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Verfahren und Vorrichtung zur Trennung von Blei, Kupfer und Zink aus
Zink- und Bleisulfidkonzentraten mit hohem Gehalt an Kupfer und aus Kupfersulfidkonzentraten
mit hohen Blei-und Zinkgehalten Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Trennung der NE-Metalle Blei und Zink aus Konzentraten mit verschiedenen xupfergehalten,
z. B. aus Zink- und Bleisulfidkonzentraten mit hohem Kupfergelialt oder aus Kupfersulfidkonzentraten
mit hohem Blei- und Zinkgehalt und eine Brenner-Zufuhrvorrichtung durch die die
Konzentrateinsätze in den Schmelzofen, der an sich bekannten zur Verarbeitung solcher
Konzentrate angewendeten Anlagen, eingetragen werden.
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Bekannt ist ein Verfahren zur Verarbeitung von einigen Zink-und Bleisulfidkonzentraten
mit 16 bis 25-% Pb, 30 bis 35 % Zn, 7 bis 10 % Fe und max. 2 % Cu.
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Nach diesem Verfahren ergeben sich nach auf Band unter Druck erfolgtem
Sintern des Konzentrates und nach Schmelzen im Hochofen des mit max. 1 zo Schwefel
verbliebenen Sinters Rohblei und Metallzink durch Kondensation mit Bleispritzer.
Das Kupfer wird in einer Höhe von max. 60 % als Rohblei zurückgewonnen, von wo es
in Form von blei- und kupferhaltigen Schlickern zurückgehalten und bei Entkupferung
des Bleies getrennt wird.
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Der Nachteil des Verfahrens besteht in der Tatsache, dass es nur bei
einem Kupfergehalt von höchstens 2 0% und bei einem so vorbestimmten Bleigehalt,
dass das Verhältnis Eb/Cu gleich 9 bis 10 ist, wirksam ist.
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Bekannt ist auch ein Verfahren zur Verarbeitung von kupfer- und zinkhaltigen
Konzentraten mit 10 bis 20 > Cu, 6 bis 10 % Zn und 1,7 bis 2 % Pb durch autogenes
und durch Zyklonbewegung mit Sauerstoff durchgeführtes Schmelzen des Konzentrates,
wobei ein Kupferstein mit mehr als 45 % Cu und eine zinkhaltige Schlacke erhalten
werden; die Schlacke wird zwecks Rückgewinnung von Zink in Elektroöfen, der Stein
durch Konvertierung zu honverterkupfer verarbeitet Zur Erzielung einer wirtschaftlichen
Ruckgewinnung von Kupfer in Form von Stein und von Zink in direktem metallischen
Zustand, erfordert aber das Verfahren einen 10 bis 20 % hohen Eupfergehalt im lonzentrat,
nebst maximalen Zink- und Bleigehalten von 10 % Zin1 und 2 bis 3 % Blei.
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Höhere Bleigehalte im Konzentrat führen zu einem entsprechenden Bleiverlust.
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Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht in der Tatsache, dass
bei Anwendung von Sauerstoff beim Schmelzen mit Zyklonbewegung Gase mit einem hohen
bis 85 bis 90 % S02-Gehalt entstehen, so dass die Ausarbeitung einer geeigneten
Technologie für die Anwendung dieser Gase zur Schwefelsäureherstellung erforderlich
wird.
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;Bekannt ist ebenfalls ein Verfahren zur Verarbeitung von kupfersulfidhaltigen
Konzentraten mit einem Mittelgehalt an Zink und Blei, das aus einem Schwebeschmelzen
(autogenem) einiger Konzentrate mit 17 bis 18 % Cu, 7 % Zn und 5 % Pb besteht, bei
dem gleichzeitig mit der Rückgewinnung des Kupfers in Form von Stein mit 50 % Cu
auch eine weitgehende Verflüchtigung von Blei und Zink erzielt wird.
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Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es eine Begrenzung
der Zink- und Bleigehalte in den kupferhaltigen Konzentraten auf max. 7 % Zn und
bzw. auf 5 % Pb erfordert, weil höhere Gehalte an diesen Komponenten zu deren Verlust
in der Schlacke führen.
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Die vorliegende Erfindung beseitigt die genannten Nachteile dadurch,
dass zwecks rennung von wertvollen Bestandteilen, das heisst, von Fb, Zn und Cu
aus beliebigen Mischkonzentratarten von Pb, Zn und Cu und auch aus Konzentraten
mit hohen
Fe-Gehalten nebst hohen Zn- und lt-Gehalten ein das ochwebeschmelzen
der aus bekannten Gemischen von Konzentrat und von bis auf max. 0,5 % Feuchtigkeitsgehalt
getrockneten E'lussmittel bestehende Einsätze in einem mit Brenngasen, technologischer
Luft und mit auf eine über 550° C Temperatur vorgewärmter für die Verbrennung des
Brennstoffes notwendiger Luft entsprechend beheiztem Ofen durchgeführt wird, wobei
der Einsatz in freien Fall über eine Brennerzufuhrvorrichtung beschickt wird, die
dem Schmelzofengewölbe entsprechend angepasst ist und durch welche das Methangas,
die technologische Luft und die zur Verbrennung des Brennstoffes notwendige Luft
bei für die Erzielung der Momentschmelzen des Einsatzes bei 1350 bis 1550° C angemessenen
aeschwindigkeiten eingeblasen werden.
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Die erfindungsgemässe Brenner-Zufuhrvorrichtung besteht zwecks Erzielung
einer geeigneten Regelung der Zufuhr des Einsatzes im Ofen, gleichzeitig mit der
Zufuhr von Brennstoff und von zum schmelzen des Einsatzes notwendigem gasförmigem
chemischem Resgenzen und mit der Zufuhr von technologischer- und Verbrennungsluft,
aus einem kegelstumpfförmigen mit Doppelwanden für eine Wasserkühlung versehenen
Montagekörper, der mit der kleinen Basis in das Ofengewölbe eingeführt ist, indem
im kegelstumpfförmigen Montagekörper sich zwei zylindrische konzentrische axial
angeordnete Körper befinden, die durch Schweissung so abgedichtet sind, dass durch
den inneren zylindrischen körper der am Oberteil mit dem Bunker für den zu verarbeitenden
Einsatz und am Unterteil mit dem Dchmelzraum des Ofens verbunden ist, die dosierte
Aufgabe des Einsatzes erfolgt, und durch den kreisschnittförmigen
Raum
zwischen dem inneren zylindrischen Körper und dem zweiten zylindrischen körper und
der Mantelwandung des in Verbindung mit der vorgewärmten Luft-Quelle stehenen -kegelstumpfförmigen
Nontagekörper die Zuführung von technologischer- und Verbrennungsluft erfolgt.
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Im nachfolgenden wird die Erfindung an Hand von zwei Beispielen noch
näher erläutert und in Verbindung mit der Zeichnung, die einen längsschnitt in Vertikalebene
durch die erfindungsgemässe Brenner-Zufuhrvorrichtung darstellt.
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3eispiel 1: Die erfindungsgemässe Brenner-Zufuhrvorrichtung besteht
aus einem Montagekörper 1 in Kegelstumpfform, dessen kleine Basis in das Schmelzofen-Gewölbe
angemessen eingeführt ist. Der Nontagekörper 1 ist zwecks sicherung der Kühlung
mit Doppelwänden versehen, so dass ein Raum kreisförmigen Schnittes gebildet wird,
in welchem an einem Ende durch einen Anschluss 2 der Einlass des Kühlwassers und
dessen Ablass durch einen Anschluss 3 erfolgt.
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Der Montagekörper 1 ist axial mit einem zylindrischen Zufuhrkörper
4 versehen, in welchem mittels zwei konzentrischer Rohre 5 und 6 zwei weitere räume
b und c kreisförmigen Schnittes längs des zylindrischen Zufuhrkörpers 4 gebildet
werden. Der Raum b in der Aussenzone des zylindrischen Körpers 4, der über die Leitungen
7a und 7b an einer vorgewärmten Luftquelle angeschlossen
ist, bildet
die Luftspeisung des im Verfahren angewendeten Brenners. Dieser Raum b ist mit dem
Inneren des Ofens und bzw. mit der vorgewärmten Luftquelle verbunden, der restliche
Teil ist abgedichtet. Durch den Raum kreisförmigen Schnittes c, der mit der Gaszufuhrquelle,
z. B. Methangas, verbunden ist, erfolgt über eine Leitung 8 die Speisung in der
Weise, dass dieser Raum durch den Unterteil auch mit dem Ofen bzw. mit der Verbrennungszone
des Ofens und mit der Zufuhr quelle der Brenn- und Reaktionsgase verbunden und der
restliche Teil abgedichtet ist. Durch den zentralen Raum d des zylindrischen Körpers
4 erfolgt die Zufuhr des zu schmelzenden Einsatzes.
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Auf diese Weise ist sowohl die genaue Dosierung des aus den Ofen durch
freien Fall beschickten Einsatzes, als auch des Reaktions- und Verbrennungsgases
und der zum Ablauf der Verbrennung und des Prozesses notwendigen Luft gesichert,
wobei diese Anordnung in gleichem Masse die genaue Regelung des Einlaufes von Verbrennungs-
und Reaktionsgasen, als auch von zur Verbrennung vorgewärmter Luft und von technologischer
Luft gewährleistet und zwar in geeigneter Weise zur Erreichung der Atmosphäre und
der zum Ablauf des Prozesses notwendigen Temperaturen und des zugehörigen Wirbelzustandes
des Einsatzes in der Ochmelzzone des Ofens.
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Unter Anwendung einer solchen Brenner-Zufuhrvorrichtung, die an einem
an sich bekannten Schmelzofen angemessen angepasst ist, ist es möglich, Pb-Cu-Zn-Sulfid-Konzentrate
mit verschiedensten
Gehalten an diesen drei Metallen zu verarbeiten.
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Zwecks Verarbeitung eines Mischkonzentrates folgender Zusammensetzung:
6 bis 12 % Pb; 5 bis 7 % Ou; 17 bis 30 % Zn; 20 bis 25 % Fe; 32 bis 36 % S mit einer
Körnung unter 1 mm, davon ca. 60 % unter 0,06 mm, zu dem als Flussmittel Quarz oder
Quarz und Kalk derselben Körnung zugesetzt werden und um das Verhältnis 85 bis 9Ö
% konzentrat zu 10 bis 15 % Quarz oder 76 % konzentrat zu 24 % Quarz plus Lalk zu
erreichen, wird der so aufgearbeitete Einsatz nach einer vorherigen Trocknung bis
auf eine Feuchtigkeit von ca. 0,5 % in den Schmelzofen eingebracht.
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Zur Gewinnung eines Steines mit 30 bis 40 % Cu, in dem das Kupfer
in einer Höhe von 80 bis 84 % zurückgewonnen ist und einiger bleizinkhaltiger Flugstaub-mit
20 % Pb, 45 bis 48 % Zn, 1 bis 2 % Cu, 8 bis 10 % S und 5 bis 7 % Fe, in denen das
Zink in einer Höhe von 85 bis 87 % und das Blei zu 92 bis 95 % übergehen als auch
einiger Gase mit einem über 6 gen S02-Gehalt, in welchen der Schwefel in einer Höhe
von 74 bis 75 % zurückgewonnen wird und der Schlacken mit höchstens 0,8 bis 1 %
Cu; 2 bis 4 % Zn, 0,1 bis 0,2 % Pb wird gleichzeitig mit dem Einsatz in den Ofen
ca. 1200 bis 1500 Nm3 auf Demperaturen von über 5500 C vorgewärmte Luft/t Konzentrat
und Methangas mit der zur Verbrennung bis auf C°2 und H20 (vorgewärmten auch auf
Temperaturen von über 5500 zugehörigen Luft, die so dosiert ist, dass in der Schmelzzone
eine Temperatur von 1350 bis 15500 C erhalten wird, eingebracht.
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Falls die Aufweise des Ofens beschleunigt wird, können erhöhte Leistungen
gegenüber den bekannten Verfahren erhalten werden, mit dem Unterschied, dass bei
einem merklich kleineren Methangasverbrauch eine Steigerung des Zink- und Bleigehaltes
in den Schlacken erreicht wird, der sich bis auf 8 bis 9 % Zn und 0,9 bis 1,2 %
Pb belaufen kann.
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Unter diesen Bedingungen können die überhitzten Schlacken mit einem
Gehalt von 1 bis 1,5 % Cu, 8 bis 9 % Zn, 0,8 bis 1,2 % Pb unmittelbar nach Abführung
der Konzentrate aus dem Schmelzofen in einem direkten Lichtbogenofen behandelt und
mit einem Zusatz von 3 % Koks und 5 Vo Magnetkies verarbeitet werden, Bedingungen,
bei welchen das in diesen Schlacken enthaltene Zink und Blei zu 90 % in Form von
Flugstaub mit 6 °/0 Pb und 60 % Zn,oder zu 70 % in Form von metallischem Zink und
Blei und ungefähr 20 % in Form von Flugstaub derselben Zusammensetzung verwertet
werden. Das Kupfer wird aus diesen Schlacken in einer Höhe von 70 bis 75 % in Form
von Armstein mit 5 bis 6 % Cu verwertet.
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Zu diesem Zwecke ist den bekannten Anlagen auch ein Lichtbogen-Ofen
anzupassen, um diese Rückgewinnungen durchzuführen.
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Beispiel 2: Ein kupierhaltiges Konzentrat mit 10 bis 15 % Cu, 8 bis
10 % Zn, 5 bis 8 °% Pb, 35 °%0 Fe und 35 bis 38 °/0 S, mit einer körnung von 1 mm,
davon 50 % unter 0,06 mm, zu welchem, um das Verhältnis 85 /% Konzentrat zu 15 %
Flusamittel zu erhalten, die Flussmittel
Quarz oder Quarz plus
halk derselben Körnung zugesetzt werden, wird nach einer vorherigen Trocknung auf
höchstens 0,5 % Feuchtigkeit in den Schmelzofen eingebracht. Zwecks Gewinnung eines
Steines mit 40 bis 50 % Cu, in welchem das Kupfer zu 90 bis 91 % zurückgewonnen
ist und einiger Flugstaub mit 8 bis 10 0% Pb, 20 bis 25 % Zn, 4 bis 8 /% Cu, 7,8
%o S und 17 % Fe, in welchen das Blei zu 76 bis 80 % und das Zink zu 74 % zurückgewonnen
sind, und einiger Gase mit einem S02-Gehalt von über 6 %, aus welchen der Schwefel
zu 84 bis 86 % zurückgewonnen wird und einer Schlacke folgender Zusammensetzung:
ca. 1 % Cu, 0,9 bis 1 ffi Zn, G,2 bis 0,3 % Eb wird gleichzeitig mit dem Einsatz
in den Ofen 1200 bis 1260 Nm3 technologische Luft/t Konzentrat (vorgewärmte auf
über 5500 C) und Methangas mit der zugehörigen ebenfalls auf über 550° C vorgewärmten
Luft eingeführt, die so dosiert ist, dass in dem Schmelzofen eine Temperatur von
1350 bis 15500 C erhalten wird.
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Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass sowohl die Verarbeitung
sämtliche Pb-Cu-Zn-Mischkonzentrate mit hohem Gehalt an diesen 3 Metallen, als auch
die Komplexverwertung der kupferhaltigen Konzentrate mit verschiedenen Gehalten
an Pb und Zn möglich sind, wobei Blei und Zink in Form von Flugstaub rückgewonnen
werden.