DE1922599C3 - Verfahren zum Gewinnen von Kupfer - Google Patents

Description

blasen, um flüssiges Kupfer zu bilden, so daß das

65 Kupfer mit Sauerstoff gesättigt wird und mindestens eine der Verunreinigungen Blei, Selen, Schwefel,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung Tellur und Zinn oxidationsverflüchtigt wird, und das von Kupfer aus nickelhaltigem Kupferstein mit flüssige Kupfer wird sodann in einer für Kupfer(I)-

■ftäA reduzierenden Atmosphäre behandelt, um trierung der anwesenden Edelmetalle und der Verben Sauerstoffgehalt auf weniger als 0,1 % zu amtänigungen sicherzustellen. Ib vorteilhafter Weise lenken. wird das Kopfer-Nkkel-Verhältnis im kupferhaltigen

Bei dem Verfahren der Erfindung sind dabei fol· Material auf einen Wert von mehr als ID: 1 eingestellt, gende Sdmtte vorgesehen: Herstellung eines turbu- 5 da bei Verhältnissen von Kupfer zu Nickel von mehrals lenten Bads, welches Kupfersulfid enthält und ein ungefähr 10:1 Arsen zusätzlich zu Wismut, Blei, Zinn Kupfer/Niickel-Verhaltms von mehr als 10:1 auf- und Zink von sowohl der Sulfidphase als auch der weist, Aufrechterhaltung eines turbulenten Zustands Metallphase verdampft werden kann und die Konzenim Bad ohne Bildung einer Metallphase, um mehr als irierung der Edelmetalle in der unmischbaren Metäfl-50% der Verunreinigungen Wismut, Blei, Zinn w phase beträchtlich wirksamer ist. Weiterhin wird bei ünd/oder Zink zu verdampfen, oberflächliches Be- Kupfer/Nickel-Verhällnissen von mehr als 10:1 blasen des turbulenten Bads mit einem freien Sauer- Arsen viel leichter oxidiert und aus dem flüssicen stoif enthaltenden Gas, um einen kontrollierten kleine- Kupferbad verdampft Somit ergibt die Regelung des ren Anteil des Kupfersulfids in eine unmischbare Me- Kupfer/Nkkel-VerhäUnüses auf solche Werte eine tallphase umzuwandeln, in der mindestens eines der 15 wirksamere Arsenbeseitigung und eine wirksamere Elemente Antimon, Arsen, Wismut, Blei, Zinn und Konzentrierung der Edelmetalle in der unmischbaren den Edelmetallen konzentriert wird, Abtrennung der Metallphase. Wenn Suifidminerafkonzentrate oder unmischbaren Metallphase, Oberflächenblasen des metallurgische Rohstoffe derselben, welche ein Kupturbulenten überstehenden Bads aus Kupfersulfid mit fer/Nickel-Verhältnis von weniger als ungefähr 10: 1 einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas, um das 20 aufweisen, behandelt werden, dann kann das Material Kupfersulfid in flüssiges Kupfer umzuwandeln, das so behandelt werden, daß ein schwefelarmer Stein flüssige Kupfer weitgehend mit Sauerstoff zu sättigen gebildet wird, das bedeutet eine Schwefelmenge, die und mindestens eine der Verunreinigungen Blei, Selen, unzureichend ist, um bei einer Verbindung mit dem Schwefel, Tellur und Zinn zu oxydieren und zu ver- gesamten Nickel und dem Kupfer Sulfide "zu bilden, dampfen, und anschließende Behandlung des flüssigen 25 Der Stein mit geregeltem Schwefelgehalt kann dann Kupfers mit einer für Kupfer(IVoxyd reduzierenden langsam abgekühlt werden, um eine verfestigte Masse Atmosphäre, um den Sauerstoffgehalt auf weniger als aus drei leicht trennbaren Phasen herzustellen, und ungefähr 0,1°;, zu senken. zwar eine edelmetallhaltige magnetische Fraktion,

Einzelne Teile des Verfahrens gemäß der vorliegen- welche ungefähr 5 bis 15°'_o der verfestigten Masse ausden Erfindung sind bereits bekannt. So wird z. B. in 30 macht, eine Nickelsulfidfraktion mit niedrigem Kup- »Erzmetall«, 1966, S. 613, ein Verfahren beschrieben, fergehalt und eine KupfersulliJfi.iktion mit einem bei welchem Kupferstein mit Sauerstoff von oben ver- solchen Nickelgehalt, daß das Kupfer Nickel-Verblasen wird. Ferner ist es z. B. aus V. T a f e 1, »Lehr- hältnis größer als ungefähr 10:1, beispielsweise 15:1. buch der Metallhüttenkunde«, 2. Auflage, Bd. 1,S. 401, ist. Dieses Verfahren zur Abtrennung von Nickelbekannt, beim Kupferkonverterbetneb einen kleineren 35 sulfid aus Kupfersulfid t in den kanadKchen Patenten Anteil des Kupfersulfids in eine unmischbare Metall- 4 52 861 und 4 52 862 beschrieben. Die edelmetallphase umzuwandeln, die Verunreinigungen, wie Arsen, haltige magnetische Fraktion wird in vorteilhafter Antimon oder Wismut, enthält und das verbleibende Weise geschmolzen, mit einem freien Sauerstoff cnt-Kupfersulfid auf Kupfer zu verblasen und dieses an- haltenden Gas behandelt, um den Si'nvefelgehalt auf schließend zu reduzieren. 40 zwischen ungefähr 0,5 und 4 '„ und den Eisengehalt

Nachdem aber der vorliegenden Erfindung die Auf- auf weniger ils ungefähr 3°,, abzusenken, durch gäbe zugrunde liegt, die pyrometallurgische Her- drastisches Abschrecken granuliert, um den vcrbleistellung von Kupfer hoher Qualität aus kupferhaltigen benden Schwefel durch die gesamten Granalien Materialien bei gesonderter gleichzeitiger Gewinnung gleichmäßig zu ve.teilen, und dann mit Kohlenmonvon Edelmetallen zu ermöglichen und ferner hochreines 45 oxid bei erhöhtem Druck, vorteil hafterweise unterhalb Kupfer aus Nickel enthaltendem Kupfersulfid her- ungefähr 100 Atmosphären, behandelt, um im wc>entzustellen, haben diese Veröffentlichungen, die mehr liehen das gesamte Nickel als Nickelcarbonyl abzu- oder weniger bekannte und übliche Arbeitsweisen be- trennen, wie es in der britischen Patentschrift 10 67 63s schreiben, mit dem Gegenstand der vorliegenden An- beschrieben ist, wobei ein RücVstand zurückbleibt, meldung nur eine geringe Beziehung. 50 der Kupfer, Schwefel und die Edelmetalle enthält, dei

Kupferstein oder Kupfersulfidkonzentrate, die be- durch Auslaugen behandelt werden kann, um Kupfer trächtliche Mengen Eisen, Nickel, Kobalt, Blei, Wis- Schwefel und andere Verunreinigungen \on den IaIlI mut. Zinn, Arsen, Antimon, Selen, Tellur, Zink und metallen abzutrennen. Vorteilhafterweise ist dci die Edelmetalle enthalten, können durch das vorliegen- Schwefelunterschuß des Steins gering und wird se de Verfahren behandelt werden. Kupferhaitiger Schrott, 55 kontrolliert, daß bei einem langsamen Abkühlen mn dem für eine Vereinigung mit dem gesamten Kupfer- eine Nickelsulfidphase, welche die Edelmetalle ent gehalt ausreichend Schwefel zugesetzt worden ist, kann hält, und eine Kupfersulfidphase gebildet werden ebenfalls gemäß der Erfindung behandelt werden. Es Beispielsweise wird der Schwefelmangcl so kontrolliert wird darauf hingewiesen, daß der Ausdruck »Edelme- daß weniger als ungefähr 2% metallische Stoffe, bei talle«, wie er hier verwendet wird, sich auf Metalle 60 spielsweise ungefähr 0,5 bis 1 "_u metallische Stoffe der Platingruppe und auf Gold bezieht. Wenn das Be- gebildet werden. Die Nickelsulfidphase wird dann ii schickungsmaterial beträchtliche Mengen Eisen als einer ähnlichen Weise behandelt, wie es bei der Edel Eisensulfid enthält, dann wird das Eisen zunächst metalle enthaltenden magnetischen Fraktion beschrie zu Eisenoxyd oxydiert, welches entfernt wird. Der ben ist, um die Edelmetalle zu konzentrieren um Nickelgehalt des Sulfidbeschickungsmaterials muß 65 Nickelcarbonyl herzustellen. Wenn der langsam abge kontrolliert werden, so daß das Kupfer-Nickd-Ver- kühlte Stein untergeordnete Mengen Edelmetalle ent hältnis größer als ungefähr 7 : 3 ist, um die Bildung der hält, dann kann die Nickelsulfidfraktion in vorteil unmischbaren flüssigen Metallphase für die Konzen- hafter Weise zu Nickelmetall verblasen werden, wi

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es in der kanadischen Patentschrift 6 $5 210 beschrieben ist. Die Kupfersulfidfraktion mit einem Kupfer/ Nickel-Verhältnis von mehr als ungefähr 10:1 kann gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt werden, • Ein vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung j<yt die Aufrechterhaltung ones turbulenten Kupfersulfidbads, währenddessen die Bildung einer Metallphase vermieden wird, um die Verflüchtigung von Verunreinigungen aus dem flüssigen Knpfersulfid maximal zu gestalten. Obwohl einige der Verunreinigungen als Sulfide bei den herkömmlichen Schmelz- und Umwandlungstemperaturen flüchtig sind, sollte das Bad auf eine Temperatur oberhalb 1300"C, vorteilhafterweise auf Temperatur von mehr als ungefähr Kontakt vorgesehen ist. Dk Abwesenheit von untergetauchten Blasrohren in solchen Konvertern erlaubt, es naß sie bei höheren Temperaturen betrieben werden können die bei den Staadardkonvertern der Nichteisenindustrie unerreichbar waren. Wenn das Sulfidbad ein armer Stein ist, dann können einige der Verunreinigungen während der Oxydation und Schlackenbildung von Ssen verflüchtigt werden. Wenn jedoch das Sulfidbad ein reicher Stein ist, dann werden Verunreinigun- ~ Arsen, Wismut, Blei, Zinn und Zink, in dadurch verflüchtigt, daß das 1 einem turbulenten Zustand zwar entweder durch pneumatische Mittel, und auch ohne Bildung einer Metallphase durch Aufrechterhaltung von hohen

das Ausmaß der Verdampfung der Verunreinigungen zu erhöhen. Die in Tabelle I gezeigten Resultate, die durch Oberflächenblasen von Kupferstein mit Luft bei Temperaturen von 1200° C und 1340"C und mit Stickstoff mit einem Gehalt von weniger als ungefähr l°_/o Sauerstoff bei 1500⁰C während einer Stunde erhalten wurden, bestätigen, daß höhere Temperaturen wirksamer bei der Abdampfung von Verunreinigungen, wie z. B. Wismut und Blei, aus dem Stein sind. Bei diesem Vergleich muß auch der Gewichtsverlust des behandelten Steins berücksichtigt werden. Die Wirksamkeit von höheren Schmelz- und Umwandlungstemperaturen wird durch die Resultate der Tabelle Il bestätigt, aus welchen leicht ersichtlich ist, daß Oberflächenblasen mit Luft bei höheren Temperaturen eine bemerkenswerte Abnahme der Konzentration der Verunreinigungen, welche gewöhnlich in der Schmelzebeschickung anwesend sind, ergibt. Während dieser Phase der Behandlung ist es wichtig, die Bildung einer Metallphase zu vermeiden, da eine solche Phase dazu neigt, bevorzugt die Verunreinigungen aufzulösen, welche Auflösung scharf die Wirksamkeit bei der Verflüchtigung der Verunreinigungen herabsetzt. Vorteilhafterweise wird dieser Teil des Verfahrens in einem von oben beblasenen Drehkonverter, beispielsweise einem Kaldo-Konverter, ausgeführt, der mit einem Brenner ausgerüstet ist, welcher Brenner eine größere Flexibilität beim Betrieb ergibt, indem eine Gisatmosphäre mit einem optimalen Oxydationspotential, eine unabhängige Kontrolle der Badtemperatur und eine unabhängige mechanische Erzeugung eines turbulenten Bads für einen guten Gas-Flüssigkeit-Feststoff- Beispielsweise ergab ein Oberflächenblasen eines teilweise umgewandelten Steins bei 1340° C mit Stickstoff,

welcher weniger als ungefähr 1 Volumprozent Sauerstoff enthielt, eine Verringerung der Blei-, Arsen- und Wismutgehalte, wie es in Tabelle III zu sehen ist. Die P.esultaie der Tabelle III bestätigen auch, daß bessere Resultate erhalten werden, indem Verunreinigungen

a₅ aus dem Stein bei einer Temperatur oberhalb 1400 C verflüchtigt werden. Bei dem oberhalb 1500X ausgeführten Test wurde ein Oberflächenblasen mit Luft während der ersten 10 Minuten, dann ein Oberflächenblasen mit Stickstoff, der weniger als ungefähr 1 Vo- lumprozent Sauerstoff enthielt, während der restlichen Zeit des Tests verwendet. Es ist aus den Resultaten in Tabelle III leicht ersichtlich, daß Temperaturen von oberhalb 1400⁰C die Erhöhung der Geschwindigkeit und das Ausmaß der Beseitigung der Verunreinigung aus der Steinphase bewirken. Das letztere Merkmal wird in vorteilhafter Weise in einem von oben beblasenen Konverter ausgeführt, wobei der Brenner so betätigt wird, daß sowohl eine hohe Badtemperatur als auch eine im wesentlichen gegenüber Kupfersulfid neutrale Atmosphäre gebildet wird, d. h., daß das Kupfersulfid weder oxydiert noch reduziert wird. In vorteilhafter Weise wird die Atmosphäre oberhalb des Sulfidbades so eingeregelt, daß sie ein Oxydations-Reduktions-Potential entsprechend einem Wert zwi- sehen ungefähr 10"¹ und 10"* für das Verhältnis (CO)(SO₂)¹¹HCO₂)-' besitzt, worin die Werte für CO, SO₁ und CO₂ die entsprechenden Partialdrücke bedeuten.

Tabelle I

Temperatur °C

%Cu % Fe

Beschickung Nach 1 Stunde Beschickung Nach 1 Stunde Beschickung Nach 1 Stunde

n. a. = nicht analysiert.

1500	48	25	20,5	0,05	0,115
1500	n. a.	n. a.	21,5	0,026	0,058
1340	42	25,9	28	0,11	0,13
1340	53,5	24	19,5	0,07	0,11
1200	41,9	26	28,3	0,11	0,13
1200	57,4	23,7	14,7	0,11	0,14

Tabelle!!

Temperatur °C % Cu % Se % Fe % As % Bi % Pb

Beschickung*
Blister

Beschickung*
Blister

Der Rest enthält kleine Mengen Eisen, Schwefel und Sauerstoff, n. a. = nicht analysiert. * enthielt ungefähr 26% Schwefel.

1340	42	0,1	28,5	0,11	0,11	0,13
1340	Rest	0,003	n. a.	0,03	0,044	0,002
1200	41,9	0,104	28,3	0,11	0,11	0,13
1200	Rest	0,02	n. a.	0,07	0,18	0,006

Tabelle 111

Temperatur % Fe ⁰C % As

Teilweise konzentrierter Stein
Nach V2 Stunde Blasen
Nach 1 Stunde Blasen
Nach 2 Stunden Blasen
Beschickung
Nach V« Stunde Blasen
Nach 1 Stunde Blasen
Nach I¹I₂ Stunden Blasen
Nach 2 Stunden Blasen
Verfestigte Probe

1340	19	0,092	0,012	0,05
1340	18	0,083	0,013	0,03
1340	15	0,064	0,012	<0,01
1340	10	0,054	0,011	<0,01
1500	20,5	0,096	0,09	0,075
1500	21,5	0,072	0,05	0,035
1500	21,5	0,058	0,04	0,026
1500	21,0	0,054	0,035	<0,01
1500	20,5	0,053	0,031	<0,01
	17,5	0,048	0,027	<0,01

Nachdem die kupferhaltige Sulfidbeschickung geschmolzen worden ist, das anwesende Eisen durch Blasen oxydiert und beseitigt und beträchtliche Mengen Verunreinigungen, wie z. B. Arsen Wismut, B e1. Zinn und Zink? verdampft worden s.nd wird das türbulente Sulfidbad mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas, wie z. B. Luft, Sauerstoff angereicherte Luft oder handelsüblichem Sauerstoff oberflächen-blasen um einen kontrollierten Anteil des SeHMbjdsm eine

Edelmetalle und eine Konzentrierung

der aaSEeaden Ansammlung.™ ^Verunmn.gungen und Edelmetallen in der unmischbaren geschrnolken Metaüphase besteht. Da mehr als »/."»»- destens einer der Verunreinigungen Arsen, wismui. Blei, Zinn und Zink durch Verflüchtigung aus der Sulfidphase abgetrennt werden, kann «f ·*"£* Mengeder unmiscbbaren Metanphasegebildet werden, und letztere kann abgestochen werden, um verweibende Verunreinigungen zu entfernen, und deshalb ist die letztere Stufe wirtschaftlich vorteilhaft.

Um die Wirksamkeit einer Metallphase bei der Konzentrierung von Verunreinigungen zu bestätigen,

wurde ein Versuch, dessen Resultate in Tabelle IV gezeigt sind, mit einem Kupferstein ausgeführt, der mit Luft bei 1340⁰C oberflächengeblasen wurde, um eine Metallphase, die ungefähr 10 Gewichtsprozent ausmachte, aus der Steinphase herzustellen. Die Re-

sultate in Tabelle IV zeigen, daß die Konzentrationen der Verunreinigungen in der Metallphase mindestens fünfmal und sogar zehnmal so groß oder noch größei als die der Steinphase sind. Aus Tabelle IV geht auch hervor, daß Antimon, welches durch Verflüchtigung

aus der Sulfidphase oder durch anschließende Oxydation und Verflüchtigung aus der Metallphase be sonders schwierig zu beseitigen ist, in der Metallpha» hochkonzentriert und angesammelt ist. Somit könnet beträchtliche Mengen Antimon an dieser Stelle de

Verfahrens beseitigt werden, ohne daß spezielle Ver schlackungstechniken bei späteren Verfahrensstufei verwendet werden müssen. Ein starkes Rühren de Sulfidbads ist, um einen wirksamen Flüssigkeit Flüssigkeit-Zwischenphasenkontakt und ein daraa

resultierendes »Waschen« der Sulfidphase durch di Metallphase sicherzustellen, zu diesem Punkt wichtig um die Edelmetalle und andere Verunreinigungen ν der Metallphase zu sammeln. Das Metall wird dam

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in einen flüssigen »Boden« absitzen gelassen und zur Behandlung, beispielsweise zum Gießen in Anoden, entnommen und elektrolytisch behandelt, um das Kupfer und die Edelmetalle zu gewinnen.

ίο

Tabelle IV

Phase

% As % Sb % Bi

Stein

Metall
^Meta"

0,02

0 02 0.2

0 03 0,15

Es wurde gefunden, daß die Merkmale der Verfluchtigung von Verunreinigungen aus der Sulfid

phaseundderKonzentrierung der Edelmetalle und der Verunreinigungen von den Kupfer-Sel-Wrhäi nissen im Sulfidmau-rial. das behandelt wird unah hängig sind und daß für die größte Wirksamkeit der beiden Merkmale das Kupfer-Nickel-VerhälSs !röter als 10:1 sein sollte. Die Anmelderin wiH sch _Zwa nicht auf eine besondere Theorie festlegen, aber e wird angenommen, daß die Erhöhung der Meneen de! Nickels in der Sulfidphase die chemifchen TkSten der Edelmetalle und Verunreinigungen in der SuE phase verringern. Welche Erklärung für die abt aghchen Effekte von übermäßigen Nickelmengen in dir Sulfidphase auch immer gelten mag, Tests haben gezeigt, daP es vorteilhaft ist, das Kupfer-Nickel-vS hä tnis auf einen Wert von mehr als ungefähr 10 · 1 _zu halten. So wurde ein Kupferstein, der 42% Kupfer 28.5·; E.sen. 25,9"_O Schwefel, 0,11 % Arsen und im übrigen >m wesentlichen Siliciumdioxyd enthielt, mit Luft be! einer Temperatur von 1340* C eine Stunde lang oberflächengeblasen, um den Schwefe.seha t au? 24",, den Eisengehalt auf 19,5°„ und den Arsen«- halt auf 0,035"., _7U senken. In ähnlicher Weise wurde ein Stein, der 29,4°_o Kupfer, 13,9- Nickel, 27 6" Eisen, 26°„ Schwefel, 0,103°_o Arsen und im übrigen im wesentlichen Siliciumdioxyd enthielt, mit Luft bei einer Temperatur von 1340^cC ungefähr 100 Minuten lang oberflächengeblasen, um den Eisengehalt auf

ϊώίϊSSÄ-^-.tu Die Resultate in Tabelle V bestätigen die Wichtig keit der Kontrollierung des Kupfer-Nickel-Verhält nisses, so daß ein Wert von mehr als ungefähr 10· 1 vorliegt.

Das teilweise gereinigte Kupfersulfid, das im Konverter, beispielsweise einem Kaldo- oder L-D-Konverter zurückbleibt, wird mit Hilfe von pneumatischen oder mechanischen Mitteln im Zustand der Turbulenz gehalten, wenn das Blasen an der Oberseite mit einem ίο freien Sauerstoff enthaltenden Gas, wie z. B. Luft, mit handelsüblichem Sauerstoff oder mit mit Sauerstoff angereicherter Luft wieder aufgenommen wird. Das Oberflachenblasen wird fortgesetzt, um das teilsveise gereinigte kupfersulfid in Kupfer umzuwandeln und is um das Kupfer weitgehend mit Kupfer(l)-oxyd, beispielswe.se mit einem Sauerstoffgehalt zwischen ungefähr 0 5 und 1,5%, zu sättigen. Während dieser Stufe des B asens wird die Oberfläche der turbulenten Flüssigkeit ziemlich weitgehend von Schlacke freigehalten, »ο um einen wirksamen Gas-Flüssigkeits-Kontakt sicherd wird auf eine Temperatur zwir,K„„ """„"— ^C gelten. Die Einführung der

obengenannten Mengen Sauerstoff bewirkt eine Oxydat.on der Verunreinigungen, die im flüssigen Kupfcrals un,^rUf^C-h ''S; ^{Und eine} Reinigung von mehr OxvH f ΐ,⁵⁰ ° ^{VOn minde}stens einem flüchtigen Oxyd von Elementen, wie Arsen, Blei, Selen, Tellur und Zinn. In vorteilhafter Weise wird die Oxydation '""ng der Verunreinigungen bei Tempe-1300 C ausgeführt, um eine raschere <:irh_Pr„"7~u~'*^^{e Bese}'tigung der Verunreinigungen off Ξ?' ^Dt^{r im Ku}P^ferbad enthaltende SauV eeJnl iVT^{h eine} mitgehende Oxydation des 3S SrteTlhTfr ^eiS'? ^{Bad Die} Nickelabtrennung wird vorte. hafterwe.se te niedrigeren Temperaturen, wie

Temner?η"ΐ· ^C' ^ausg^eführt, da bei höheren S Z^Pwar kZ * ^N'^cke'^abtrennung weniger wirksam einer T,m N'ckelgehalt ohne Flußmittel bei

einer temperatur von ungefähr 1100⁰C auf unterO 5°/

VeS^{1 Werden}' ^{aber der} N-kelgehalfkann durch Venvendung eines sauren Flußmittels, wie z. B. SiIi-

gesenkt werden. Wenn ein

wurde, wenn kein Nickel anwesend war, während im zweiten Versuch mit einem Kupfer-Nickel-Verhältnis von 2,1: 1 der Anteü des Arsens im Stein um weniger als ungefähr 15% verringert wurde. Zusätzlich S Verringerung,der Wirksamkeit der Arsenverdampfung ΓΓς^ Z ^T™ öbennäßige Nickelmengef Z ^S,irⁿ1?!*^dieWirksamk«t der Konzentrierung d» Edetaetaile m der unndschbaren Metallphase. Bei ^{anf unseIähr 0}-^r-

solchen Reinigung wird das kupfer-Vortalh^f,; ^In. ^eine geeignete Form vergossen.

haS R₃H ^ei,^Sl^W1IL^d. ^ 8^erei«gte flüssige kupfer-

das Bad auf einer gehalten, so

der gesamt«! Edelmetalle in der Metall-%Pd

^ MerkVerfahrens, und es wird

•\

11 12

in vorteilhafter Weise durch eine mechanisch hervor- mauerung der Konverterwand. Der Konverter ist mit gerufene Rührung eines Drehkonverters der Kaldo- einer Lanze ausgerüstet, um freien Sauerstoff enthal-Type erzielt, weil dieser eine Rührung unabhängig tendes Gas der Oberfläche des turbulenten Bads zuzuvon irgendeiner anderen Funktion ergibt. Zwar wird führen. Er ist weiterhin mit einem Brenner ausgedas mechanisch hervorgerufene Rühren eines Dreh- 5 rüstet, um Wärme dem turbulenten Bad zuzuführen konverters bevorzugt, aber die Turbulenz kann auch und um die darüberliegende Atmosphäre zu kontroldurch pneumatische oder elektromagnetische Mittel Heren. Die Brennergase dienen der zusätzlichen Funkhervorgerufen werden. Die Wirksamkeit der Ver- tion eines kontinuierlichen Fließens über die Oberflüchtigung von Verunreinigungen aus dem Stein fläche des turbulenten Bades, wodurch restliche wird durch ein turbulentes Bad stark erhöht, da die io Gase weggespült und die Partialdrücke der Turbulenz fortlaufend frische Oberflächen erzeugt, flüchtigen Verunreinigungen verringert werden, von denen eine Verflüchtigung stattfinden kann. Die wodurch die Abdampfungswirkung erhöht Verwendung eines Drehkonverters während des Kon- wird.

vertierungsvorgangs ist vorteilhaft, da dieser das Auf- Das Blasen von der Oberseite, indem ein direkter treten von lokalisierten Bereichen mit niedrigerer 15 Strom eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases auf Temperatur vermeidet, wo Magnetit und andere An- die Oberfläche des gerührten Bads gerichtet wird, Sammlungen sich aufbauen können und unter Um- ist ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden ständen die Kapazität des Konverters verringern. Erfindung. Wenn ein freien Sauerstoff enthaltendes Weiterhin ergibt die durch einen Drehkonverter her- Gas auf die Oberfläche eines geschmolzenen kupfervorgerufene Turbulenz eine rasche Annäherung an 20 haltigen Sulfidbads geführt wird, dann wird flüssiges Gleichgewichtsbedingungen durch eine rasche Ab- Kupfer in der Nachbarschaft des Auftreffens des freien nähme des Konzentrationsgradienten, und somit wird Sauerstoff enthaltenden Gases erzeugt, und durch z. B. das Problem der Schlackebildung verringert. Die Schwerkraft steigt es durch die geschmolzene Sulfidmechanisch durch einen Drehkonverter hervorge- phase hinab, wodurch ein sogar noch größerer Flüssigrufene Turbulenz ergibt auch einen vorzüglichen 25 keit-Flüssigkeit-Kontakt zwischen der flüssigen SuI-Flüssigkeit/Flüssigkeit-Kontakt zwischen der un- fidphase und dem flüssigen Kupfer erzeugt wird, um reinen Kupfersulfidphase und dem kontrollierten weiter die Wirksamkeit der Konzentrierung der Ver-Metallteil, was stark die Menge und die Geschwindig- unreinigungen in flüssigem Kupferbad zu erhöhen, keit der Konzentrierung von Verunreinigungen in dem Es wird weiter darauf hingewiesen, daß das Oberkontrollierten Metallteil erhöht. Der hochwirksame 30 flächenblasen die Verwendung von handelsüblichem Gas/Flüssigkeit-Kontakt, der bei der Durchführung Sauerstoff oder von mit Sauerstoff angereicherter Luft des Verfahrens in einem von der Oberseite beblasenen während des Konvertierungsvorgangs erlaubt, wo-Konverter realisiert wird, ergibt eine bessere Kontrolle durch die Abgase reich an Schwefeldioxyd sind, was der Produktion und des eingeregelten Metallteils, der die Schwefelgewinnung erleichtert. Das Oberflächen-Konvertierung des teilweise gereinigten Kupfersulfids 35 blasen ist auch durch eine hohe Sauerstoffaktivität aus- und der anschließenden Oxidation der verbleibenden gezeichnet, welche in Kombination mit einer unab-Verunreinigungen im kupferhaltigen Bad. Ein Dreh- hängigen Rührung durch mechanische Mittel und konverter erlaubt die gewünschte Temperaturregelung einer unabhängigen Temperaturkontrolle Verfahren einschließlich eines ausreichenden Wärmeaustausches ergibt, die auf eine genaue Regulierung der Verfahrenszwischen dem flüssigen Bad und der feuerfesten Aus- 4° variablen ansprechen.

Claims (5)

1. gbem Kupfer/Nidee|-¥eri»ltnis von njghr als 10:1 Patentansprüche: durch OberflächenMasen eines Schmelzbades mit

   Sauerstoff und Abtrennung einer unraischbarea Me-

   J. Viaiahren zur Gewinnung von Kupfer aus tallphase unter Verflüchtigung einer oder mehrerer niekelh^ögem Kupferstein mit einem Kupfer/ 5 der Verunreinigungen Wismut, Blei, Zinn, Zink und INickd-Verhältnis von mehr als 10:1 durch Ober- Arsen aus dem Bad.

   fiächenblasen eines Schmekb&des mit Sauerstoff Die Herstellung von raffiniertem Kupfer aus

   iund Abtrennung einer unmischbaren Metallphase kupferhaltigen sulfidischen Materialien erfordert eine unter Verflüchtigung einer oder mehrerer der Ver- Anzalil von komplexen Behandlungen, die einen hohen tinreinigungen Wismut, Blei, Zinn, Zink und io Kapitaleinsatz nötig machen. Der Hauptteil des in Arsen auf djm Bafi, g»könnz«if feflet der Welt produzierten reinen Kupfers wird durch d u rcIi die Kombination folgender Verfahrens- - Schmelzen von Kupfersulfiden in Flamm- oder elekstufen in einem einzigen von Oben beoiasenen trischen Öfen produziert, wobei der resultierende Drehkonverter, z. B Kaldo-Konverter: Ein tür- Stein in von der Seite beblasenen Peirce-Smith-Konbulentes Bad wird durditliQirenbdeinjgFTempe- 15 vertern in Blister-Kupfer umgewandelt wird, das rator von mehr als 13G0°C gebildet, Wäime wird ^Blister-Kupfer durch einfache Redoxoperationen in durch die Turbulenz gleichförmig durch das Bad einem Anodenofen teilweise raffiniert wird, das Ofenhindurch zugeführt, und das Bad wird mit einer im produkt in Metallanoden gegossen wird, die Anoden wesentlichen neutralen Atmosphäre oberhalb des einer Elektrolyse für eine Endraffinierung unterworfen Bades aufrechterhalten, so daß eine Verflüchtigung ao werden, die Kathoden geschmolzen und das Kupfer von mehr als 50% der Verunreinigungen Wismut, in Formen für den Markt gegossen wird. Eine Feuer-Blei, Zinn, Zink und Arsen bewirkt wird, ohne daß raffination von Blister-Kupfer wird ebenfalls angeeine Bildung einer Metallphase erfolgt, das turbu- wendet, bei welchem Verfahren eine Verlängerung der lente Bad wird sodann mit einem freien Sauerstoff Anodenofenraffination als Ersatz für die Elektrolyse enthaltenden Gas oberflächenbeblasen, damit 5 bis »5 angewendet wird.

   15°₀ des geschmolzenen Kupfersulfids in eine un- Zusätzlich zu Eisen, Schwefel und Edelmetallen

   mischbare Metallphase umgewandeU werden, wel- kann die kupferhaltige Ofenbeschickung beträchtche mindestens eines der Elemente Antimon, Arsen, liehe Mengen Nickel enthalten, welches seinen UrWismut, Blei, Zinn und Edelmetalle enthält, nach sprung im Erz oder in den Schrottzuschlägen besitzt, dem Abtrennen der unmischbaren Metallphase 3° Andere übliche Verunreinigungen, die auf annehmwird das KupfersulSd mit einem freien Sauerstoff bare Werte abgesenkt werden müssen, sind z. B. enthaltenden Gas oberflächenbeblasen, um flüs- Antimon, A.rsen, Wismut, Blei, Selen, Tell-ir, Zinn und siges Kupfer zu bilden, so daß aas Kupfer mit Zink. Die bekannten pyrometallurgischen Verfahren Sauerstoff gesättigt wird und mindestens eine der zur Beseitigung solcher Verunreinigungen aus dem Verunreinigungen Blei, Selen, Schwefel, Tellur 35 endgültigen Kupferprodukt sind entweder unzu- und Zinn oxidationsverflüchtigt wird, und das reichend wirksam oder völlig unwirksam, flüssige Kupfer wird sodann in einer für Kupfer(I)- Es wurde nunmehr gefunden, daß kupferhaltige

   oxid reduzierenden Atmosphäre behandelt, um Materialien mit Hilfe eines wirtschaftlichen inteden Sauerstoffgehalt auf weniger als 0,1 % zu sen- grierten Verfahrens auf pyrometallurgischem Wege ken. 40 raffiniert werden können, um ein hochreines Kupfer
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- herzustellen, wobei wertvolle Verunreinigungen gezeichnet, daß die Sulfidschmelze in der ersten Wonnen werden.

   Blasperiode bei mehr als 1400° C verblasen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Kombination folgender Verfahrensstufen in einem zeichnet, daß die Atmosphäre oberhalb des Bads 45 einzigen, von oben beblasenen Drehkonverter, z. B. derart eingestellt wird, daß sie ein Oxidations- Kaldo-Konverter, gekennzeichnet: Ein turbulentes Reduktions-Potential äquivalent einem Wert von Bad wird durch Rühren bei einer Temperatur von mehr 10 'bis 10" für das Verhältnis (CO)(SOi)¹ HCO₈)¹ als 1300³C gebildet, Wärme wird durch die Turbuhat, worin die Werte für CO, SO₈ und CO₈ die lenz gleichförmig durch das Bad hindurch zugeführt, entsprechenden Partialdrücke si id. 50 und das Bad wird mit einer im wesentlichen neutralen
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Atmosphäre oberhalb des Bades aufrechterhalten, so Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die daß eine Verflüchtigung von mehr als 50% der VerAtmosphäre, welche gegenüber Kupfer(l)-oxid unreinigungen Wismut, Blei, Zinn, Zink und Arsen reduzierend ist, ein Reduktionspotential äquivalent bewirkt wird, ohne daß eine Bildung einer Metalleinem CO/COg-Verhältnis von mindestens 1 :1000 55 phase erfolgt, das turbulente Bad wird sodann mit hat, um den Sauerstoffgehalt auf weniger als 0,1° „ einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas oberzu senken. flächenbsblasen, damit 5 bis 15% des geschmolzenen
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- Kupfersulfids in eine unmischbare Metallphase umzeichnet, daß die Atmosphäre ein Reduktions- gewandelt werden, welche mindestens eines der EIepotential äquivalent einem CO/CO_S-Verhältnis 60 mente Antimon, Arsen, Wismut, Blei, Zinn und Edelvon mindestens 1: 50 hat. metalle enthält, nach dem Abtrennen der unmischbaren Metallphase wird das Kupfersulfid mit einem freien Sauerstoff, enthaltenden Gas oberflächenbe-