DE2006662A1

DE2006662A1 - Verfahren zur Entfernung vonEisen aus sulfidischen Materialien

Info

Publication number: DE2006662A1
Application number: DE19702006662
Authority: DE
Inventors: John Stuart Oakville Ontario Warner (Canada); Queneau, Paul Etienne, Fairfield, Conn. (V.St.A.)
Original assignee: Vale Canada Ltd
Current assignee: Vale Canada Ltd
Priority date: 1969-02-14
Filing date: 1970-02-13
Publication date: 1970-09-10
Also published as: NL7002044A; US3615362A; BE745995A; NO126806B; FR2035415A5; GB1279384A; DE2006662B2

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE D-8000 MÖNCHEN 80 .MARlA-THERESIA-STRASSEi · TELEFON (0811)441061

The International Nickel Company of Canada, Limited

Copper Cliff, Ontario / Kanada

Verfahren zur Entfernung von Eisen aus sulfidischen

Materialien

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entfernung von Eisen aus sulfidischen Materialien, die weniger als 10 $ Eisen und mindestens eines der Elemente Nickel,· Kupfer oder Kobalt enthalten, durch Einbringen von Sauerstoff in den oberen Teil eines geschmolzenen Bades.

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So bezieht sie sich z.B. auf die Behandlung von Nichteisen-Steinen und von Sulfiderzen oder Erzkonzentraten zur Entfernung des Eisens daraus und insbesondere auf die pyrometallurgische Behandlung von Nichteisen-Steinen und Sulfiderzen oder Erzkonzentraten, um das Eisen durch Zerschlackung zu oxydieren und zu entfernen.

20 Jahre nachdem Bessemer sein pneumatisches Verfahren zur Umwandlung von Eisen in Stahl entwickelt hat, hat Pierre Mannes ein Verfahren zur pneumatischen Konvertierung von Weißmetall zu Rohkupfer entwickelt. Das pneumatische Verfahren zur Konvertierung von Eisen in Stahl konnte auf die Konvertierung von Weißmetall zu Rohkupfer nicht direkt angewendet werden, und zwar in erster Linie wegen mechanischer und thermischer Gesichtspunkte. Manhes hat die Lehre gegeben, daß Weißmetall zu Rohkupfer konvertiert werden könnte, wenn ein freien Sauerstoff enthaltendes Gas in die obere Sulfidphase und nicht in die untere Metallphase kontinuierlich eingebracht werden würde. Er hat dieses Problem durch Verwendung eines seitegeblasenen Konverters gelöst, der so gedreht werden konnte, daß die Winddüsen immer in der Sulfidphase angeordnet waren. Wenn ein freien Sauerstoff enthaltendes Gas in die Metallphase eingebracht wurde, dann erstarrte das Bad an den Winddüsen, wodurch diese blockiert wurden und die Reaktion abgebrochen wurde. Seit den Aufkommen von Manhes grundlegendem Konzept wurde dieses, d.h. der Pdrce-Smith-Konverter als Standardpraxis angewendet. Von dem Manhes-Verfahren wurden keine grundlegenden Abweichungen gemacht, die einzigen Abweichu· ^n bezogen sich auf die Auswahl des feuerfesten Materials für den Ofen auf dessen Größe und Gestalt, auf die Bauart der Winddüsen und auf die Auswahl der Flußmittel. Obwohl die Anlage nach Manhes das Arbeitspferd für die Nichteisen-Industrie, beispielsweise für die Kupfer- und Nickel-Verhüttung gewesen ist, ist es doch noch mit einer

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Reihe von wesentlichen Nachteilen behaftet. Diese liegen in den beschränkten Betriebsmögliehkeiten, die mit dem Gas-Flüssigkeits-Fest st off kontakt, der Einführung von Gasen mit hohen Oxydationspotentialen und der Temperatur-Kontrolle in Beziehung stehen.

Während des ganzen Betriebszyklus des Peirce-Smith-Konverters bilden sich Gradienten der Rosttemperatur und der Zusammensetzung aus. Die Rösttemperatur-Gradienten sind durch unerwünscht hohe Temperaturen in der Winddüsenzone und' durch störende, niedrige Temperaturen an davon entfernten Stellen charakterisiert. Die lokalisierten hohen Temperaturen in der Nöhe der untergetauchten Gaseinlaße beschleunigen den Verschleiß der feuerfesten Stoffe und der Winddüsen. Die anderswo vorherrschenden ungeeignet niedrigen Temperaturen tragen zu der Ausfällung von Magnetit bei, wodurch der Metallverlust in der Schmelze erhöht wird und können zu einer Herabsetzung der Konverter-Kapazität durch die Ausbildung von Verwachsungen auf der Auskleidung führen. Der Verlust von Nichteisen-Metallwerten an die· Schlacke stellt ein ernstes Problem dar, das die Behandlung der gesamten Schlacke zum Zwecke der Wiedergewinnung erforderlich macht.

Zur Überwindung dieser Nachteile der Peirce-Smith-Konverter wurden bereits verschiedene Anregungen gemacht, von denen einige auch in die Praxis Eingang gefunden haben. So wird z.B. mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet, um die Konverter-Kapazität zu steigern. Dieses Vorgehen kann jedoch die Verschleißprobleme bei dem feuerfesten Material in der Winddüsenzone verstärken. Darüber hinaus kann auf diese Weise das Vorliegen von Rösttemperatur- und Zusammensetzungs-Gradienten nicht korrigiert werden. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, hohe ^Temperaturen zu verwenden, um die Bildung von Magnetit zu.

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minimalisieren und Schlacken mit hohem Siliciumoxydgehalt zu verwenden, um wiederum die Bildung von Magnetit zu minimalisieren, und zwar sowohl in der Schlacke als auch in dem Stein. Die Erzielung von Hochtemperaturen, und zwar insbesondere von gleichförmigen Hochtemperaturen ist jedoch in den herkömmlichen Peirce-Smith-Konvertern nicht erreicht worden. Obgleich viele Versuche angestellt worden sind, um die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten und weitere Schwierigkeiten, die zu einem unzureichenden Verfahrensablauf führen, zu beseitigen, haben jedoch keine davon zu einem wirtschaftlichen Erfolg geführt.

Es besteht daher nach wie vor Bedarf für ein Verfahren zum Entfernen von Eisen durch Verschlackung aus Eisen enthaltenden Steinen sowie Sulfiderzen oder Erzkonzentraten. Es besteht weiterhin Bedarf für ein Verfahren zum Verschlacken von Eisen aus Eisen enthaltenden Steinen sowie Sulfiderzen oder Erzkonzentraten, das die Erzielung hoher Produktionsgeschwindigkeiten gestattet. Schließlich besteht noch Bedarf für ein Verfahren zum Entfernen von Eisen durch Verschlacken aus Eisen enthaltenden Steinen sowie Sulfiderzen oder Erzkonzentraten, bei welchem Schlacken anfallen, die nur relativ geringe Mengen von Nichteisenmetallen enthalten.

Es wurde nun gefunden, daß Eisen enthaltende Steine sowie Sulfiderze oder Erzkonzentrate zur Eliminierung des Eisens durch Verschlackung mit hohen Produktionsgeschwindigkeiten behandelt werden können, wobei Schlacken anfallen, die relativ geringe Mengaivon Nichteisenmetallwerten enthalten.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Entfernen von Eisen aus sulfidischen Materialien, die weniger als 10 # Eisen und mindestens eines der Elemente Nickel, Kupfer oder Kobalt enthalten, durch Einbringen von Sauerstoff in den oberen

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.Teil eines geschmolzenen Bades, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein turbulentes Bad mit einer unteren Phase aus dem sulfidischen. Material und einer oberen Phase aus einer 5 bis 35 % Fe₂O₅ und 25 bis 35 1° Siliciumoxyd enthaltenden flüssigen Schlacke bildet, die Schlacke an der Oberfläche zur Oxydation des Eisens mit einem Sauerstoff enthaltendem Gas bebläst, wobei die Turbulenz des Bades ausreicht, um die Konzentrations-Gradienten in der Schlacke und in der unteren sulfidischen Phase auf ein Mindestmaß zu reduzieren und daß man das Beblasen weiterführt, bis der Eisengehalt der sulfidischen Phase weniger als 1 fo beträgt. _, .

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung soll auch auf die Zeichnung Bezug genommen werden. Diese stellt ein Gleichgewichts—Diagramm dar, das die Liquidus-BeZiehungen im ternären System FepO~-FeO-SiQp bei den Temperaturen, die beim Verschlakken des Eisens aus Nichteisen-Sulfiden in Betracht kommen, angibt. ■'■"..

Allgemein ausgedrückt, befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einem Verfahren zum Verschlacken des Eisens aus sulfidisehen Materialien, die Eisen und mindestens ein Nichteisenmetall der Gruppe Nickel, Kupfer und Kobalt enthalten. Das Verfahren der Erfindung besteht darin, daß man ein turbulentes Bad eines sulfidischen Materials, das weniger als etwa 10 $ Eisen enthält vorsieht,.daß man' eine flüssige Schlacke vorsieht und aufrechterhält, die im wesentlichen mit Siliciumoxyd gesättigt ist, um das chemische Potential des PeO und das Potential für die Ausfällung von festem Magnetit in Kontakt mit "dem turbulenten Bad zu erniedrigen, daß man die Schlacke an der Oberfläche mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas bebläst, um den oxydierenden Zustand der Schlacke gegenüber dem in dem turbulenten Bad enthaltenem Eisen aufrechtzuerhalten,

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wodurch die Schlacke das Eisen in dem turbulenten sulfidischen Bad selektiv zu PeO oxydiert, welches sodann in der Schlacke gelöst wird, daß man das sulfidische Bad und die Schlacke in einem Zustand der Turbulenz hält, um einen guten Flüssigkeits-Flüssigkeits-Kontakt aufrechtzuerhalten, so daß die Konzentrations-Gradienten innerhalb jeder Phase auf ein Mindestmaß zurückgeführt werden und jedes beliebige oxydierte Nichteisenmetall in der Schlacke durch das Eisen in dem Bad reduziert werden kann und daß man das Beblasen an der Oberfläche mit dem freien Sauerstoff enthaltendem Gas weiterführt, bis sich der Eisengehalt des turbulenten Bades auf weniger als etwa 1 % verringert hat.

Im allgemeinen enthalten meistens die sulfidischen Materialien, die gemäß der Erfindung behandelt werden können, mehr als etwa 10 in Eisen. Diese Materialien können dadurch behandelt werden, daß man das turbulente Bad des sulfidischen Materials mit einem freien Sauerstoff enthaltendem Gas zur Oxydation des Eisens in dem Bad an der Oberfläche bebläst, daß man eine flüssige Schlacke vorsieht und aufrecht erhält, die im wesentlichen mit Siliciumoxyd gesättigt ist, um das chemische Potential des FeO und das Potential für die Ausfällung von festen Magnetit zu erniedrigen über und in Kontakt mit dem turbulenten sulfidischen Bad, und zwar mindestens dann, wenn der Eisengehalt des turbulenten sulfidischen Bads auf weniger als etwa 10 # erniedrigt worden ist, so daß das freien Sauerstoff enthaltende Gas die Schlacke gegenüber dem in dem turbulenten sulfidischen Bad enthaltenem Eisen oxydierend gehalten wird, wodurch die Schlacke das Eisen in dem turbulenten sulfidischen Bad zu FeO selektiv oxydiert, welches sodann in der Schlacke gelöst wird, daß das sulfidische Bad und die Schlacke im Zustand der Turbulenz gehalten wird, so daß die Konzentrations-Gradienten

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innerhalb jeder Phase auf ein Mindestmaß zurückgeführt werden und jedes beliebige oxydierte Nichteisenmetall in der Schlacke durch das Eisen in dem Sulfidbad reduziert werden kann und daß man das oberflächliche Beblasen mit dem freien Sauerstoff enthaltenden Gas weiterführt, bis der Eisengehalt des turbulenten sulfidischen Bads auf weniger als etwa 1 % verringert ■ worden ist. . ■

Sulfidische Materialien, die Eisen und mindestens ein Nichteisenmetall aus der Gruppe Nickel, Kupfer und Kobalt enthalten und die in der Form von Steinen,; Erzen oder Erzkonzentraten · j| vorliegen, können gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt werden. Obwohl im allgemeinen das Verfahren meistens auf Kupfer^ Kupfer-Nickel- oder Nickel-Steine sowie Sulfiderze und Erzkonzentrate Anwendung findet, kann das Verfahren auch dazu eingesetzt werden, sulfidische Materialien zu behandeln, die Blei enthalten, wobei angemessene Veränderungen hinsichtlich der Temperaturen und der Schlacken-Zusammensetzungen gemacht werden. Darüber hinaus können auch oxydische Erze, die eines der vorstehenden Nichteisenmetalle enthalten und die zur Bildung eines sulfidischen Zwischenprodukts oder eines Steins entsprechend behandelt worden sind, nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt μ werden. Schließlich können auch nach dem Verfahren der Erfindung Schrott enthaltende Metallwerte behandelt werden, z.B. durch deren direkte Zugabe zu dem Sulfidbad. Die Bezeichnungen "sulfidisches Material"- und "sulfidisches Bad" sollen. Materialien bezeichnen, die Eisen, mindestens ein Nichteisenmetall aus der Gruppe;Nickel, Kupfer und Kobalt sowie Schwefel in solchen-Mengen, die mindestens dazu ausreichen, um sich mit den Nichteisenmetallen zu kombinieren, enthalten. Die Materia- ■ lien enthalten oftmals Schwefel in Mengen, die ausreichend sind,

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um mit dem gesamten Eisen sowie mit den gesamten Nichteisenmetallen zu kombinieren. Auch synthetisch hergestellte Steine, in denen der Gehalt des Schwefels nicht ausreichen kann, um mit dem gesamten Eisen zu kombinieren, können gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung behandelt werden..Da die Menge des Schwefels in dem sulfidischen Bad nicht dazu ausreichen kann, mit dem gesamten Eisen zu kombinieren und da die geschmolzenen Steine ionischer Natur sein können, ergibt sich, daß die Bezeichnung "Eisen, das in dem Bad enthalten ist" sich auf Bisen in dem Bad bezieht,welches von einer stöchiometrischen Schwefelmenge zur Bildung von PeS begleitet sein kann oder auch nicht. Im übrigen sind hierin, sofern nichts Gegenteiliges angegeben ist, alle Zusammensetzungen auf das Gewicht bezogen.

Zur Verschlackung wird vorteilhafterweise ein rotierender zylindrischer Ofen, der mit einem geeigneten feuerfesten Material ausgekleidet ist, verwendet. Obgleich die rotierenden Öfen im wesentlichen horizontal angeordnet sein können, ist es doch vorteilhaft, den ausgekleideten rotierenden Ofen entlang seiner Längsachse rotieren zu lassen, um eine ungleich größere Turbulenz vorzusehen. Der zylindrische Ofen ist vorteilhaft erweise an dem einen Ende geschlossen, um seinen thermischen Wirkungsgrad auf einen Maximalwert zu bringen. Das andere Ende ist mit einer Lanze zum oberflächlichen Beblasen des sulfidischen Bads oder der Schlacke mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas, einem Brenner für die Variation der Betriebstemperaturen und der Zusammensetzung der Atmosphäre und einem Abzug zum Sammeln der Abgase versehen. Die hierin verwendete Bezeichnung "oberflächliches Beblasen" bezieht sich auf die Technik des Einbringens von Gas in das sulfidische Bad oder in die Schlacke durch Winddüsen, die von oberhalb der oberen Oberfläche des Bades oder der Schlacke blasen, beinhaltet jedoch nicht notwendigerweise, daß der Gasstrom die obere

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Oberflächedes Bades oder der Schmelze nicht durchdringt. Der Ofen ist mit Einrichtungen zur Drehung versehen, so daß er mit Geschwindigkeiten, die die gewünschte Turbulenz des Bades ergeben, rotiert werden kann. Die Turbulenz verstärkt den Wärmeaustausch, erhöht die Gesamtgeschwindigkeit der chemischen Reaktionen, führt die Zusammensetzungs-Gradienten innerhalb jeder Phase auf einen Mindestwert zurück und verringert signifikant die Diffusionsschranken zwischen der Schlacke und der sulfidischen Phase. Es können auch andere Ofenarten verwendet werden, doch müssen sie mit Einrichtungen für die Zufuhr des Gases in die Schlacke versehen sein und müssen auch die gewünschte Rührung durch mechanische, elektromechanische oder andere geeignete Einrichtungen ermöglichen können.

Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Zufuhr des Sauerstoffs zu dem geschmolzenen sulfidischen Bad durch Winddüsen, insbesondere wenn der Eisengehalt des sulfidischen Bads unterhalb etwa 10 fo liegt, wenn der Sauerstoff auf dem Wege über die Schlacke eingebracht wird. Da untergetauchte Winddüsen nicht verwendet werden und das Bad davon unabhängig in einer turbulenten Bedingung gehalten wird, können Gase mit hohem Gehalt an freiem Sauerstoff, wie handelsüblicher Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet werden, ohne daß man es mit den Problemen zu tun hat, die oftmals mit Abnutzungserscheinungen des feuerfesten Materials in den untergetauchten Winddüsen verbunden sind. Die Einbringung von Sauerstoff in das geschmolzene sulfidische Bad durch die siliciumhaltige Schlacke, insbesondere wenn der Eisengehalt des sulfidischen Bades weniger als etwa 10 °/o beträgt, ergibt Schlacken mit niedrigeren Nichteisenwerten als sie bis jetzt nach den herkömmlichen Verfahren erreicht werden konnten. Eine mögliche Erklärung für die niedrigeren

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Gehalt der Nichteisenmetallwerte in der Schlacke im Vergleich zu den entsprechenden Ergebnissen bei Peirce-Smith-Eonvertern liegt darin, daß der auf dem Weg über die Schlacke in die sulfidische Phase eingebrachte Sauerstoff ein niedrigeres chemisches Potential besitzt und daß er daher in den Oxydationsprozessen selektiver ist. Diese selektivere Natur dieser Sauerstoff übertragenden Schlacken ist von besonderer Wichtigkeit, wenn der Eisengehalt der Steine unterhalb etwa 10 fo liegt, da das chemische Potential des Eisens in dem Stein abnimmt, während das chemische Potential der stärker oxydierbaren Nichteisenmetalle, wie Kobalt sich dem chemischen Potential des Eisens annähert, was dazu führt, daß hohe Sauerstoff-Potentiale weniger selektiv werden und daß solche Nichteisenmetalle oxydiert und an die Schlacke verloren werden. Bei der herkömmlichen Peirce-Smith-Praxis wird gasförmiger Sauerstoff direkt in die sulfidische Phase bei einem hohen chemischen Potential injiziert. Da die aufsteigenden Blasen das angrenzende Sulfid oxydieren, wird der Sauerstoffgehalt allmählich in Schwefeldioxyd überführt, wobei jedoch das chemische Potential des restlichen Sauerstoffs noch relativ hoch bleibt und noch ziemlich dazu ausreicht, daß PeO zu YeJd. oder einige Nichteisenwerte zu den entsprechenden Oxyden zu oxydieren. In dem Maß wie der Eisengehalt des Schwefelbades abnimmt, nimmt die Wahrscheinlichkeit zu, daß andere Metalle, wie Eisen oxydiert werden. Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung liefert die Schlacke den Sauerstoff bei einem niedrigen chemischen Potential, das zwar gut dazu geeignet ist, das Eisen in das PeO zu oxydieren, jedoch nicht wesentlich weiter und weist eine geringere Neigung auf, die Nichteisenmetalle in dem Bad zu oxydieren. Ferner wird alles erzeugte PeO an der Grenzfläche Schlacke zu Stein gebildet, wo es durch die Schlacke rasch in Lösung aufgenommen wird. Dabei ist die Wahrscheinlichkeit für eine Weiteroxydation verringert. Der

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größere Wirkungsgrad der Konvertierung kann auch unter Bezugnahme auf das chemische Potential des Sauerstoffs in der Schlacke erläutert werden, da das Oxydationsverfahren auf dem Wege über die Schlacke selektiver ist, wobei wenig fester Magnetit, der mit dem Eisen in dem Stein endotherm und nur schlackenartig sich umsetzt, gebildet wird. Vermutlich wird das in der Schlacke im zweiwertigen Zustand gelöste Eisen während der Behandlung mit dem freien Sauerstoff enthaltenden Gas teilweise in den dreiwertigen Zustand oxydiert. Dieses dreiwertige Eisen stellt offenbar den wirksamen Sauerstoffträger dar, so daß die sulfidische Phase, die im Stadium der J| Turbulenz gehalten wird, durch das Eisen-III-Ion in der Schlacke an der Grenzfläche Schlacke - sulfidisches Bad oxydiert wird. ·

Der chemische Charakter der Schlacke übt einen großen Einfluß sowohl auf den Wirkungsgrad als auch auf das Ausmaß der Oxydation und der Verschlackung des Eisens von der sulfidischen Phase aus. Bei Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es vermutlich so, daß das in der Schlacke gelöste Eisen-III-Ion einen wirksamen Sauerstoffträger darstellt und daß die Schlacke genügend Eisen-III-Ionen enthalten sollte, um das Eisensulfid in dem Stein zu oxydieren. Während der Oxy- ~m dation und der Verschlackung des Eisens aus dem Stein wird Schwefeldioxyd freigesetzt. Bei entsprechenden Gleichgewichts-Berechnungen deutet die Ausbildung von hohen (überatmosphärischen) Teildrücken des Schwefeldioxyds daraufhin, daß die Reaktion in hohem Maße günstig ist, während niedrige Partialdrücke darauf hinweisen, daß die Reaktion in hohem Maße ungünstig ist. Es kann gezeigt werden,, daß Silikatschlacken, die wesentliche Mengen von Eisen-III-Ionen enthalten, wenn sie ins Gleichgewicht mit einem Eisensulfid enthaltenden Stein gebracht werden, hohe Schwefeldioxyd-Partialdrücke ergeben,

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während Schlacken, die nur geringe Mengen von Eisen-III-Ionen enthalten, nur niedrige Schwefeldioxyd-Partialdrücke ergeben. Wenn beispielsweise ein Kupferstein, der 30 % Kupfer, 40 io Eisen und 30 °/o Schwefel bei 1300⁰G behandelt wird, dann ist der Gleichgewichts-Partialdruck des Schwefeldioxyds, das in Gegenwart einer Magnetit-gesättigten Schlacke frei-

gesetzt wird, 1x10 mal höher als der Gleichgewichts-Schwefeldioxyd-Partialdruck, der bei Behandlung eines Steins derselben Zusammensetzung mit einer nur 1 i> Eisen-III-Oxyd enthaltenden Schlacke sich ausbildet. Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt des chemischen Charakters der Schlacke ist

W der Anteil des Wüstits (PeO) in der Schlacke, und zwar insbesondere dann, wenn es gewünscht wird, niedrige Eisengehalte in dem Endstein zu gewährleisten. Zur Gewährleistung von niederen Eisengehalten in dem Stein sollte das PeO in der Schlacke ein niedriges chemisches Potential aufweisen, weil niedrige chemische Potentiale des PeO in der Schlacke es gewährleisten, daß das durch die Oxydation des Eisens in dem Stein gebildete PeO rascher in der Schlacke aufgelöst und somit mit geringerer Wahrscheinlichkeit oxydiert wird. Während der Oxydation und der Verschlackung ist es vorteilhaft, insbesondere während deren letzteren Stufen mit SiIiclumoxyd gesättigte Schlacken zu verwenden. Die besten Ergeb-

A nisse hinsichtlich der Oxydation und der Verschlackung des Eisens werden bei den meisten Betriebsoperationen erhalten, wenn man eine Schlacke vorsieht, die mit Magnetit und Siliciumoxyd nahezu gesättigt ist. Zu noch besseren Ergebnissen kommt man, wenn man derartige Schlacken bei höheren Temperaturen, z.B. bei oberhalb etwa 1300⁰C verwendet j noch besser bei etwa oberhalb 1400 C. Jedoch wird während der letzten Stufen der Entfernung des Eisens das Oxydationspotential der Schlacke vorteilhafterweise verringert, um den Verlust von Nichteisenwerten an die Schlacke zu vermindern.

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Zum besseren Verständnis der bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendbaren Sauerstoff übertragenen Schlacken soll auf die Zeichnung Bezug genommen werden, die ternäres Gleichgewichts-Diagramm von Siliciumoxyd (SiO_?), Wüstit (FeO) und Eisen-III-Oxyd (Fe₂O-) bei verschiedenen Temperaturen für Zusammensetzungen, die als Raffinierungsschlacken geeignet sind, angibt. Die durch ABCDE begrenzte Fläche gibt Zusammensetzungen wider, die bei verschiedenen Temperaturen flüssig sind. Diese Zusammensetzungen sind durch Linien, die mit Temperaturen markiert sind, spezifisch gezeigt. In dreidimensionaler Darstellung stellt die Fläche ABCDE in Wirklichkeit Oberflächen dar, wobei spezifische Oberflächen, z.B. durch ABCFG und CDJHF angegeben werden. Die Linie CF, die den Schnittpunkt der Oberflächen ABCFG und CDJHF darstellt, veranschaulicht Schlacken mit dem größten Oxydationspotential und mit niedrigen FeO-Potentialen auf Grund ihrer Sättigung mit Magnetit und mit Siliciumoxyd. So hat beispielsweise bei 1400 C eine Schlacke mit einer durch den Punkt P angegebenen Zusammensetzung, d.h. bestehend aus etwa 40 $ FeO, etwa 33 FepO, und etwa 27 °/° SiO₂ das größte Oxydationspotential. Da jedoch FeO durch Reduktion von Fe_?Ö^ in der Schlacke und durch Oxydation des Eisens in dem Stein gebildet wird, muß Vorsorge getroffen werden, um zu gewährleisten, daß genügend SiO₂ vorhanden ist, um das gebildete FeO aufzulösen und die Möglichkeit einer Überoxydation zu festem Fe,0. auf einen Minimalwert zu bringen. Ferner wäre es bei der technischen Durchführung unpraktisch es zu versuchen, die Schlackenzusammensetzung innerhalb eines solchen engen Bereichs zu halten. Es ist daher sowohl aus praktischen als auch aus theoretischen Erwägungen heraus vorteilhaft, überschüssige Mengen von SiO₂ einzusetzen. Wie die Figur gleichfalls zeigt, haben Schlacken mit ähnlichen Zusammensetzungen bei höheren Temperaturen;eine größere Auflösungskraft für das Fe₂O₅. Daher wird durch die

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Anwendung von höheren Temperaturen die Ausfällung von festem Magnetit auf einen Minimalwert zurückgeführt. Die Sauerstoff übertragenden Schlacken, die gemäß der vorliegenden Erfindung Anwendung finden, enthalten vorteilhafterweise mindestens etwa 25 und nicht mehr als etwa 35 °/° SiO₂ und etwa 5 bis 35 Fe₂Or,. Hoch besser ist es, die Schlackenzusammensetzung auf etwa 30 bis 35 ^a/° SiO₂ einzustellen. Mit Schlacken, die die vorstehend genannten Mengen von Siliciumoxyd und Fe₂O.* enthalten, wird die Ausfällung von festem Magnetit auf einen Minimalwert zurückgeführt, während die Auflösung des FeO und die Oxydationskraft der Schlacke aufeinen Maximalwert gebracht werden.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der turbulente Zustand des geschmolzenen sulfidischen Bads, die die Konzentrations-Gradienten innerhalb der einzelnen Phasen auf einen Minimalwert zurückführt. Es wird vielfach die Auffassung vertreten, daß bei den bei der Hochtemperatur-Metallurgie vorherrschenden Bedingungen das chemische Gleichgewicht fast sofort erreicht wird. Es ist jedoch so, daß obwohl das chemische Gleichgewicht bei manchen pyrometallurgischen Verfahren nahezu sofort erreicht wird, die Geschwindigkeit der Erreichung des Gleichgewichts bei Verfahren, bei welchen zwei miteinander nicht mischbare Phasen beteiligt sind, vom Stofftransport, d.h. Diffusionsprozeß abhängig ist, und somit ziemlich gering sein kann. Wenn für den Stofftransport lediglich Diffusionsprozesse in Betracht kommen, dann werden Filme mit Zusammensetzungen, die sich an Gleichgewichtszusammensetzungen annähern, ausgebildet und die Geschwindigkeit der Annäherung an das Gleichgewicht wird herabgesetzt, was auf die Abwesenheit von starken Triebkräften zurückzuführen ist. Zur Überwindung dieser Effekte der Diffusions-Filme oder -Schranken müssen die reagierenden Substanzen in angemessener Weise vermischt werden, um die

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Dicke dieser Schranken auf einen Minimalwert zurückzuführen, d.h. das sulfidische Bad und die Silikatschlacken müssen im Stadium der Turbulenz gehalten werden. Somit erfordert das Verfahren der Erfindung, daß an das geschmolzene. Bad eine unabhängige Burchbewegung angelegt wird, um ein turbulentes Bad für einen Hochleistungsbetrieb zur Verfügung zu stellen. Es wäre darauf hinzuweisen, daß die Turbulenz des geschmolzenen Bades die G-renzflache Gas-Schlacke erhöht, wodurch die Absorption des freien Sauerstoff enthaltenden Gases in der Schlacke wirksamer gemacht wird. Ferner fallt, wenn das Verfahren in einem zylindrischen rotierenden Ofen durchgeführt wird, die Sehlacke, die aus demBad durch, das sich drehende feuerfeste Material mitgeführt wird, von diesem ab und ergibt einen regenartigen Effekt, der gleichfalls den Gas-Schlacke-Kontakt verstärkt, wodurch die Absorption des Sauerstoffs aus der Ofenatmosphäre unterstützt wird. .

Wie bereits zum Ausdruck gebracht, ist es vorteilhaft, einen zylindrischen rotierenden Ofen zu verwenden, der mit Geschwindigkeiten gedreht wird, die ausreichen,, um ein turbulentes Bad zu erzielen, so daß hohe thermische und chemische Wirkungsgrade realisiert werden, können. Ein gleich wichtiger Gesichtspunkt der Verwendung von rotierenden Öfen, insbesondere im technischen Betrieb, wo tiefe Bäder ausgebildet werden, besteht darin, daß das sich drehende feuerfeste Material des Ofens Ansatzstellen zur Keimbildung von Schwefeldioxydblasen zur Verfugung stellt. Bei der vorliegenden Praxis der Kupferverhüttung, d.h. beim seitlichen Blasen ergeben sowohl das feuerfeste Material in der Nachbarschaft der Winddüsen und die injizierten Gase selbst Keimstellen für die Schwefeldioxydblasen, die dann aus dem Bad ausgetrieben werden, so daß durch konstante Entnahme eines Reaktionsprodukts

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der Konvertierungsvorgang weitergehen kann. Wenn Schlacke zur Oxydation des Eisens in dem Stein verwendet wird, dann sind die injizierten Gase für die Keimbildung nicht verfügbar, so daß positive Schritte unternommen werden müssen, um die Keimbildung und den Austrieb der Schwefeldioxydblasen zu gewährleisten. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gewährleistet die erforderliche Keimbildung durch das Konzept des turbulenten Bades. Ein turbulentes Bad gewährleistet, daß der Schwefeldioxyd enthaltende Stein durch den so vorgesehenen Mischvorgang mit dem feuerfesten Material konstant in Kontakt gebracht wird. Darüber hinaus schleppt das rotierende feuer-

^b feste Material, wenn das Verfahren in einem rotierenden Ofen vorgenommen wird, laufend atmosphärische Gase unter die Oberfläche des geschmolzenen Bades und erzeugt somit zusammen mit den in den feuerfesten Materialien von Haus auf vorhandenen Keimstellen wirksam weitere Keimstellen für die Entwicklung von Schwefeldioxyd. Bs ist ferner auch möglich, daß die Turbulenz innerhalb des Bades lokalisierte Stellen von Druck und Verdünnung erzeugt, so daß in den lokalisierten Stellen der Verdünnung die kritische Kerngröße des Schwefeldioxyds in einem solchen Ausmaß verringert wird, daß keine Keimstellen mehr erforderlich sind. Aus den vorstehenden Ausführungen wird ersichtlich, daß das turbulente Bad drei unterschiedliche Funktionen erfüllt: Es führt die Röstkonzentrations-Gradienten

™ innerhalb der einzelnen Phasen auf einen Minimalwert zurück, es gewährleistet eine rasche Wärmeverteilung und es gewährleistet schließlich die Kern- oder Keimbildung der gasförmigen Produkte.

Wenn das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in dem • oben beschriebenen rotierenden Ofen durchgeführt wird, dann gestatten die thermische Wirksamkeit und die Möglichkeit der Verwendung von stark mit Sauerstoff angereicherten Gasen oder

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OWGfNAL fNSPECTEO

der Verbrennung von äußeren Treibstoffen den Einsatz der theoretischen optimalen Bedingungen, die jedoch bis jetzt technisch nicht erzielbar waren. Wenn z.B. hochgradige Kupfersteine behandelt werden, dann ist es nunmehr praktisch, den Stein auf Temperaturen oberhalb etwa 1300 C aufzuheizen, bevor man mit dem Blasbetrieb beginnt, um die Bildung von ungeeigneten Mengen von Magnetit in der Sulfid- und Schlackenphase bei niedrigeren Temperaturen zu vermeiden. Ferner können halbkontinuierliche SchmelzOperätioneh gemacht werden, bei welchen ein mit Sauerstoff angereicherter Blasstrom verwendet wird, wodurch die auf den Stickstoff zurückzuführenden m Wärmeverluste auf einen Minimalwert gesenkt· werden. So können z.B. nachdem das geschmolzene sulfidische Bad einmal gebildet worden ist und die Verschlackung begonnen hat, fester Stein,· Erze oder Erzkonzentrat, die gewünschtenfalls vorerhitzt werden können, dem Bad kontinuierlich oder chragenweise zusätzlich mit dem Flußmittel zugefügt werden,, um die durch die Oxydation freigesetzte Wärme zur AufSchmelzung der festen Materialien zu verwenden. Zu diesem Zweck kann auch ein äußerer Brennstoff verbrannt werden. Was noch wichtiger ist, es können, wenn das Eisen aus Kupfersteinen verschlackt wird, hohe Temperaturen und Sehlacken mit hohem Siliciumoxydgehalt verwendet werden, um die Bildung von Magnetit auf einen Mini- ^ malwert zurückzuführen. ™

Es können somit bei der Behandlung von Kupfer- oder Kupfer-Nickel-Steinen Schlacken mit mehr als etwa 30 °/o SiOp und sogar noch höher verwendet werden, ohne daß die Fließfähigkeit der Schlacke nachteilig beeinflußt werden, da die zur Aufrechterhaltung der Fließfähigkeit der Schlacke erforderlichen hohen Temperaturen gleichförmig erhalten werden können. Vorteilhafterweise können Temperaturen von oberhalb etwa 1300 C und sogar noch höher verwendet "werden, wenn Kupfer-Steine

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behandelt werden, um die Bildung von Magnetit in der sulfidischen Phase auf einen Minimalwert zu senken, die Stabilität von störenden Verbindungen, wie Perriten zu verringern und um die Verschlackungsgeschwindigkeiten zu steigern. Die niedrigere Viskosität der Schlacke führt zu geringeren Mengen von Nichteisenmetallen, die mechanisch in der Schlacke gefangen werden. Naturgemäß können auch die Bedingungen hinsichtlich der Temperatur und der Schlackenzusammensetzung Verwendung finden, die derzeit bei den herkömmlichen Peirce-Smith-Konvertern Anwendung finden, doch bringt ein solches A Vorgehen nicht die gemäß der Erfindung erhältlichen Vorteile.

Höhere Temperaturen sind besonders während den letzten Stufen der Verschlackung wichtig, da das chemische Potential des Eisens niedrig ist und da ohne die Verwendung von höheren Temperaturen das Eisensulfid in dem Stein nicht so schnell durch die Schlacke oxydiert wird. Höhere Temperaturen sind nicht nur wichtig, um niedrige Endgehalte an Eisen in dem Stein zu gewährleisten, sondern sie sind auch dazu wirksam, die Kinetik der Verschlackungsreaktionen zu erhöhen und die Ausfällung des Magnetits aus der Steinphase zu vermeiden. Die Verschlackungsbehandlung wird bei Temperaturen von mindestens etwa 125O⁰C, vorteilhafterweise bei Temperaturen von ™ mehl· als etwa 1300 C durchgeführt. Bei dies.en Temperaturen wird eine im wesentlichen vollständige Oxydation des Eisensulfids erreicht, und zwar bei sehr attraktiven Geschwindigkeiten, während die mit dem Vorlib^n von viskosen Schlacken und der Ausfällung von Magnetit verbundenen Probleme vermieden oder zumindestens auf einen Minimalwert zurückgeführt werden. Wenn die Vez*schlackungsreaktionen nicht genügend exotherm sind, um die bevorzugte Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten, dann kann dem Bad zusätzliche Wärme durch einen Hilfsbrenner zugeführt werden. Letzterer kann durch Verbrennen

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eines von außen zugeführten Treibstoffes mit einem "Überschuß eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases, z.B. Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder handelsüblicher Sauerstoff betrieben werden, so daß die oxydierende Natur der Schlacke nicht zerstört wird.

Wie bereits zum Ausdruck gebracht, liegt, eines der vorteilhaften Merkmale dieser Erfindung in der selektiven oxydierenden Natur der Sauerstoff übertragenden Sehlacken. Wenn das gemäß der Erfindung zu behandelnde sulfidische Material mehr als etwa TO fo Eisen enthält, dann kann das geschmolzene sulfidische Bad an der Oberfläche mit einem freien Sauer- M

stoff enthaltenden G-as mit oder ohne ein Flußmittel oder Schlacke beblasen werden, wobei das oberflächliche Beblasen in der Weise vorgenommen werden kann, daß das freien Sauerstoff enthaltende Gas die Schlacke vollständig durchdringt und den Stein direkt oxydiert, bis der Eisengehalt des sulfidischen Bades auf weniger als etwa 10 $ verringert worden ist. Diese Anfangsbehandlung zur Erniedrigung des Eisengehalts des sulfidischen Bads auf weniger als etwa 10 fo kann sogar in Abwesenheit von unabhängig vorgenommener Durchmisehung erfolgen, und zwar z.B. in einem stationären Konverter, wie in demjenigen des L-D-Typs. Nach Vervollständigung der Anfangsbehandlung, die zur Erzielung eines sulfidischen Bads mit weniger als etwa 10 $ Eisen dient, wird das sulfidische ™ Bad dann mit einer Sauerstoff übertragenden Schlacke behandelt, um den Eisengehalt auf weniger als etwa 1 $ zu senken, während der Vorgang des oberflächlichen Beblasens in einer solchen Weise vorgenommen wird, daß ein überwiegender Teil des Sauerstoffs in das sulfidische Bad auf dem Weg über die Schlacke eingebracht wird. Wenn der Eisengehalt des Steins auf etwa 10 °/o erniedrigt worden ist und die Oxydation danach

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auf dem Wege über die Schlacke bewerkstelligt wird, dann kann die Art des oberflächlichen Beblasens mit dem freien Sauerstoff enthaltendem G-as geändert werden, um die direkte Oxydation des Steins auf dem Wege über das freien Sauerstoff enthaltende Gas auf einen Minimalwert zurückzuführen. Somit kann die Geschwindigkeit des Gases oder sein Auftreffwinkel geändert werden, um die direkte Berührung des Steins mit dem freien Sauerstoff enthaltenden Gas zu vermeiden.

Wenn im wesentlichen das gesamte Eisen in dem Stein oxydiert worden ist, dann kann die Schlacke entfernt werden und das Blasen mit dem freien Sauerstoff enthaltendem Gas kann wieder aufgenommen werden, um das Nichteisen-Sulfid in Metall, z.B. Rohkupfer, "Säuerstoff-Nickel" oder Cupronickel zu überführen. Im anderen Fall kann das erhaltene Nichteisen-Sulfid zur Vornahme einer sich daran anschließenden Behandlung abgestochen werden, wie z.B. der langsamen Abkühlung eines Nickel-Kupfer-Steins zur Bewirkung dessen Auftrennung. Der Nickel-Stein kann auch einem Flüssigkeits-Flüssigkeits-Austauschverfahren unterworfen werden, um verschiedene Nichteisenverunreinigungen zu entfernen, d.h. um die Entfernung des Kupfers und des Kobalts aus dem Nickelsulfid vorzunehmen.

Die Verwendung einer Sauerstoff übertragenden Schlacke in den letzten Stufen der Eisenentfernung stellt eines der vorteilhaften Kennzeichen der vorliegenden Erfindung dar, da die Eisenoxydation auf dem Weg über die Schlacke hochselektiv verläuft. In dem Maß jedoch, wie der Eisengehalt des Steins auf etwa 5 % erniedrigt wird, wird die Selektivität der Verschlackung verringert, was insbesondere dann der Fall ist, wenn das Oxydationspotential für eine spezifische

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Scnlackenzusammensetzting auf seinem Maximum gehalten wird. In dem Maß wie der Eisengehalt des Steins auf etwa 5 f° erniedrigt wird, - 'kann die Selektivität der Schlacke aufrechterhalten oder wieder erhalten werden, wenn man das Oxydationspotentiäl der Schlacke erniedrigt. Dies kann· dadurch ■bewerkstelligt werden, daß man die Geschwindigkeit des Blasens mit dem freien Sauerstoff enthaltendem Gas erniedrigt oder daß man den Sauerstoffgehalt des freien Sauerstoff enthaltenden Gases erniedrigt, was in beiden Fällen zu dem Ergebnis führt, daß der Sauerstoff in der Schlacke mit einer niedrigeren Geschwindigkeit ersetzt wird, als er durch die Reaktion mit dem Eisen in, dem Stein verbraucht wird. Diese Behandlungen werden so vorgenommen, daß das Oxydationspotential der Schlacke um etwa 1 bis 5 Größenordnungen von ihrem maximalen Oxydationspotential erniedrigt wird; d.h. der Sauerstoffpartialdruck einer mit Siliciumoxyd gesättigten Schlacke bei etwa 1300 C wird von etwa 10"" Atmosphären

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auf 10 Atmosphären erniedrigt. Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher ein Treibstoff verbrannt wird, ist deswegen vorteilhaft, weil die auf diese Weise erzeugte Wärme- die Temperatur der Schlacke und des sulfidischen Bades erhöht, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit und das Ausmaß der Entfernung des Eisens erhöht wird, während die Mengender in der Schlacke aufgenommenen Sulfide gesenkt werden. Die Wirksamkeit dieser Behandlungen, d.h. ob das Oxydationspotential der Schlacke genügend erniedrigt worden ist, um deren Selektivität aufrechtzuerhalten, kann durch die Menge des in der Schlacke enthaltenen ΡβρΟ·* bestimmt werden. Wenn es z.B. gewünscht wird, das Oxydationspotential einer spezifischen Sauerstoff übertragenden Schlacke um 2 oder 3 Größenordnungen von ihrem maximalen

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Oxydationspotential zu verringern, dann wird der Fe₂O--Gehalt einer raffinierenden Schlacke mit einem maximalen Oxydatinnspotential auf zwischen etwa 5 und 20 ^σ/ο erniedrigt.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Praxis wird es bevorzugt, mindestens ein Nichteisensulfid aus der Gruppe Nickel, Kupfer und Kobalt, das Eisen enthält, zu behandeln, um das Eisen durch Oxydation und Verschlackung zu entfernen. Diese Behandlung besteht darin, α daß man ein geschmolzenes Bad des Sulfides bildet, das Bad ^ mit einem freien Sauerstoff enthaltendem Gas zur Erniedrigung des Eisengehalts auf weniger als etwa 10 fo an der Oberfläche bebläst, eine Sauerstoff übertragende Schlacke, die etwa 5 bis 35 °/° ^^ep^3 ^^ genügende Mengen Siliciumoxyd, um einen Gehalt zwischen etwa 25 und 35 °/° zu erzielen, über und im Kontakt mit dem sulfidischen Bad vorsieht und aufrechterhält, mindestens nachdem der Eisengehalt des Bades auf weniger als etwa 10 °/> erniedrigt worden ist, die Schlacke und das sulfidische Bad bei Temperaturen von mindestens etwa 125O⁰C hält, die Schlacke mit einem freien Sauerstoff enthaltendem Gas zur Aufrechterhaltung des oxydierenden Zustandes der Schlacke gegenüber dem Eisen in dem Sulfidw bad an der Oberfläche bebläst, das sulfidische Bad und die Schlacke in einem Zustand der Turbulenz hält, so daß die Röstkonzentrations-Gradienten innerhalb der einzelnen Phasen an der Grenzfläche der Schlacke und des sulfidischen Bads auf einen Minimalwert zurück^- führt werden und daß im Keim Schwefeldioxydblasen gebildet und aus dem Sulfidbad entfernt werden und daß man die Behandlung mit dem freien Sauerstoff enthaltendem Gas fortführt, um praktisch das gesamte in dem sulfidischen Bad enthaltene Eisen zu verschlacken.

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Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert,

Beispiel 1

Ungefähr 6,5 Tonnen eines schwefelarmen Έ1ekelsteins mit einer- Zusammensetzung von 25 $.Nickel, 65■% Eisen und 9 f° Schwefel wurden bei 126O⁰C in einen Rotations-Konverter gebracht. Dieser hatte eine Länge von 4,4 m und einen Innendurchmesser von 1,8 m. Er war mit einer Magnesit-Chrom-Auskleidung versehen. Der Eisengehalt des Steins wurde durch jj oberflächliches Beblasen mit Luft bei einer SauerstoffWirksamkeit von 95 f° durch eine wassergekühlte Lanze auf 10 % erniedrigt. Das oxydierte Eisen wurde mit Quarz und Sand verschlackt, die diskontinuierlich zur Aufrechterhaltung des SiOp-G-ehalts der Schlacke zwischen 25 und 30 ^c/o zugegeben wurden. Zu diesem Punkt hatte der Stein eine Temperatur von etwa 1300 C. Es-wurde eine Sauerstoff übertragende Schlacke, die etwa 15 bis 18 ⁰A FepO, enthielt und die mit Siliciumoxyd gesättigt war, verwendet, um das in dem Stein . zurückbleibende Eisen zu oxydieren. Die Schlacke wurde oberflächlich mit Luft bei niedrigeren Geschwindigkeiten und Luftgeschwindigkeiten beblasen, um eine direkte Oxydation des Steins zu vermeiden, wobei die Schlacke auf ihrem ™

maximalen Oxydätionspotential gehalten und Siliciumoxyd zur Aufrechterhaltung der Sättigung der Schlacke mit Siliciumoxyd semikontinuierlich zugegeben wurde. Zur Erzielung eines guten Flüssigkeits-Flüssigkeits-Kontakts zwischen dem Stein und der Schlacke wurde der Konverter mit 20 Umdrehungen pro Minute rotieren gelassen, um ein turbulentes Bad auszubilden. Als der Eisengehalt auf etwa 2 °/o gesenkt worden war, wurde das Beblasen mit Luft unterbrochen und Naturgas wurde vollständig verbrannt, um die Temperatur des Bades bei 1300°C zu halten und um das Oxydationspotential der Schlacke zu

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erniedrigen, und zwar durch nicht vollkommenen Ersatz des darin enthaltenen Sauerstoffs auf zwischen 1 bis 2 Größenordnungen ihres maximalen Oxydationspotentials. Die Geschwindigkeit der Drehung des Ofens wurde dann auf etwa 5 Umdrehungen pro Minute erniedrigt, um das Absetzen der mitgerissenen Sulfide zu beschleunigen. Nach dem Abstechen wurde ein Stein mit einer Zusammensetzung von 76 °/o Nickel, 0,8 % Eisen und 20 °/o Schwefel erhalten. Es wurde festgestellt, daß sich auf dem feuerfesten Material des Konverters keine massiven Magnetitverwachsungen befanden.

Beispiel 2

Ungefähr 6 Tonnen eines Kupfersteins mit einer Zusammensetzung von 45,6 io Kupfer, 5,2 % Nickel, 0,2 % Kobalt, 26 % Eisen und 23 ^a/° Schwefel wurden in den Rotationskonverter des Beispiels 1 gebracht. Die Temperatur des Bades wurde durch Verbrennung eines äußeren Treibstoffs in einem in der Lanze enthaltenen Brenner auf 1270 C erhöht. Luft wurde durch die Lanze mit einer Düsengeschwindigkeit von 240 m pro Sekunde geleitet, während ein G-emisch von Quarz und Sand semikontinuierlich zugefügt wurde, um Schlacken von 25 bis 30 % Siliciumoxyd zu bilden. Die Temperatur stieg auf 130O⁰C an. Zu diesem Zeitpunkt hatte sich der Eisengehalt auf 10 ^c/o erniedrigt. An diesem Punkt wurde eine Sauerstoff übertragende Schlacke, die etwa 15 bis 18 % Ι"βρΟ, enthielt und die mit Siliciumoxyd gesättigt war, verwendet, um das restliche Eisen in dem Stein zu oxydieren. Dies geschah durch Verminderung der Düsengeschwindigkeit auf 150 m pro Sekunde, um die direkte Oxydation des Steins zu vermeiden, während das Sauerstoffpotential der Schlacke in der Nähe ihres Maximums gehalten wurde. Als der Eisen-

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OWGINAL tNSPECTED

gehalt des.Steins sich 5 % näherte, wurde die Luftgeschwindigkeit gesenkt, um die allmähliche Abnahme des FepO~-Gehalts der Schlacke zu gestatten. Die Schlacke wurde abgestreift, als der Eisengehalt weniger als 1 fo war. Das erhaltene Weißmetall wurde zu Rohkupfer umgewandelt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nicht mit anderen bekannten Verfahren verwechselt werden darf, bei denen die Verschlackung und die Konvertierung in Drehofen vorgenommen wurden, da bei diesen bekannten Verfahren die Drehofen deswegen eingesetzt wurden, um die Temperaturen des feuerfesten Materials auszugleichen. Bei den bekannten Verfahren war es erforderlich, daß das freien Sauerstoff enthaltende Gas in die sulfidische Phase eingebracht wurde. Man war sich daher der Wichtigkeit der Oxydation auf dem Weg über die Schlacke, und zwar insbesondere' während der letzten Stufen der Eisenentfernung nicht bewußt. Aus diesen Gründen konnten diese Verfahren keine Schlacken mit niedrigen Werten an Nichteisenmetallen erzeugen.

Das Verfahren der Erfindung ist nicht auf die hierin beschriebenen Beispiele beschränkt. So können z.B. auch andere Materialien, wie bleihaltige Stoffe behandelt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Entfernung von Eisen aus sulfidischen Materialien, die weniger als 10 °/o Eisen-und mindestens eines der Elemente Nickel, Kupfer oder Kobalt enthalten, durch Einbringen von Sauerstoff in den oberen Teil eines geschmolzenen Bades, dadurch gekennzeichnet , daß man ein turbulentes Bad mit einer unteren Phase aus dem sulfidischen Material und einer oberen Phase aus einer 5 bis 35 °/o ^e₂O, und 25 bis 35 % Siliciumoxyd enthaltenden flüssigen Schlacke bildet, die Schlacke an der Oberfläche zur Oxydation des Eisens mit einem Sauerstoff enthaltendem G-as bebläst, wobei die Turbulenz des Bades ausreicht, um die Konzentrations-Gradienten in der Schlacke und in der unteren sulfidischen Phase auf ein Mindestmaß zu reduzieren und daß man das Beblasen weiterführt, bis der Eisengehalt der sulfidischen Phase weniger als 1 °/o beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das sulfidische Material mehr als 10 io Eisen enthält und daß es mit einem Sauerstoff-Gas beblasen wird, bis der Eisengehalt weniger als 10 °/o beträgt, wobei die Schlacke mindestens dann, wenn der Eisengehalt 10 °/o erreicht, gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß man der Schlacke, wenn der Eisengehalt 10 °/o erreicht, Siliciumoxyd-Material zusetzt.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch ge k e η η ζ
gehalten wird.

gekennzeichnet , dai3 das Bad oberhalb 125O⁰C

5. Verfahren nach Anspruch 4» dadurch g e k e η η ζ e i c ]
beträgt.

ze i c h net , daß die Temperatur mindestens 1300 C

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch g e k e n^: η ζ e i c h η et, daß die Schlacke mit Siliciumoxyd gesättigt ist.

7. Verfahren nach. Anspruch 6, dadurch g e k e η η ζ e ich η et , daß die Schlacke 30 bis 35 f° Siliciumoxyd enthält. .

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das oberflächliche Beblasen kontrolliert wird, um die Schlacke beim maximalen Oxydationspotential zu halten. ™

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e' η η zeichnet-, daß,nachdem der Eisengehalt der sulfidischeii Phase weniger-als 5 ^beträgt, das oberflächliche Beblasen kontrolliert wird, um das Qxydationspotential um 1 bis· 3 Größenordnungen ihres Maximums zu erniedrigen.

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10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß das oberflächliche Beblasen, wenn der Eisengehalt der sulfidischen Phase weniger als 5 $> beträgt, kontrolliert wird, um den Fe₂0,-Gehalt der Schlacke von 5 bis 20 Gew.-^ zu halten.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontrolle durch Verringerung des Sauerstoffanteils des Gases erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontrolle durch Verbrennung eines Treibstoffs oberhalb der Schlacke erfolgt.

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