DE2061388C3 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Raffination von verunreinigtem Kupfer in der Schmelzphase - Google Patents

Description

llten Ofenanlage zur kontinuierlichen Raffination ι verunreinigtem Kupfer in der Schmelzphaee ge-J der Erfindung.

l# ig. feine Ofenanlage gemäß der Erfindung im " gsscbnitt,

ig.2 einen Horizontalscbnitt der in Fig. I dar*

«Uten Ofenanlage.

rig. 1 zeigt einen rechteckigen, stationär angeord-

und zwar mit Hilfe stark rediwiereoder Gase, wie Ammoniak oder Methan, die mittel» der «torag wo qUn auf üie Kupferecnmelze gerichtete* Düsen W und IS eingeblasen werden. Das auf diese Weise fer-δ tigrafftnierte Kupfer verlaßt den Ofen aus dieser Zone kontinuierlich durch die» öffnung 15, von wo es in Formen gegossen und zu Anodenkupfer od. dgl. weiterverarbeitet werden kann. .

* ι g-1 *&*&■ β«»»»· twKHwwMgm, «auuuai twigcum- Bei nur flüssigem Enisatz von Robkupfer w den en Schmelzofen 1, der durch Trennwände 2,3 » Ofen durch die öffnung 12 ist es zweckmäßig, wenn H in drei wannenförmige Reaktionszonen 5,6 die Reaktionszone 5 kleiner ausgebildet ist als die i7 unterteilt ist Zwischen den Trennwänden 2 Zonen 6 und 7, da die Eraschmelz- und Aufheizlei- 13 befindet sich, wie Fig.2 zeigt, in der Zone6 stung eine kleinere Übertragungsflicbe erfordert als te weitere mit öffnungen8 und 9 versehene Wan- die beiden nachfolgenden Reaktionszonen <» und7^m ng 10. Femer befindet sich in der Reaktionszone 7 15 denen Gas-Flüssigkeitsreaktionen ablaufen. ΐΛβ ■ι stegförmige Erhöhung IL In der rechten Stirn- Reaktionszone S erhält daher bei nur flüssigem Ron- $ des Ofens ist eine öffnung 12 für die Zufuhr kupfereinsatz etwa das dreifache Volumen der _,„„ flüssigem Rohkupfer vorgesehen, während die stündlichen Durchsatzmenge, während die nachfoldieser Wandung gegenüberliegende Seite 13 eine Öff- genden Reaktionszonen 6,7 auf das vierfache VoIunung bzw. einen Brenner 14 aufweist, durch den die ao men der stündlichen. Df-chsatzmenge auszulegen Brennstoffe zusammen mit Luft in die Reaktions- sind.

_rone7 eingeführt werden. Die Wanrlang 13 (Fig. 1) Bei der kontinuierlichen Raffination von verunreireicht hierbei nicht bis zum Boden der Schmelz- nigtem Kupfer gemäß der Erfindung durchströmen zone! des Ofens, sondern taucht nur ein Stück in die die bei der Verbrennung entstehenden heißen Gase Schmelze ein, so daß zwischen der Unterseite dieser »5 den Ofen in entgegengesetzter Richtung zur ^KuP^fe.^r" Wandung und der Trennwand 4 ein freier Raum 15 schmelze b und verlassen diesen durch den oberhalb gebildet wird, durch den das fertig raffinierte Kupfer der Schmelzzone 5 angeordneten Kamin 23. Der Polaus dem Ofen austreten kann. In der Seitenwandung prozeß in der Reaktionszone 7 erfolgt hierbei, wie erdes Ofens befinden sich verschließbare Öffnungen 16 wähnt, unter reduzierend« Atmosphäre, und zwar und 17 für die Feststoffzufuhr bzw. für den Abzug 30 unterstöchiometrisch, bei einem i-Wert von 0,95 bis der Schlacke. Ferner sind in dieser Seitenwandung 0,5. Eine solche unterstöchiometrische Verbrennung *·■■*■■ · ·· · in dieser Reaktionszone, bei der nicht die volle Verbrennungswärme des Brennstoffes frei wird, ist in dieser Reaktionszone insofern vertretbar, weil bei 35 dem großen Wärmereservoir aller drei Reaktionszonen nur die Wärmeabstrahlungsverluste gedeckt zu werden brauchen. In der Reaktionszone 6 erfolgt eine stöchiometrische Nachverbrennung der in den aus

nonszuuca UU₆^LUJiIi. vjibiwiubiug bnuigi mc JJ611S.1- der Reaktionszone 7 kommenden reduzierenden zung des Ofens mit Hilfe von Heizgasen durch den 40 Heizgasen noch vorhandenen Brennstoffe durch Zuan der Stirnwand 13 angeordneten Brenner 14. In gäbe von Sekundärluft über die Düsen 20 und 21. der Reaktionskammer 5 wird das flüssige Rohkupfer Zweckmäßig wird die Sekunda! luftmenge so bemesauf die gewünschte Reaktionstemperatur aufgeheizt. sen, daß bei der Verbrennung die Wärmeverluste in Aus dieser muldenförmigen Reaktionszone 5 läuft dieser Zone gedeckt werden. Das gleiche gut auch, bei kontinuierlicher Rohkupferzufuhr eine der Auf- 45 für die Reaktionszone 5. Durch diese Art der Brenngabemenge entsprechende Menge durch die in der Stoffausnutzung und Brenngasführung gemäß dem

- "" "' ·· - · Verfahren der Erfindung gelingt es, alle drei Stufen

bei voller Ausnutzung des Brennstoffes die Reaktionsprozesse bei optimalsten Reaktionstemperaturen zu betreiben.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zeichnet sich besonders hinsichtlich der Wärmewirtschaft im Vergleich τα den bisher bekannten Verfahren aus, weil

^ „ gesonderte Aufheiz- und Abkühlungsztiten für die

isrlich durch die in der Seitenwandung des Ofens an- 55 einzelnen Reaktionsstufen entfallen. Der Gesamtgeordnete Öffnung 17 aus dem Ofen abgezogen. Da- bennsWfbedarf kann daher gemäß dem Verfahren mit die Schlacke nicht mit der Kupferschmelze b der Erfindung im Vergleich zu bekannten Verfahren in die dahüiterliegende Reaktionszone 7 gelangen erheblich verringert und die im Brennstoff vornankann, sind die öffnungen 8 und 9 in der Wandung 10 dene Wärme für den Reaktionsprozeß optimal getiefef angeordnet als der unter der Schlackenschicht 60 nutzt werden. Auch hinsichtlich der Invesütionskobefindliche Spiegel der Kupferschmelze b. Vom obe- sten der Ofenanlage für die Durchführung des Verren Bereich der Wandung 10 wird also die Schlacke α fahrens gemäß der Erfindung ergeben sich im Verzurückgehalten, während durch die darunter befindli- gleich zu bekannten Ofenanlagen erhebliche Vorchen, seiüicheu Durchtrittsöffnungen 8 und 9 das raf- teile, insofern, als für alle drei Verfahrensstufen nur finierte Kupfer nach dem Prinzip der kommunizie- 65 ein einziger Ofen verhältnismäßig kleiner Dimensiorendett Gefäße in die letzte Reaktionszone 7 eintritt nierung erforderlich ist. Außerdem treten im Ofen Io dies« Reaktionszone erfolgt die Entfernung des auf Grund der kontinuierlichen Arbeitsweise kaum überschüssigen gelösten Sauerstoffes durch Polen, nennenswerte Temperaturschwankungen auf, so daß

und in der dieser Wandung gegenüberliegenden Wandung Düsen 18, 19, 20 und 21 vorgesehen, durch die den Reaktionszonen Brennstoff, Luft und Reduktionsgase zugeführt werden.

Im Betrieb wird dem Ofen das Rohkupfer in flüssiger Form durch die Öffnung 12 und/oder Rohkupfer ir fester Form durch die Öffnung 16 der Reaktionszone 5 zugeführt Gleichzeitig erfolgt die Behei-

Trennwand 2 befindliche öffnung 22 in die Reaktionszone 6. In dieser Reaktionszone wird durch die Düsen 20 und 21 die für den Verschlackungsprozeß erfcrderliche Menge an Luft eingeblasen und da- 50 durch die Schlacke dutch Aufschwimmen im Kupfer bad vom flüssigen Kupfer getrennt. Die in dieser Reaktionszone auf dem Kupferbad schwimmende Schlacke«} wird diskontinuierlich oder auch kontinu-

die Innenausmauerung des Ofens im Vergleich zu bekannten öfen einem bedeutend geringeren Verschleiß unterliegt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann außer in einem stationären Ofen auch in einem Drehofen entsprechender Ausbildung kontinuierlich durchgeführt werden. Jedoch ist hierbei zu berücksichtigen, daß eine Trennung der Schlacke von dem im Ofen raffinierten Kupfer in einem dem Ofen nachgeschalteten Behälter vorgenommen werden muß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

I 2 hierbei als Gleßbebtlter mit einem Gasbrenner aus- i.. Patentansprüche; gebildet, so daß darin die Kupferschmelze einer oxy- : «erenden oder reduzierenden Nachbehandlung un-

1. Verfahren zur kontinuierlichen Raffination terzogen werden kann.

von verunreinigtem Kupfer In der Schmelzphase, 9 Bei diesem bekannten Verfahren ist von Nachteil, wobei das schraelzflüssige Köpfer in einem Be- daß jeder Bebälter für sich beheizt werden muß, was handlungsraum durch mehrere Reaktionszonen mit einem erhöhten Brennstoffverbrauch verbunden Un Gegenstrom zu den Heizgasen hindurcbgelei- ist Darüber hinaus ist mit diesem bekannten Verf ahtet und dabei von den Verunreinigungen befreit reu ein kontinuierlicher Betrieb nicht aufrechtzuerwird, dadurch gekennzeichnet, daß u halten, dä^der GießbehSlter nach jeder Füllung von der, in Durchlaufrichtung der Schmelze gesehen, den übrigen Behältern getrennt zur Gießanlage letzten Reaktionszone Brennstoff und Luft züge- od. dgl. verfahren werden muß. Diese bekannte Verfahrt werden, derart, daß darin eine unterstöchio- fabrensweise ist daher nicht nur mit Betriebsuntermetrische, d. h. unvollständige Verbrennung mit brechungen verbundeo, sondern weist darüber hinaus emera Λ-Wert von 0,95 bis 0,5 erfolgt, und daß in w noch den Nachteil auf, daß die im Gießbehälter beden vor der letzten Reaktionszone befindlichen endliche Kupferschmelze auch noch nachoxydiert Zonen eine stöcbiometrische Nachverbrennung und nacbreduztert werden muß, bevor sie vergossen der in den Brenngasen noch vorhandenen Brenn- werden kann. Ferner können bei diesem bekannten stoffe durch zusätzliche Luftzufuhr vorgenom- Verfahren nur verhältnismäßig kleine Gießbehälter men wird. w verwendet werden, da bei Verwendung größerer

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- Gießbehälter eine Aufoxydierung der Kupferschmelze rens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch kaum verhindert werden kann, so daß die Kupfereinen Ofen, dessen Ofenraum am Boden minde- schmelze während des Gießvorganges nachgepolt stens drei wannen- oder muldenförmige Reak- werden muß. Mit diesem bekannten Verfahren kann tionszonen aufweist wobei die — in Durchlauf- as daher praktisch nur mit verhältnismäßig kleinen richtung der Schmelze gesehen — letzten beiden Gießbehältern und nur in diskontinuierlicher Be-Reaktionszonen so dimensioniert sind, daß sie triebsweise gearbeitet werden. Außerdem ist nur eine etwa das dreifache bis fünffache Volumen der geringe Durchsatzleistung pro Zeiteinheit erreichbar, stündlichen Durchsatzmenge aufnehmen können, Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Art der Kup- und daß in der Wannenwandung der im mittleren 30 ferraffination liegt darin, daß weder die Aufrechter-Bereich des Ofens angeordneten Reaktionszone haltung einer gleichbleibenden Qualität des erzeug-— mit geringem Abstand vcmh oberen Rand — ten Kupfers noch eine kontinuierliche Kontrolle wenigstens eine öffnung für den Durchtritt der möglich ist.

Kupferschmelze in die nächtigende Reaktions- Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein

zone vorgesehen ist und daß der Ofen an der der 35 Verfahren zu schäften, das unter Vermeidung der Gutaufgabeseite gegenüberliegenden Seite in der oben angeführten Nachteile eine kontinuierlaihe Raf-Stirnwand und/oder an den Seitenwänden öffnun- fination von verunreinigtem Kupfer in der Schmelzgen bzw. Brenner und/oder Düsen für die Zufüh- phase mit hoher Durchsatzleistung ermöglicht. Diese rung von Brennstoff, Luft- und/oder Reduktions- Aufgabe wird dadurch gelöst, ά<ύ der, in Durchlaufgasen aufweist 4« richtung der Schmelze gesehen, letzten Reaktions-

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- zone Brennstoff und Luft zugeführt werden, derart, kennzeichnet, daß der Ofen in seiner Wandung daß darin eine unterstöchiometrische, d.h. unvolletwa im Bereich der mittleren Reaktionszone ständige Verbrennung mit einem Α-Wert von 0,95 bis Luftdüsen für die Nachverbrennung aufweist. 0,5 erfolgt und daß in den vor der letzten Reaktions-

45 zone befindlichen Zonen eine stochiometrische Nachverbrennung der in den Brenngasen noch vorhande-

_______ nen Brennstoffe durch zusätzliche Luftzufuhr vorge

nommen wird. Durch diese erfindungsgemäßen Verfahrensschritte können sehr vorteilhaft nicht nur alle 50 Prozeßschritte, die erforderlich sind zur Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und von reinem Kupfer, z. B. Anodenkupfer, bei gerineine Vorrichtung zur kontinuierlichen Raffination gem Brennstoffverbrauch genau kontrolliert und von verunreinigtem Kupfer in der Schmelzphase, wo- überwacht werden, sondern das Verfahren der Erfinbei das schmelzflussige Kupfer in einem Behänd- dung ermöglicht auch ein kontinuierliches Vergießen lungsraum durch mehrere Reaktionszonen im Gegen- 55 der gereinigten Kupferschmelze in Verbindung mit strom zu den Heizgasen hindurchgeleitet und dabei modernen Gießanlagen, da mit dem erfindungsgemävon den Verunreinigungen befreit wird. ßen Verfahren im Vergleich zu bekannten Kupferraf-

Aus der deutschen Patentschrift 810432 ist ein finationsverfahren bedeutend höhere DurchsaUlei-KupferräfffaatiOflsverfahren bekannt, bei dem das zu stangen bei gleichbleibender Qualität erreicht werrafflniereflde Kupfer k flüssiger Phase durch rneh- &» den. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird rere hifltereinandergeschaltete, mit Fahrwerken ver- daher im Vergleich zu bekannten Kupferraff inationssehene karnmerartige Behälter hindurchgeleitet wird. verfahren bei wesentlicher Verringerung an Arbeits-DSe Kupfertchmelze wird hierbei einem Oxydations- und Betriebskosten eine bedeutende Erhöhung der prozeß unterzogen und die dabei als Schlacke aüfal- pro Zeiteinheit erzielten Kupfermenge hoher Reioienden Verunreinigungen aus dem Behälter abge* «j heit und gleichbleibender Qualität erzielt
führt. Anschließend wird die auf diese Weise vorbe- Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der handelte Kupferschmelze einem Oxydationsprozeß Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuunterworfen. Der letzte kammerartigii Behälter ist tening der in den Zeichnungen schematisch darge·