stattfindet. Schließlich gelangt die Schlacke in eine Beruhigungszone, in die geringe Mengen eines Reduktionsmittels, beispielsweise Pyrit, eingebracht werden, so djß ein gegebenenfalls noch vorhandener K upfergehalt zurück- gew onnen wird.

Obwohl das Verfahren mit einer Reihe von Voneilen be ι. υ rieben ist, nämlich, daß nur ein Ofen Verwendung fin·''-■:. daß das Produkt nicht Stein, sondern Metall ist, da' der Prozeß kontinuierlich abläuft und der Brennstoff, erbrauch beachtlich reduziert ist. daß der Gehalt der Abgase an Schwefelverbindungen hoch ist und dar:¹', zu einer besseren Gewinnung des Schwefels fiil.rt. haftet ihm doch eine Reihe schwerwiegender Mäng'.'l an.

Γ,ι der Prozeß zu mehreren schmelzflüssigen Phasen führt, bedarf es zur Erreichung des angestrebten Zieles bev h.crer Maßnahmen, damit eine hinreichende Trci..-'.iiig der verschiedenen Phasen erzielt wird.

l.irx Maßnahi :e besteht darin, den Reaktionsprodukte:', hinreichend Zeit zum Abtrennen zu geben. Eine weittve ist die Erzeugung mehrfacher Wirbel innerhalb der i.p.rnelze zur Beschleunigung der Phasentrennung. Die zuerst genannte Maßnahme muß notwendigerweise zu einer vergleichsweise großräumigen Ofenanlage führen. Die zweite Maßnahme ist mit einer erheblichen Erosion des» Ausmauerungsmaterials des Ofens verbunden.

Weiterhin ist es bekannt. Kupfer- und polymetalliscl'ic Konzentrate durch sogenanntes Zyklonschmelzen aufzuarbeiten (Neue Hütte 10 [1965], S. 21OfT.). Hierbei wird aus den eingesetzten Materialien neben gegebenenfalls SO₂ enthaltenden Abgasen ein Schmelzpr >dukt gebildet, das im Sammelherd in Stein und Schlacke getrennt wird. Von den wenig aufschlußreichen Hinweisen, daß bei bestimmter Sauerstoffdosierung Schwarzkupfer gewonnen werden könne bzw. daß die Reaktionen zwischen Oxyden und Sulfiden des Steins infolge der hohen Temperaturen ·γπ Sammelherd intensiver verlaufen .il- ivi.picU i*e K-im Einschmelzen im Heru- ·><Κ·ι Sv h.u ¹^t.>tfn. .i^i^chen, ist eine Weiterverarbeiiin ι: Δ< ■ ei, >ιμΐιΐ si,--n,. insbesondere zu Metall, niclv ι ,ihri en r.ieii

Die Erfindung winn-h.ei du- hel·,!.inten Nachteile und schafft die Mni-h. hki ,ι η : [■> ir.itiν einfacher Weise Erze bis/um M. 1 . n,t/, . iten.

Die Erfindung U-imMi inn pw..metallurgischen Ofen zur Behaiuliiins.: kumte >vr I 1 ·■.· oder Erzkonzentrate des Kupfer, m.i ...i.-r \i Ul. durch Einschmelzen, da^ tu'iie'vivi 1 iiüiei Zusatz von Brennstoff und/oder unter gleichzeitiger Verflüchtigung von Erzkotnponenten stattfinden und/oder mit einem teilweisen Abrösten des Erzes oder Erzkonzentrates verbunden sein kann, sowie durch Sammeln, und

Weiterverarbeitung der Schmelze mit einem Einschmelgteil und einem dem Einschmelzteil am nächsten gelegenen Raum zur Speicherung der Schmelze, und l'st gekennzeichnet durch mindestens einen an sich bekannten, durch eine praktisch senkrechte, oberhalb

ip des Badspiegels angebrachte, bis in Bodennähe reichende Trennwand 22 gebildeten und kommunizieren^ den weiteren Raum 25, in dem das Entfernen der Schlacke sowie die Weiterverarbeitung der metallsulfidhaltigen Schmelze durchgeführt wird.

Ein hinsichtlich der konstruktiven Merkmale ähnlicher pyrometallurgischer Ofen ist zwar aus der französischen Patentschrift 1 093 710 bekannt. Dieser dient jedoch der Behandlung von Leichtmetallen und Leichtmetallegierungen zwecks Entfernu.<7 von Gas und anderen nichtmetallischen Verunreinigungen vor dem Gießen. Er ist hinsichtlich der Metalle selbst als auch hinsichtlich der Art der Behandlung wesentlich verschieden.

In eine; bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine aus drei Räumen 23, 25. 28 bestehende Vorrichtung zur Weiterverarbeitung der aus der Einschmelzvorrichtung austretenden Schmelze vorgesehen, bei der in dem der Einschmelzvorrichtung 11 am nächsten gelegenen Raum 23 die gravimetrische Trennung in metallarme Schlacke und Metallstein, im zweiten Raum 25 die Abscheidung geringer in der Schlacke enthaltender Metallreste sowie der Schlackenentzug über die Schlackenaustrittsöffnung 27 und im dritten Raum 28 durch Zufuhr sauerstoffhaltiger Gase über die Lanze 29 die Verarbeitung des Metallsteins zu Metall eifolgen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine aus vier Räumen 23, 25, 31, 28 bestehende Vorrichtung zur Weiterverarbeitung der aus der Einschmelzvorrichtung 11 austretenden Schmelze vor, bei der in dem der Einschmelzvorrichtung 11 am nächsten gelegenen Raum 23 die gravi metrische Trennung in metallarme Schlacke und Metallstein, im zweiten Raum 25 die Abscheidung geringer in der Schlacke enthaltener Metallreste sowie der Schlackenentzug über die Schlackenaustrittsöffnung 27, im dritten Raum 31 die Verschlackung restlicher Fremdmetalle sowie die Entfernung der gebildeten Schlacke über eine weitere Schlackenaustrittsöffnung 33 und im vierten Raum 2^s? durch Zufuhr sauerstoffhaltiger Gase über die Lanze 29 die Verarbeitung des Metallsteins zu Metall erfolgen.

Als Kinschmelzvomchtung dient zweckmäßigerweise ein Schmelzzyklon.

Wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist ein Verfahren zur pvroinetallurgischen Behandlung kleinteiliger Erze oder Erzkonzentrate des Kupfers und/oder Nickels unter Anwendung des erfindtmgsgcmäßen pyrometallurgischen Ofens, welches darin besteht, daß

Ίο die aus den Erzen oder Erzkonzentraten erschmolzene sulfidhaltige Schmelze gespeichert und beruhigt wird, daß die Schmelze unter einer Trennwand in einen kommunizierend verbundenen Raum geleitet, von Schlacke befreit und mit satierstoffhaltigem Gas auf

*5 die erwünschte Metallkonzentration verblasen wird.

Vorzugsweise erfolgt das Einschmelzen der kleinluligen Erze oder Erzkonzentrate unter Verwendung \on sauerstoffhaltigen Gasen, z. B. von Luft, von mit

5 6

Sauerstoff angereicherter Luft oder ίίϊ besonders zweck- geschmolzenen! Material in die in Ruhe befindliche

mäßiger Ausgestaltung Von i'/ii wesentlichen aus geschmolzene Schlacke, ürttef der si'dll ein Sümpf von

Sauerstoff und Schwefeldioxid bestehenden Gasen, geschmolzenem Küpferröhsiein (Gu₂S · FeS) öder

Zweckinäßigerweise wird mindestens ein Teil der durch Ktipferieirisfein (CtI₂S) befindet. Das Sehiäckenbäd

Wärmeaustauscher gewonnenenReaktionswärme in 5 wird also nicht aüfgefüHrtj die emzige darin erfolgende

den Einschmelzprozeß zurückgeführt. Bewegung ist das Einströmen der Schmelze. Die Ab-

Die Weiterverarbeitung der metallsulfidhaltigen röstung der Erze oder Erzkonzentrate, eine eventuelle

Schmelze bis zur gewünschten Konzentration an Metall Verflüchtigung von Erzkomponenten und die Schlak-

geschieht mit Hilfe sauerstoffhaltiger Gase, in vorteil- kenbildung haben bereits vor Eintritt der Schmelze in

hafter Weise durch Aufblasen eines im wesentlichen to das Bad stattgefunden, so daß im ersten Raum der

aus Sauerstoff und Schwefeldioxid bestehenden Gas- Vorrichtung zur Aufnahme und Weiterverarbeitung

gemisches. der Schmelze nur die Trennung der schmelzflüssigen

Das Prinzip der Erfindung soll am Beispiel eines Phasen stattfinden muß. Hierfür sind optimale Bedin-

Kupfererzes an Hand der Fig. 1. die die einzelnen gungen geschaffen, denn nach der Formel von

Stadien des Reaktionsablaufes veranschaulicht, dar- 15 Stokes, die die für die Phasentrennung entschei-

gestellt werden. dende Sinkgeschwindigkeit der Metallsulfidteilchen in

Die in der F i g. 1 wiedergegebene erfindungsgemäße der Schlacke gemäß Gleichung
Vorrichtung in ihrer einfachsten Ausgestaltung besteht

aus einem Schmelzzyklon 11 und einer zur Weiter- ₍. __ ^{2 r2} (^i d₂)

verarbeitung der Schmelze bestimmten Anordnung. 20 9 η
die zwei durch eine Trennwand 22 gebildete Räume 23

und 25 aufweist. Der Abgaskanal ist mit 8. der unter definiert, sind bei vorgegebener Erdbeschleunigung g

der Trennwand 22 liegende Raum mit 24. die Schlak- und vorgegebenen spezifischen Gewichten von Schlacke

kenabflußöffnung mit 27. die Metallaustrittsöffnung und Stein d_v d₂uur der Teilchenradius rund die Zähig-

mit 26 und die Eintrittsöffnung der Schmelze mit 9 35 keit η der Schlacke beeinflußbar. D>irch den aus der

bezeichnet. Einschmelzvorrichtung austretenden geschlossenen

Zunächst wird der Schmelzzyklon 11 durch einen an Strahl der Schmelze mit maximal möglichem Teilchenseiner Spitze angebrachten Brenner 10 auf Reaktions- radius r und durch die geringe Zähigkeit der Schlacke, temperatur gebracht. Alsdann werden kleinteiüge die aus der hohen Schmelztemperatur resultiert, sind Erze oder Erzkonzentrate, gegebenenfalls unter Zusatz 30 extrem günstige Absetzbedingungen geschaffen,
von Verschlackungsmittel. in Richtung der Sekante Durch die Anordnung weiterer praktisch senkrech- oder Tangente in den Schmelzzyklon 11 eingeführt. Die ter. oberhalb des Badspiegefc angebrachter, bis in gebildete Schmelze, bestehend aus Schlacke und Bodennähe reichender Trennwände kann erreicht wer-Kupferstein. gelangt durch die Öffnung 9 zunächst in den, daß nur der spezifisch schwere Kupferstein — frei den Raum 24. Im weiteren Verlauf des Prozesses steigt 35 von Schlacke — in die letzte Kammer, in der die Verdie Schmelze und erreicht schließlich die Unterkante arbeitung bis zur gewünschten Metallkonzentration der Trennwand 22 (Stadium 2). vorgenommen wird, übertritt.

Danach teilt sich die Schmelze und gelangt in die Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in

Räume 24 und 25. wobei die Schlacke im Raum 25 in den F i g. 2 und 3 wiedergegeben.

Ruhe bleibt und sich absetzen kann. Infolge ihrer 40 F i g. 2 gibt einen senkrechten Schnitt durch die

räumlichen Trennung von Raum 23 nimmt sie keine erfindungsgemäße Vorrichtung wieder, die einen

kupferhaltige Schmelze auf. Die Schlacke kann nun Schmelzzyklon als Einschmelzvorrichtung und eine aus

durch Zugabe von Pyrit entkupfert werden, wobei das drei Räumen gebildete Vorrichtung zur Wciterverarbei-

gebildete Kupfersulfid absinkt und sich mit der Haupt- tung der Schmelze aufweist,

menge des Kupfeisulfids vereinigt (Stadium 3). 45 F i g. 3 gibt einen senkrechten Schnitt durch die

Die nunmehr kupferfreie Schlacke wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wieder, die einen

Schlackenabflußöffnung 27 abgezogen (Stadium 4). Schmelzzyklon als Einschmelzvorrichtung und eine aus

Es beginnt das Verblasen des Kupfersteins zu metal- vier Räumen gebildete Vorrichtung zur Weiterverarbei-

Jischem Kupfer mittels sauerstoffhaltiger Gase. Der tung der Schmelze aufweist.

Prozeß wird so lange fortgesetzt, bis der gesamte 50 Fig. 2 zeigt einen Schmelzzyklon 11 mit praktisch Kupferstein im Raum 25 und der überwiegende Teil horizontaler Achse, in den über die Leitungen 12 und des Kupfersteins im Raum 24 zu metallischem Kupfer 13 die Erz-Luft-Suspension und Sekundärluft zugeumgesetzt ist. Eine eventuelle Überoxydation ist ohne führt werden. Gegebenenfalls kann der Erz-Luft-Belang, da das dabei entstehende und im metallischen Suspension auch Verschlackungsmittel zugesetzt wer-Kupfer gelöste Kupferoxid durch das ständig nach- 55 den. Die im Schmelzzyklon gebildete Schmelze gelangt laufende Kupfersulfid wieder zu metallischem Kupfer durch die Öffnung 9 zunächst in die Räume 23 und 24, reduziert wird (Stadium 5). in denen die Separation in Schlacke und Stein von-

Anschließend wird die Metallaustrittsöffnung 26 statten geht. Der mittels Trennwand 22 abgeteilte

geöffnet und das Metall abgezogen, bis Stein auszutre- Raum 25 dient der Befreiung der Schlacke von Kupfer

ten beginnt (Stadium 6). 60 und/oder Nickel. In einem dritten, ebenfalls durch

Unter der Trennwand 22 tritt jetzt frische Schlacke eine Trennwand 22 abgeteilten Raum 28 wird der

in den Raum 25 ein, bis sie nach Erreichen der Unter- Kupfer- und/oder Nickelstein mittels über die Lanze 29

kante der Trennwand 22 von Raum 23 sepanert wird zugeführten sauerstoffhaltigen Gasen zu metallischem

(Stadium T). Kupfer oder Nicke! verblasen. Der Abstich des Metalls

In diesem Moment beginnt der Verfahrensablauf von 65 erfolgt über die Metallaustrittsöffnung 26, der der

vorn. Schlacke über die SchlackenaMstrittsöffnung 27. Die

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren läuft im Raum 23 angeordnete, mit einem Fangrost verse-

aus dem Einschmelzgerät kontinuierlich ein Strom von hene Prellwand 21 scheidet Schmelztröpfchen, die vom

ails dem Schmelzzyklön Il austretenden Gas mitgeführt werdienj ab und bewerkstelligt die Ableitung der schwefeldioxidliäitigen Gase in eine Sammelleitung (nicht iiafgesteift),

F i g; 3 gibt eine AtisgesfäUurlg der effindlingsgemäßen Vorrichtung Wieder, bei der durch eine dritte Trennwand 22 ein zusätzlicher Behandlungsraum 31 geschaffen wird. Der Behandlungsraum 31 ermöglicht die Verschlackung von ausdemdavorliegendenRaum25 tventuell mitgeschleppten Eisenanteilen.so daß im letzten • Behandlungsraum 28 das Verblasen der Metallsulfide ohne jede Nebenreaktion durchgeführt werden kann. Bei der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, Wie in den F i g. 2 und 3 wiedergegeben, stehen die Räume der Anordnung zur Speicherung der Schmelze Und Weiterverarbeitung wie kommunizierende Röhren miteinander in Verbindung, wobei der flüssige Metallstein als Sperrflüssigkeit dient und somit den Übertritt Von Schlacke aus den Räumen 23 und 25 (entsprechend F i g. 2) bzw. 23. 25 und 31 (entsprechend F i g. 3) in den Raum 28 verhindert. Das heißt, in den Raum 28. in dem die Verblaserarbeit des Metallsteins geleistet wird, steigt nur flüssiger Metallstein, und zwar in einer Menge, die den spezifischen Gewichten von Schlacke und Stein entspricht.

Solange die im Gleichgewicht mit der Schlackenhöhe stehende Säule von Metallstem oder Metall einen metallostatischen Druck ausübt, der gleich dem Druck der Schlackensäule bis zur Schlackenaustrittsöffnung

27 ist, tritt an dieser Stelle Schlacke aus. Wird jedoch aus dem Raum 28 so viel Metall entnommen, daß der Druck der Stein-Metallsäule geringer Avird als der der Schlackensäule, so fällt das Niveau der Schlacke unter die Höhe dei Schlackenaustrittsöffnung 27. Es läuft keine Schlacke mehr ab, und aus dem Kupfersteinsumpf tritt Kupferstein in den Raum

28 über, bis das durch den metallostatischen Druck bedingte Gleichgewicht wiederhergestellt ist. Hierbei gelangt keine Schlacke in den Raum 28.

Im weiteren Prozeßverlauf ist der Schlackenablauf so lange unterbrochen, bis infolge des Druckes der Metall- Metallsulfidsäule im Raum 28 das Niveau der Schlacke unterhalb der Schlackenaustrittsöffnung 27 ist. Hierbei tritt eine Beeinflussung der Sedimentation von Kupferstein bzw. des Zulaufs von Kupferstein nicht ein.

Hi Die erfindungsgernäße Vorrichtung in bevorzugter ^ Ausgestaltung ermöglicht es. bei kontinuierlichem Zufluß von Schmelze die Schlacke kontinuierlich oder diskontinuierlich abzuziehen. Ebenso kann das Schwefeldioxid und das durch Verblasen entstandene flüssige Metall kontinuierlich oder diskontinuierlich entfernt werden. Damit ist eine optimale Anpassung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an die Erfordernisse der der Weiterverarbeitung dienenden Geräte möglich.

Eine andere Form ~aer Anpassung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an weiterverarbeitende Apparate ist dadurch gegeben, daß für die einzelnen Behandlungsräume, insbesondere für den Raum 28, geeignete Querschnitte und damit bestimmte Aufnahmevermögen für Metallstein, gebildetes Metall und gegebenenfalls Schwefeldioxid, vorgesehen werden. Die Pausen zwischen den einzelnen Verblasevorgängen und zwischen der Abgabe des gebildeten Metalls kann mithin praktisch beliebig kurz oder lang gewählt werden.

An Hand der nachfolgenden Beispiele werden das erfindungsgemäße Verfahren und die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.

Beispiel 1 (fnii Beziig auf F i g, 2)

Zur Verarbeitung gelangt ein Kupferköhzehtfaf mit der Zusammensetzung

30 Gewichtsprozent Gu
30 Gewichtsprozent Fe
34 Gewichtsprozent S
Rest Gangart.

4160 kg dieses Konzentrates werden mit 900 kg Kieselsäure vermischt und narh Trocknung auf eine Restfeuchte von etwa 1 ° ₀ stündlich in einer Suspension von 30ONm³ sauerstofThaltigem Gas (mit 70°'₀ Sauerstoff) über die Leitung 13 in Richtung einer Sekante dem Schmeiz/yklon 11 aufgegeben. Die Erz-Kieselsäure-Gas-Suspension tritt mit einer Geschwindigkeit von 20 m see und einer Temperatur von 200^C ein.

Über die Leitung 12 wird gleichzeitig sauerstoffhaltiges Gas (70° ₀ Sauerstoff) in einer Menge von 1250 Nm³ und mit einer Geschwindigkeit von 100 bis 150 m 'see in Richtung der Tangente eingeblasen. Die Temperatur der sauerstoffhaltigen Gase beträgt 350° C.

Im Schmelzzyklon 11 bildet sich eine aus 1.57 t Kupferstein (Cu₂S) und 2.75 t Schlacke mit etwa 58° ₀ FeO bestehende Schmelze. Außerdem entstehen 1385 Nm³ Gase, die etwa die Zusammensetzung 56° 0 SO₂. 35.8° ₀ N₂ und 8.2° ₀ O₂ aufweisen.

Die Schmelze tritt aus dem Schmelzzyklon 11 durch die Öffnung 9 mit einer Temperatur von etwa 1400'C aus und gelangt zunächst in die Räume 23, 24 und 25. Es tritt eine Separation in Schlacke mit einem Cu-Gehalt von 0.4° „ und Kupferstein ein. In Raum 25 werden stündlich 20 kg Pyrit (FeS₂) zugesetzt, wodurch der Kupfergehalt der Schlacke in Kupfersulfid, das sich mit dem Kupferstein vereinigt, umgesetzt wird.

Im Verlauf des Prozesses tritt über die Schlackenaustrittsöffnung 27 kontinuierlich Schlacke mit einer Temperatur von 1300Γ aus. Gleichzeitig gelang! Kupferstein in den Raum 28. in dem die Verblaserarbeit mit einem über Lanze 29 zugeführten Gas vorgenommen wird. Die Gasmenge beträgt 330 Nm³ und besteht aus 70° ₀ Sauerstoff und 30° '„ Schwefeldioxid Es entstehen insgesamt 309 Nm³ Schwefeldioxid, wovon 99 Nm³ aus dem über Lanze 29 zugeführten Ga: stammen. Bei der Verblaserarbeit werden stündlicr 1256 kg Kupfer gebildet, das eine Temperatur vor 1250° G aufweist und im Abstand von 15 Minuten übei die Metalläustriitsöffnung 26 abgezogen wird.

Beispiel 2 (mit Bezug auf F i g. 2)

Es wird ein Nickel-Kupfer-Konzentrat verarbeitet das die Zusammensetzung

5,5 »/₀ Ni
2,0% Cu
43,0 ⁰/₀ Fe
28,0 % S
21,5% Gangart
aufweist.

111 des genannten Konzentrates v/erden mit 22 Sand vermischt, auf eine Kornfeinheit von maxima 150 μ. aufgemahlen und in einer Menge von 5.1 t/h ii Form einer Suspension mit 350 Nm³ sauerstoffange reicherter Luft (70 ⁰I₀ O₂) einem Schmelzzyklon 11 übe die Leitung 13 in Richtung einer Sekante aufgegeber Die Suspension tritt mit einer Geschwindigkeit vo 20 m/sec und einer Temperatur von 200⁰C ein.

10

über die Leitung 12 wird gleichzeitig sauerstoff hai* tiges Gas (70⁰Z₀ O₂) in einer Menge von 14C0 Nm³ und ffiif einef Geschwindigkeit von 100 m/sec in Richtung einer Tangente eingeblasen. Die Temperatur der sauer* stoffhaltigen Gase beträgt 350° C.

Im Schmclzzyklon Ii bildet sich eine aus 4,1 t h Schlacke mit der Zusammensetzung 56°„ FeO. 20°„ SiO₂. 24° ₀ Gangart und 430 kg h Nickel-Kupferstein der Zusammensetzung 54° „ Ni, 20°,„ Cu. 26° ₀ S bestehende Schmelze. Im Schmelzzyklon 11 entstehen außerdem 2.1 t/h Schwefeldioxid, das in Form eines Gases in Mengen von 1380Nm³ mit 53.4% SO₂, 38°o N₂ und 8,6% O₂ entweicht.

Die Schmelze tritt mit einer Temperatur von 450°C ausdef Öffnung9desSchmeIz7yklons 11 aus und trennt sich in den Räumen 23. 24 und 25 in Schlacke mit einem Kupfer-Nickel-Gehalt von etwa 0,5° ₀ und Kupfer-Nickel-Stein. Durch Zusetzen von 30 kg h Pyrit in Raum 25 erfolgt die weitgehende Befreiung der Schlacke von Kupfer und Nickel, das sich mit der Hauptmenge des Kupfer-Nickel-Steins vereinigt. Die Schlacke tritt über die Schlackenaustrittsöffnung 27 kontinuierlich mit einer Temperatur von 1350" C aus, während der Kupfer-Nickel-Stein unte; der Trennwand 22 in den Raum 28 gelangt.

Die Umsetzung zu einer Kupfer-Nickel-Legierung gcGchieht dort durch Verblasen mit 103 Nm³ sauerstofThaitigem Gas (80°/₀O₂, 2O⁰Z₀SO₂). Dabei entstehen insgesamt 100 Nm³ SO₂, von dem 20 Nm³ über das Röstgas zugeführt worden war. Die gleichzeitig in Mengen von 318 kg/h gebildete Kupfer-Nickel-Legierung mit 73 °/₀ Nickel und 27 % Kutfer wird periodisch alle 30 Minuten mit einer Temperatur von 1400⁰C über die Metallaustritköffnung 26 abgezogen.

Beispiel 3 (mit Bezug auf F i g. 3)

Zur Gewinnung von Nicl'elmetall dient ein Nickel-Eisen-Silikat (Garnierit) mit der Zusammensetzung
5,5°/oNi
0,2⁰Zo Co
0,4% Cr
45,0% SiO₂
12,0⁰O Fe
25,0⁰Z₀MgO.

100 Teile des Erzes werden mit

24 Teilen Calciumsulfat

7 Teilen Calciumcarbonat und

25 Teilen Koks

vermischt und auf eine Feinheit von 90% unter 200 μ aufgemahlen.

Von der vorgenannten Mischung werden stündlich 6.5 t dem mit Öl vorgeheizten Schmelzzykion 11 in

ίο Form einer Suspension mit sauerstoff angereicherter Luft (70% O₂) über die Ltitung 13 in Richtung einer Sekante aufgegeben. Insgesamt werden dem Schmr'zzyklon 11 stündlich 2170 Sm³ sauerstoffhaltiger Gase zugeführt, deren Aufteilung über die Zufuhrleitung 12 und 13 im Verhältnis 1 : 4 erfolgt.

Aus der Zyklonöffnung 9 treten 4 t h Schlacke mit der Zusammensetzung 12% FeO. 48% SiO₂. 26% MgO und 14% CaO sowie 0.42 t Rohstein mit der Zusammensetzung 50% Ni - Co. 30% Fe ^- 20% S

so aus. Die Temperatur der Schmelze beträgt 1500" C. In den Räumen 23. 24 und 25 tritt eine Separation in Rohstein und Schlacke, die kontinuierlich über die Austrittsöffnung 27 mit einer Temperatur von 1450° C abläuft, ein.

Der unter der Trennwand 22 in den Raum 31 übertretende ilohstein wird mit 75 kg SiO₂ und mit über die Lanze 32 zugeführtem 100%igem Sauerstoff in Mengen von 133 Nm³ versetzt. Dabei entstehen 246 kg Eisensilikat mit 65% FeO und 35% SiO₂ sowie 308 kg

Nickelstein (Ni₃S,,) der Zusammensetzung 74% Ni und 26% S.

Das entstehende Eisensilikat wird über die SchJakkenaustrittsöffnung 33 abgezogen. Der Nickelstein gelangt unter dev Trennwand 22 hindurch in den Raum 28, in dem die Verblasearbeit mit praktisch 100%jgem Sauerstoff in Mengen von 58.3 Nm³ geleistet wird. Es entstehen 53,7 Nm³ SO₂, das mit 5 Nm³ nicht umgesetzten Sauerstoff zur Weiterverarbeitung abgeführt wird.

Die stündlich in einer Menge von 233 kg anfallende Nickellegierung, bestehend aus 97 % Ni und 3 % Kobalt sammelt sich im Herd des Raumes 28 und wird dort etwa alle 30 Minuten abgestochen. Die Temperatur der Nickellegierung im Herd liegt bei etwa 1550⁰C.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche;

1. Pyrometaliurgfscher Ofen zqr Behandlung kleintejJiger Erze oder Erzkonzentrate des Kupfers und/oder Nickels durch Einschmelzen, das gegebenenfalls unter Zusatz von Brennstoff und/oder unter gleichzeitiger Verflüchtigung von Erzkomponenten stattfinden und/oder mit einem teilweisen Abrösten des Erzes oder Erzkonzentrates verbunden sein kann, sowie durch Sammeln und Weiterverarbeitung der Schmelze mit einem Einschmelz- ■: teil und einem dem Einschmelzteil am nächsten gelegenen Raum zur Speicherung der Schmelze, gekennzeichnet durch mindestens einen an sich bekannten, durch eine praktisch senkrechte, oberhalb des Radspiegels angebrachte, bis in Bodennähe reichende Trennwand (22) gebildeten und kommunizierenden weiteren Raum (25), in dem das Entfernen der Schlacke sowie die Weiterverarbeitung der metallsulfidhaltigen Schmelze durchgeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch eine aus drei Räumen (23. 25. 28) bestehende Vorrichtung zur Weiterverarbeitung der aus der Einschmelzvoirichtung austretenden Schmelze, bei der in dem der Einschmelzvorrichtung (11) am nächsten gelegenen Rau.n (23) die gravimetrische Trennung in metallarme Schlacke und Metallstein, im zweiten Raum (25) die Abscheidung geringer in der Schlacke enthaltener Metallresie s· .vie der Schlackenentzug über die Schlackenaustrittsöffnung (27) und im dritten Raum (28) durch Zufuhr sauerstoffhaltiger Gase über die Lanze (29) die Verarbeitung des Metallsteins zu Metall erfolgen.

3. Vorrichtung nach Anspruch !.gekennzeichnet durch eine aus vier Räumen (2.3. 25, 31, 28) bestehende Vorrichtung zur Weiterverarbeitung der aus der Einschmelzvorrichtung (11) austretenden Schmelze, bei der in dem der Einschmelzvorrichtung (11) am nächsten gelegenen Raum (23) die gravimetrische Trennung in metallarme Schlacke und Metalktein. im zweiten Raum (25) die Abscheidung geringer in der Schlacke enthaltener Metallreste sowie der Schlackenentzug über die Schlackenaustrittsöffnung (27), im dritten Raum (31) die Verschlackung restlicher Fremdmetalle sowie die Entfernung der gebildeten Schlacke über eine weitere Schlackenaustrittsöffnung (33) und im vielten Raum (28) durch Zufuhr sauerstoffhaltiger Gase über die Lanze (29) die Verarbeitung des Metallsteins 711 Metall erfolgen.

4. Vorrichtung nach Anspruch i. 2 oder 3 gekennzeichnet durch einen Schmelzzyklon (11) als Einschmelzvorrichtung.

5. Verfahren zur pyrometaJlurgischen Behandlung kteinteiligcf Erze oder Erzkonzcntrate des Kupfers und/oder Nickels unter Anwendung des pyronietällurgischen Ofens gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Erzen öder Erzkonzentralen erschmolzene sulfidhaltige Schmelze gespeichert und beruhigt wird, claß die Schmelze unter einer Trennwand in einen kommunizierend verbundenen Räum geleitet, von Schlacke befreit und mit sauerstoffhaltigem Gas auf die erwünschte Metallkonzentration verblasen Wird,

6. Verirren nach Anspruch 5, dadurch gekenn*

zeichnet, daß dw Einschmelzen unter Verwendung von sauerstaffhaltigen Gasen vorgenommen wird,

7, Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschmelzen in einem Schmelzzyklon vorgenommen wird,

8, Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete sauerstoffhaltige Gas im wesentlichen aus Sauerstoff und Schwefeldioxid besteht,

9, Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindesten"; ein Teil der durch Wärmeaustauscher gewonnenen Reaktionswärme in den Einschmelzprozeß zurückgeführt wird.

10, Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterverarbeitung der metallsulfidhaltigen Schmelze durch Aufblasen von sauerstoffhaltigen Gasen vorgenommen wird.

11, Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterverarbeitung der metallsulfidhaltigen Schmelze durch Aufblasen von sauerstoff haltigen Gasen vorgenommen wird, die im wesentlichen aus Sauerstoff und Schwefeldioxid bestehen.