DE2146434A1 - Verfahren und vorrichtung zum schmelzen und/oder raffinieren von metallen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen und/oder Raffinieren voll Metallen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen und/oder Raffiniertn von Metallen.
• Insbesondere betrifft die Erfindung Verbesserungen beim kontinuierlichen Of enschmelzen und Raffinieren von Rohmetallen, Legierungen oder Steinen indem in einen geschmolzeiien fließenden Strom mit Hilfe einer Lanze ein sauerstoffhaltiges Gas eingeblasen wird. Falls erforderlich können auch andere Oxydationsmittel verwendet werden, z.B. die Oxyde der herzustellenden Metalle. Die Erfindung betrifft Verbesserungen in den Verfahren und den Vorrichtungen, die in den australischen Patentschriften 281 236, 481 38j64, 3170/66 und 33751/68 beschrieben sind. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf das kontinuierliche Raffinieren von geschmolzenem Roheisen zu Stahl. Es ist jedoch auch zum kontinuierlichen Schmelzen und Raffinieren von Nichteisenmetallen geeignet, z.B. ftlr Kupfer, Nickel oder Zinn.
• Der Ausdruck Metall betrifft die rohen Metalle, Legierungen und metallreiche Gesteine.
• Die Erfindung betrifft besonders das kontinuierliche Raffinieren von Metallen unter Verwendung von Öf en, die durch gewisse neuartige Merkmale gekennzeichnet sind. Sie haben vorzugsweise eine verlängerte luttenartige Raffinierzone (nachfolgend als verlängerte Raffinierzone bezeichnet), in der die Schlacke praktisch im Gegenstrom zum Metall geführt wird. Sie besitzen weiterhin wenigstens zwei im wesentlichen oder annähernd kreisförmige Reaktionskammern oder Zonen (nachfolgend als Tiegel bezeichnet, wobei zwischen ersten und zweiten Tiegel unterschieden wird, wenn zwei derartige Zonen zur Diskussion stehen), in denen die Schlacke praktisch im Gegenstrom zum Metall zirkuliert wird. Zudem weisen die Öfen noch eine Schlackekonditionierungs- und Absetzzone auf (nachfolgend als Schlacketrennzone bezeichnet), in die die Schlacke aus den Tiegeln und den verlängerten Reaktionszonen fließt. Der zweite Tiegel erstreckt sich vorzugsweise in einen weiteren Ausläufer oder eine Kammer (nachfolgend als Metallablaßzone gekennzeichnet), aus der das raffinierte Metall abgelassen wird.
• Ein grundsätzliches kennzeichnendes Merkmal der vorliegenden E1-findung ist also das Vorhandensein von zwei oder mehr Tiegeln in den Öfen, wie sie hier beschrieben sind. Sie erhöhten die Kapazität, Stabilität und Steuerung des Prozesses. Da diese Tiegel die BerUhrungszeit zwischen Schlacke und Metall in den letzten Raffinicrstufen erhöhen, verbessern sie auch die bereits hohe Raffinierwirksamkeit, die durch die anderen, bereits oben erwähnten Merkmale erreichbar ist.
• Der erste Tiegel dient entweder als die Schmelzzone und primäre Schmelzzone oder als die erste Raffinierzone, in die das geschmolzene Metall, das raffiniert werden soll, oder die zu schmelzenden Konzentrate eingebracht werden. Die beiden Enden der verlängerten Raffinierzone werden vorzugsweise mit den ersten und zweiten Tiegel verbunden. Die Schlacketrennzone wird vorzugsweise mit dem ersten Tiegel verbunden, wobei die Zusammenführung in einiger Entfernung von der Verbindung zwischen dem Tiegel und der verlängerten Raffiniertone stattfindet.
• Der erste und der zweite oder die anderen Tiegel können von verschiedener Größe sein. Sie können eine grö(3ere Tiefe als die verlängerte Raffinierzone haben.
• Alle Ofenzonen sind vorzugsweise praktisch getrennte Abte ilungen, die im wesentlichen in einer horizontalen Ebene in Verbindung miteinallder stehen.
• In den eingangs erwähnten Patentanmeldungen wurde auf die Vorteile hingewiesen, die beim Metallraffinieren dadurch entstehen, daß eine Kombination von Gleichfluß und Gegenstrom der Schlacke-Metallströme unter kräftigen turbulenten Bedingungen vorliegt. Weiterhin wurde auf eine relativ ruhige Schlackeabsetzzone hingewiesen. Der Gegenstrom der Schlacke zum Metall führt zu einer Art Flüssigkeit/Flüssigkeitsextraktion. Beim Raffinieren von geschmolzenem Roheisen z.B.
• werden Schwefel und Phosphor kontinuierlich in die schlacke übergeführt. Die dabei herrschenden Bedingungen sind derart, daß die Massebewegungen und Temperatureffekte für derartige Übergänge besonders gtInstig sind. Andererseits kann auch erreicht werden, daß das in der Schlacke vorhandene Metall durch Wechselwirkung mit den reduzierenden Komponenten in der Schlacke in die Metallphase zurückgeführt werden kann.
• In den Gebieten des Gegenstroms von Schlacke und Metall wird die Berührungszeit zwischen der Schlacke und dem Metall erhöht, was darauf zurückzuführen ist, daß der Fließweg der beiden flüssigen Phasen in diesen Gebieten größer ist. Der größere Fließweg in diesen Gebieten beruht auf der Form der entsprechenden Ofenzonen und der Zirkulationsflußschemen. Die im wesentlichen kreisörmigen Raffinierzonen wirken auch als Reservoire und elliminieren kleinere Fluktuationen in der Zusammensetzung und der Temperatur sowohl des hereinkommenden Rohmetalls als des hinausgehenden raffinierten Metalls.
• Das neue Merkmal, zwei oder mehrere Tiegel einzusetzen, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von besonderem Vorteil, da es die erhöhte Verwendung von Altmetall und/oder anderen Rohmaterialien mit hohem Metallgehalt, z.B. von Eisenschwamm der direkten Stahlherstellung, ermöglicht, wobei erhöhter Metallausstoß erzielt wird.
• Beim Raffinieren von Roheisen wird durch Zugabe von Kalk in der Metallauslaßzone hohe Basizität in der Schlacke nahe dem Metallausflußende hervorgerufen. Das ist zur Aufrechterhaltung von sehr niederen Schwefel- und Phosphorgehalten im erzeugten Metall förderlich.
• In anderer Hinsicht ermöglicht das Verfahren die gleichzeitige Herstellung von mehr als einer Stahlsorte oder eines anderen Metalls mit Hilfe eines Ofens, der eine einzige gemeinsame Schlackeabtrennungszone und einen einzigen gelneinsamen ersten Tiegel hat.
• Dieser ist mit zwei Armen verbunden, wobei jeder Arm eine verlängerte Raffinierzone, einen zweiten riegel und eine Metallauslaßzone aufweist. Durch geeignetes Einrichten und Steuern der Vorgänge, durch die chemische Zusammensetzung und die Mengen der zugeführten Materialien und der Flußmittel, der Fließgeschwindigkeiten der geschmolzenen Materialien im Ofen und der anderen normalen Parameter der Stahlherstellung können verschiedene Stahlsorten gleichzeitig aus den beiden Armen des Ofens abgezogen werden.
• Die Zirkulation und dementsprechend die hohen Geschwindigkeiten der Wechselwirk<ingen zwischen den geschmc;,zenen Phasen körnigen mit Hilfe von clekt rischen Induktionsrührern unterstützt werden.
• Das geschmolzene nichtraffinierte Metall oder Erz oder die Konzentrate werden vorzugsweise tangential in den ersten Tiegel eingebracht.
• Das raffinierte Metall wird beim oder nahe des Endes des Metallauslaß oder der letzten Raffinierzone, die mit dem zweiten oder letzten Tiegel verbunden ist, abgezogen. Alteisen und/oder Rohmaterialien mit hohem Metallgehalt (als Kühlmittel zugesetzt) können in den ersten Tiegel oder den zweiten Tiegel oder die letzten Tiegel zugesetzt werden.
• Der Großteil der Flußmittel wird vorzugsweise in den letzten Tiegel oder in die Metallauslaßzone eingebracht. Kleinere Zuschläge von Flußmitteln können auch in andere Zonen des Ofens eingeführt werden.
• Geeignet sind z . I3. der erste Tiegel und, oder die verlängerte Raffinierzone oder -zonen.
• Die Erzeugung von Turbulenz, die zur Erzielung von hohen Geschwindigkeiten der Wechselwirkung zwischen den Metall- und Schlackephasen notwendig ist und die zu einer hohen Raffinierwirksamkeit führt, kann durch das Einblasen von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas mit Hilfe von Lanzen in mehrere Tiegel erzeugt oder unterstützt werden. Die im allgemeinen kreisförmige Ausführung der Tiegel ist für das Einblasen von Sauerstoff von besonderem Vorteil, da die Erosion des feuerfesten Materials und der Abrieb geringer ist als bei engen rechteckigen Lutten. Weiterhin können die Tiegel rasch und einfach mit Kühlkanälen oder -GSngen hergestellt werden, die horizontal um sie herum auf der Höhe der Schlacke laufen und so den Abrieb des feuerfesten Materials vermindern.
• Es können gewinkelte Brennerlanzen für Sauerstoff oder Sauerstoff/ Brennstoff verwendet werden, die das Fließen der Schlacke im Gegenstrom zum Metall in der verlängerten Raffinierzone oder den verlängeren Raffinierzonen erleichtern.
• In den verlängerten Raffinierzonen und zwischen den Tiegeln werden bedeutende und signifikante Zusammensetzungsgradienten eingestellt und aufrechterhalten.
• Bei der kontinuierlichen Stahlherstellung aus geschmolzenem Roheisen führt die Bildung der basischen oxydierten Schlacke zu beträchtlichen Mengen an Kohlenmonoxyd, da sie mit dem kohlenstoffhaltigen Metall reagiert. Dadurch kommt es zu einem heftigen Sieden der Schmelze Ein derart heftiges Sieden ist für den Raffinlervorgang günstig. Das heiße Metall wird als Halbstahl in den ersten Tiegel geblasen. Der größte Teil des Siliziums und ein großer Teil des Schwefels und Phosphors werden dort in die rückwärts fließende Schlacke entfernt.
• Der verbleibende Schwefel und Phosphor werden in der verlängerten Raffinierzone und im zweiten Tiegel oder den weiteren Tiegeln entfernt.
• Bei der Herstellung von Kupfer werden Konzentrate in den ersten Tiegel gebracht, der in diesem Fall als Schmelzzone dient. Es wird dabei ein relativ niedergradiger Stein erzeugt, der etwa 35 bis 45% Kupfer enthält. Beim Durchgang durch die verlängerte Reaktionszone (oder Konverterzone) zum nächsten Tiegel erhöht sich der Kupfergehalt dieses Steines fortwährend, bis er schließlich im zweiten oder einem letzten Tiegel zu Rohkupfer geblasen wird.
• Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf das Schmelzen von Zinn, insbesondere auf das Raffinieren des Härtlings (Zinn-Eisen-Legierung) zu Zinnmetall, enthält der erste Tiegel eine hochprozentige Eisenlegierung (gewöhnlich mehr als 20% Eisen). Der Eisengehalt sinkt allmählich auf 2 bis 5% im zweiten Tiegel. Die endgültige Entfernung des Eisens erfolgt in der Metallauslaßzone oder der letzten Raffinierzone.
• Eine weitere Ausfilhrungsform der Erfindung betrifft das Vorhandensein von mehr als zwei Tiegelregionen, z.B. in einem Ofen der allgemeinen Form, wie er in Fig. 5 gezeigt ist.
• Wie bereits erwähnt, sind die Vorteile derartiger Tiegelregionen erhöhte Prozeßkapazität, Stabilität und Steuerung. Das erfindungsgemäße Verfahren hat jedoch noch spezifische, nachfolgend aufgeführte Vorteile: 1. Erhöhte Kontaktzeit zwischen der Schlacke und dem Metall in den letzten Raffinierstadien, wodurch die bereits hohe Raffinierwirksamkeit weiter gesteigert wird; 2. verminderter Abrieb des feuerfesten Materials, der während des Einblasens des Sauerstoffs erreicht u ii d I)e ve@ l ingerte Abrieb ergibt sich aus dem Vergleich mit engeren rechteckigen Lutten, in denen die Sauerstoffdüsen viel näher @ zur Auskleidung mit dem feuerfesten Material angeordnet siijd und das nicht so rasch durch umlaufende Kühlgänge gekiilllt werden kann. Beini erfindungsgemäßen Ofen können die Kühlgänge um den Tiegel herumgeführt werden, z.B. in Höhe der Schlacke; 3. leichtere Wartung und einfachere Reparatur als ErgtXbnis der individuellen (tankartig) tiegelförmigen Ofenkomponenteìl, die rasch durch Reservekessel ersetzt werden können.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es weiterhin, einen horizontalen Gradienten in der chemischen Zusammensetzung in und entlang dem Ofen zwischen dem Rohmetall oder Stein am Eingabeende und des raffinierten Metalls am Auslaßende leichter einzustellen und aufrechtzuhalten. Ein derartiger horizontaler Gradient in der Zusarn -mensetzung erhöht die Verfahrensstabilität und den Grad der Prozeßsteuerung, der ausgeführt werden kann. Dies wird dadurch h erreicht, daß die Zusammensetzung des Metalls auf der einen Seite und die der Schlacke auf der anderen Seite schrittweise geändert wird, wobei minimale Rückvermischungseffekte auftreten. Als Folge davon werden die Metallverluste in der Schlacke auf sehr niedere Werte Ix'i gleichzeitig hohem Ausstoß gehalten.
• Ein weiterer Vorteil, der mit den tiegelförmigen Kesseln des erfind ungsgemäßen Verfahrens verbunden ist, ist die Möglichkeit domartige Dächer anstelle von Hängedächern zu verwenden, Letztere sind schwieriger abzudichten und neigen zum Abbrennen ihrer Stahlaufhänger wenn sich heißer Staub, insbesondere Sulfldst tue) auf ihnell Sammelt.
• Domartige Däche sind auch dann bequemer, wenn die Lanzen von oben eingeführt werden.
• Verschiedene Merkmale der vorliegenden Erfindung können anhand der beiliegenden Zeichnungen leichter verstanden werden.
• Fig. 1 ist ein Schnitt eines Ofens, der in Übereinstimmung mit der Erfindung konstruiert wurde. Zwei Tiegel 10 und 12 liegen an den entgegengesetzten Ecken eines Rechteckes.
• Der Tiegel 10 liegt an der Verbindung der verlängerten Raffinierzone 11 mit der Schlackeabscheidungszone 14.
• Der Tiegel 12 befindet sich in der Verbindung der verlängerten Raffinierzone 11 mit der Metallauslaßzone 13.
• Fig. 2 ist ein Schnitt eines Ofens, bei dem die gesamten Ofenzonen 14, 10, 11, 12, und 13 linear zueinander angeordnet sind.
• Fig. 3 stellt einen Schnitt eines Ofens dar, bei dem die verlängerte Raifinierzone 11 als Bogen ausgebildet ist. Die Enden sind entsprechend mit dem ersten Tiegel 10 und dem zweiten Tiegel 12 verbunden. Der erste Tiegel 10 steht in VerDindung mit der Schlackeabtrennungszone 14 und der zweite Tiegel 12 mit der Metallauslaßzone 13. Die Zonen 13 und 14 sind parallel zueinaiider angeordnet.
• Fig. 4 gibt einen Schnitt eine., Ofens wider, der aus einem ersten Tiegel 10 besteht, der mit einer einzigen Schlackeabtrennungszone 14 auf einer Seite und mit zwei Armen auf der anderen Seite verbunden ist. Einer der beiden Arme enthält eine verlängerte Raffinierzone lla, einen zweiten Tiegel 12a und eine Metallauslaßzone 13a, während der andere der beiden Arme eine zweite verlängerte Raffinierzone lib, einen dritten Tiegel 12b und eine zweite Metallauslaßzone 13b enthält.
• Fig. 5 ist ein Schnitt eines typischen Ofens, der vier Tiegel oder Reaktionskammern 27, 28, 29 und 30 hat. Diese Anordnung ist zwar typisch, begrenzt den Patentanspruch jedoch nicht.
• Der Fluß des Metalls wird' in allen Zeichnungen durch ausgezogene Linien angegeben, während der Schlackefluß mit gestrichelten Linien gekennzeichnet ist.
• Die Öfen der Figuren 1, 2, 3 und 4 enthalten alle wenigstens zwei Tiegel 10 und 12 (oder 10 und 12a, 12b), in denen die Schlacke praktisch im Gegenstrom zum Metall fließt. Weiterhin haben sie wenigstens eine verlängerte Raffinierzone 11 (oder 11a und 11b), in der die Schlacke praktisch im Gegenstrom zum Metall fließt, eine Schlackeabtrennzone 14 und wenigstens eine Metallauslaßzone 13 (oder 13a und 13b). In diesen Zeichnungen ist die Zone 11 (oder lla, 11b) immer mit der Zone 10 und der Zone 12 (oder 12a, 12b) verbunden. Die Zone 14 hat immer Verbindung mit der Zone 10 und die Zone 13 (oder 13a, 13b) mit der Zone 12 (oder 12a, 12b). Die Lage der verschiedenen Zonen zueinander ist im wesentlichen in den Abbildungen nur erläuternd gedacht und nicht einschränkend. Die Wahl der besonderen Ofenausführung hängt von Faktoren ab, die für die einzelnen Anlagen spezifisch sind. Von Bedeutung sind die Verfflgbarkeit voll Raum, Ausrüstungsgegenständen, Transportmöglichkeiten und die Art der durchzuführenden Schmelz- oder Raffiiiiervorgänge. Es ist klar, daß die offenen Anordnungen der Figuren 1 und 2 einen leichten Zugang zur Wartung und Reparatur ermöglichen, während die g@ößere Kompakiheit der Ofen von Figur 3 besser für Anlagen von begrenzter Größe geeignet ist. Der Vorteil der gleichzeitigen und kontinuierlichen Herstellung von mehr als einer Stahlsorte oder eines anderen Metalls kann leicht unter Verwendung eines Ofens durchgeführt werden, wie er in Figur 4 gezeigt ist.
• Das rohe geschmolzene Metall, das raffiniert werden soll oder die zu schmelzenden Konzentrate werden vorzugsweise praktisch tangential zur Ofenwand durch eine Lutte oder Lanze oder eine Spritzringvorrichtung 15 zugegeben. Alteisen oder andere Rohmaterialien niit hohem Metallgehalt werden durch die Öffnungen 16 bzw. 17 eingeführt.
• Die Öffnung 16 kann auch zum Einführen von Konzentraten dienen, z.B. bei der Herstellung von Kupfer, wenn der erste Tiegel 10 als Schmelzzone benützt wird. Das raffinierte Metall wird über die Abstiegöffnung 16 abgezogen.
• Der Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Gas wird in die Tiegel 10 oder 12 (oder 12a, 12b) über eine odei mehrere Lanzen, z.B. 18 und 19 (oder 19a, 19b) eingeblasen, wobei eine kräftige Turbulenz oder Zirkulation in diesen Zonen erzeugt wird.
• In die verlängerte Raffinierzone 11 (oder lla, 111)) kann Lift oder mit Sauerstoff angereicherte Luft oder ein anderes sauerstoffhaltiges Gas über die Lanzen 2(} (oder 20a, 20b) eingeleitet Beiden. Diese Lanzen können im einfachsten Falle das sauerstoffhaltige Gas einleiten.
• ausgebildet Sie können jedoch auch als Sauerstoff-Brennstoff-Brennertyp / sein.
• Sie können auch geneigt sein oder ihre Enden können sie iiikelt ausgebildet sein, so daß das Fließen der Schlacke in der gewünschten Richtung erleichtert wird.
• Kleinere Mengen an Flußmitteln können in die Zone 10 eingebracht werden. Größere Mengen an diesen Materialien werden jedoch vorzugsweise über eine Lanze 21 (21a, 21b), die sich in der Zone 13 (13a, 13b) befindet, eingespritzt.
• In der Schlackeabtrennungszone 14 kann ein Schlackewehr 23 ausgebildet werden. Zwischen dem Schlackewehr 23 und dem Schlackeauslaß 25 befindet sich der Endschlackebehälter 24. Das Schlackewehr 23 kann mit Hilfe von Metallröhren oder Blöcken (die nicht gezeigt sind), welche in das feuerfeste Material eingebaut sind, mit Fltissigkeiten gekühlt werden.
• Der Ofen von Fig. 5 hat vier Tiegel 27, 28, 29 und 30, die durch die Raffinierzonen 11 verbunden sind. Die Metallauslaßzone 13 kann als Schlußraffinierzone oder rein als ein Metallbehälter oder ein Behälter für angereichertes Gestein dienen. In letzterem Falle kann sie mit dem Tiegel 30 über eine untergetauchte Unterführung oder eine Passage 31 vom Siffontyp verbunden werden. Eine Metallablaßöffnung ist bei 26 yorgesehen. Die Schlackeabscheidungszone 14 ist parallel zur Linie der Tiegel 27 bis 30 angeordnet.
• Der Gesamtfluß der Schlacke verläuft im wesentlichen im Gegenstrom &um Metall, d. h. sie fließt im allgemeinen in Richtung der Zone 14 zu Zone 13. Im Gegensatz dazu findet das Fließen des Gesteins oder des Metalls von Zone 27 zu Zone 13 statt. In allen Tiegeln 27, 28, 29 und 13 fließen Schlacke und Metall praktisch im Gegenstrom zueinander. In der Schlackeausscheidungszone 14 kann ein Schlackewehr 23 vorliegen. Zwischen dem Schlackewehr 23 und der Schlackeablaßöffnung 25 befindet sich dementsprechend ein Schlackeendbehälter 24 Das Schlackewehr 23 kxln mit hilfe von Metallröhren oder -Blöcken ( die nicht gezeigt sind) mit einer Flüssigkeit gekühlt werden. Das rohe geschmolzene Metall, das raffiniert werden soll, oder die Konzentrate, die geschmolzen und raffiniert werden sollen, werden mit Vorteil praktisch tangential zum Ofen durch eine Lutte oder eine Lanze 15 eingebracht. Alteisen und/oder Rohmaterialien mit hohem Metallgehalt werden durch die Öffnung 16 oder die anderen Öffnungen (die nichtgezeigt sind) in einen oder mehrere der Tiegel 27, 28, 29 und 30 eingeführt. Falls erforderlich können die Konzentrate auch durch die Öffnung 16 eingegeben werden. Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Gas wird über eine oder mehrere Lanzen 19 in die Tiegel 27, 28, 29 und 20 eingeblasen. Zusätzliche oder alternative Stellen für Lanzen zum Einleiten von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas und/oder Flußmitteln können vorgesehen werden.
• Weiter oben wurde erwähnt, daßder größte Teil der Flußmittel in die Metallauslaßzone 13 zugegeben wird. Das trifft ganz besonders bei der Stahlherstellung zu. Im Falle von anderen Metallen, z.B. Kupfer, werden die Flußmittel vorzugsweise in einem früheren Stadium des Prozesses zugegeben. Fließt nämlich das Gestein zum Metallauslaßende 13 des Ofens, so nimmt der Kupfergehalt zu und der Eisengehalt ab. Es wird deshalb weniger siliciumhaltiges Flußmittel im Tiegel 30 als beispielsweise in den Tiege@n 28 oder 29 benötigt.
• Mit Hilfe eines Ofens, dessen Typ in Fig. 3 abgebildet ist, können Gesteine snit zunehmendem Kupfergehalt hergestellt werden, z.B.
• 40 f , Kupfer in Zone 27, 50 bis 60% Kupfer in Zone 28, 60 - 75% Kupfer in Zone 29, 80 'S Kupfer in Zone 30 und schließlich Kupfermetall in Zone 13.
• Es ist auch möglich, halbinselartige Einbauten in die Ofenauskleidungen anzubringen, um den Schlackefluß in die Metallauslaßzone 13 zu beschränken. Dies ist in der australischen Patentschrift 33 751/68 beschrieben.
• Beispiel 1 Geschmolzenes Roheisen wurde in einem Ofen des allgemeinen Typs von Fig. 2 zu Stahl raffiniert.
• Das geschmolzene heiße Roheisen aus einer heißgeblasenen Kuppe hatte folgende Zusammensetzung: Kohlenstoff 4, 10 % Silicium 1, 12% Mangan O, 60 % Phosphor 0,08% Schwefel 0,05 % Eisen Rest.
• Das geschmolzene Roheisen wurde aus einem Kippofen in einer Menge von 6 Tonnen in der Stunde in den ersten Tiegel 10 durch die Öffnung 15 zugegeben. Kalkflußmittel (CaO), dem 5% Calciumfluorid (CaF2) zugesetzt worden war, wurde an einer Stelle in die letzte Stahlauslaßzone 13 zugegeben, wo durch die Sauerstofflanze 21 maximale Turbulenz erzeugt wurde. Hier wurde hochbasisches Calciumferrit als Schlacke erzeugt. Sie war nicht in der Lage mit dem Stahl durch die Abstichöffnung 26 zu fließen, da ein Schlackedamm dies verhlnderf te. Sie wurde deshalb unter Einwirkung der Schwerkraft im Gegenstrom gezwungen, zum Metallstrom zurückzufließen. Beim Zurückfließen nahm die Schlacke Schwefels und Phosphor und später Silicium sowie etwas Mangan aus dem Metallstrom auf, mit dem es heftig durchmischt wurde. Die starke Durchmischung war nicht nur auf die Wirkung der verschiedenen Sauerstoffdüsen 18, 19 und 20, sondern auch auf die heftige Siedewirkung des Bades zurückzuführen. Die Schlacke veränderte während des Flusses allmählich die Zusammensetzung, Dies war besonders der Fall, als sie in den ersten Tiegel eintrat und ihn passierte. Hier nahm sie nahezu alles Silicat (SiO2) auf, das durch Oxydation des Siliciums aus dem heißen Metall gebildet wurde. Dadurch wurde dessen Basizität erniedrigt. Der FeO-Gehalt wurde durch die Reaktion mit Kohlenstoff und Silicium im Metallbad ebenfalls verringert. Schließlich trat die Schlacke aus der Abstichöffnung 25 in die Schlackeabecheidungszone ein. Sie hatte ein CaO/SiO2-Basizitätsverhältnis von 2,5 und einen FeO-Gehalt von nur durchschnittlich 5,5%. Der gleichzeitig durch die Abstichöffnung 26 (lB80°C) kontinuierlich fließende Stahl hatte nachfolgende Zusammensetzung: Kohlenstoff 0,45% Silicium o, 003% Mangan 0,11% Phosphor 0,004% Schwefel 0,005% Eisen Rest.
• Der extrem hohe Raffinierungsgrad im Hinblick auf Silicium, Phosphor und Schwefel ist eindeutig ersichtlich. Weiterhin betrug die Rückgewinnung an Eisen im abgezogenen Stahl mehr als 99% des im heißen Metall zugeführten Eisens. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Eisenverluste in Form von Rauch weniger als 0,3% und die Verluste in der Schlacke weniger als 0,5% betrugen. Die produzierte Schlacke hatte etwa 8% des Gewichts des abgezogenen Stahles.
• Beispiel 2 Kupferkonzentrate wurden geschmoken und in einem Often der allgemeinen Art, wie er in Fig. 5 gezeigt ist, umgewandelt.
• Die getrockenten Konzentrate hatten die folgende Zusammensetzung: Kupfer 25,3% Eisen 31, 2'S, Schwefel 33,2% SiO2 6,1% Al2O3 0,9% CaO 0, 3t Weitere Bestand- 3,0% teile 100.0% Sie wurden pneumatisch mit etwas Öl und heißer Luft (3500C) in die Tiegel 27 und 28 gebracht. 60 % der Konzentrate wurden in den Tiegel 27 eingeführt und 30% in den Tiegel 28. Die verbleibenden 10 % der Konzentrate wurden über eine andere Lanze, die nicht gezeigt ist, beim Eingang zum Schlackeabtrennungsteil 14 hinzugefüg@.
• Sie unterstützten die Reinigung der Schlacke von Kupfer.
• Die Oxydation des Schwefels und des Eisens aus dein Gestein wurde mit den Lanzen 19 bewerkstelligt. Deren Spitzen tauchten in das Bad unteihalb des Schlackegesteins ein. Das durch den Auslaß 26 bei einer Temperatur von 1150°C abgestochene Metall enthielt 99,1% Kupfer und 0,65% Schwefel. Der Rest bestand aus Eisen, Blei, Gold, Silber und einigen weiteren Spurenelementen Zur gleichen Zeit floll tiie Schlacke kontinuierlich aus der Schlackeabtrennungszone beim Auslaß 25 aus. Sie enthielt 0,38% Kupfer. Die G@se wurden kontinuierlich durch einen Gasabzug, der nicht gezeigt ist, abgezogen. Der Gasabzug befand sich oberhalb des Zentrums des Schlackeausscheidungsteils 14.
• Sie emhielten 11 bis 12 % Schwefe lioxyd. Sie sind nach dem üblichen Kühlen in einem Dampfkocher u d e Reinigungsvorgängen besonders zur Herstellung von Schwefels@@@ @@eignet.
• Das Verfahren ermöglicht daher nicht nur eine hohe Gewirnung an Kupfer sondern auch des in den Konzentr@ten enthaltenen Schwefels.

Claims (26)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Schmelzen und/:oder Raffinieren von Metallen, dadurch gekeniizeic hjiet, dal3 einen Konzentrate oder nlchtraffiniertes Metall zu einer oder zwei Reaktionszonen aus einer Vielheit von im wesentlichen kreisförmigen Reaktionszonen oder Tiegeln gibt, das geschmolzene Metall durch eine verlängerte Raffinierzone zum nächsten Tiegel fließt, sauerstoffhaltiges Gas in das geschmolzene Material, das durch den Ofen fließt, eingeleitet wird, die Schlacke in Gegenstrom zum Metall in der verlängerten Raffinierzone oder den Zonen zum Fließen und dann in eine Schlackeabscheidungszone gebracht wird und schließlich das raffinierte Metall aus dem letzten Tiegel in den Metallauslaß gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrate oder das nichtraffinierte Metall tangential in den Tiegel oder die Tiegel eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke praktisch im Gegenstrom zum Metall in jedem Tiegel fließt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall durch eule Reihe von Tiegeln und eine Reihe von verlällgerten Raffinierzonen fließt, die sich zwischen den Tiegeln erstrecken und schließlich zum Metallauslaß geleitet wird.

5. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprücher 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geschmolzene Schlacke durch eine Reihe von Tiegeln und durch eine Reihe von verlängerten Raffmierzonen, die sich zwischen den Tiegeln erstrecken, geleitet und schließlich zum Schlackeauslaß in der Schlackeabscheidungszone gebracht wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 Ijis 5, dadurch gekexulzeichnet, daß das Metall aus dem letzten Tiegel oder den Tiegeln in eine Metallauslaßzone und dann zum Metallauslaß fließt.

7. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Material in einemoder mehreren der Tiegel durch elektrische Induktion zur Aufrechterhaltung von turbulenten Bedingungen in den Tiegeln gertihit wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchell 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sauerstoffhaltiges Gas in einen oder mehrere der Tiegel eingeblasen wird, um in diesen Tiegeln turbulente Bedingungen auflechtzuerhalten.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffhaltige Gas tangential in den Tiegel oder die Tiegel eingeblasen wird.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tiegel, die Raffinierzonen untl die Schlackeabscheidungszone praktisch in der gleichen horizontalen Ebene befinden.

11. Vorrichtung zum Schmelzen und,/oder Raffinieren R n Metallen, Dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Ofen besteht, der wenig stens zwei im wesentlichen kreisförmige Reaktionszonen oder Tiegel, Mittel zum Emsp@t@en von Konzentraten oder @. @a @ierten @@@ @ in einen oder zwei der Tiegel, eine @erlänterte Raffi@@@ @ z@@cher jeden. Tiegel und dem nachsten, Vo@richtungen zum @@le@ten to sauerstoffhaltigem Gas in das geschmolzene Material @@@@halb des Ofens und einen Metallauslaß aufweist, der mit einem oder mehreren der Tiegel in Verbindung steht.

12. Vorrichtung zum Schmelzen und oder Raffinieren von M@@@@@, dadurch gekennzeichnet daß sie aus einem Ofen besteh, der eine Reihe von im wesentlichen kreisförmigen Reaktionszonen oder T@@reln.

Vorrichtungen zum Einspeisen von Konzentraten oder nichtraffiniertem Metall in einen oder zwei der Tiegel, ein( verlängerte Raffinierzone zwischen jedem Tiegel und dem nächsten it Serie befindlichen Tiegel, Vorrichtungen zum Einleitell von sauerstotflalligeni Gas in das geschmolzene Material an verschiedenen Punkte entlang des Ofens eine Schlackeabscheidungszone, die mit einem der Tiegel in Verbindung steht, einen Schlackeauslaß in der Schlackeabscheidungszone, eine Metallauslaßzone, die mit dem letzten Tiegel oder den Tiegeh der Serie in Verbindung steht, und e-in<-qi Metallauslaß in der Met auslaßzone aufweist.

13. Ver@@ren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackeabscheidungszone in Verbindung mit dem ersten Tragel der Serie stellt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie in der Schlack@@hscheidungszone ein Schlackewehr @nd zw@-schem dem @ hlackewe@@ und dem Schlack@ausla@ einen Scl@@@kebehälter hat.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie Vorrichtungen Zum Einspeisen von Konzentraten oder nichtraffiniertem Metall tangential zum Tiegel oder den Tiegeln hat.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dll3 sie Laii,.eii zum tangentialen Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas in einen oder mehrere der Tiegel hat.

17. Vorrichtung nach dt'n Ansprüchen 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Tiegel durch eiiie verlängerte Raffinierzone verhunden sind, die Schlackeabscheidungszone mit dem ersten Tiegel und einer Metallauslaßzone in Verbindung steht, die mit dem zweiten Tiegel verbunden ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, daturch gekennzeichnet. daß die Schlackeabscheidunszone und die Metallauslaßzone linet 1 oder parallel zur verlängerten Raffinierzone vorliegen.

19. Vorrichtuiig nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackeabscheidungszone und die Metallauslaßzone im rechten Winkel zur verlängerten Raffinierzone angebracht sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die verlängerte Raffinierzone als Bogen ausgebildet ist.

21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Tiegel parallel durch Raffinierzonen mit dem ersten Tiegel verbunden sind.

22. Vorrichtung gekennzeichnet durch Figur 1.

23. Vorrichtung gekennzeiclulet durch Figur 2.

24. Vorrichtung gekennzeichnet durch Figur 3.

25. Vorrichtung gekennzeichnet durch Figur 4.

26. Vorrichtung gekennzeichnet durch Figur 5.