DE2417978A1 - Verfahren zur gewinnung von metallen aus nichteisen-metallsulfidkonzentraten - Google Patents

Description

Q-S Oxyc/en Processes, Inc.,
Island Falls, Maine, V. St. A.

"Verfahren zur Gewinnung von rietallen aus Nicht ei vS en-Metallsulfidkonsentraten ^Λ

Priorität: 3. Hai 1973, V. St.A.., Nr. 357 012

Die Erfindung betrifft ein Verf.aJh.ren zur kontinuierlichen. Konvertierung von Nichteisen-Iietallsulficueonzentraten zu einem mindestens ei'senarmen Stein, armer Schlacke und Schwefeldioxid und zur Gewinnung der Metalle durch i'uif-schmelzen der Konsentrate und des Zuschlags in einem langen, liegenden, gasdicht verschlossenen und um seine Längsachse verschwenkbaren Konverter, der im Bereich einer Stirnseite eine Austragcöffrung für das geschmolzenο Metall und im Bereich der Cj-egenüborliecTer.den. Stirnseite ο ine

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BAD ORfGINAL

Ausfcragsöffnung für die Schlacke aufweist, durch die die Schlacke und das Produkt getrennt abgezogen werden, und Einblasen von Sauerstoff und Hilfsgasen in die Schmelze.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum kontinuierlichen Konvertieren von Kupfer-, Nickel-, Kobalt- und bzw. oder Bleisulfiden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Das kontinuierliche Schmelzen und Konvertieren sulfidischer Mineralien unter Bildung von Stein oder Metall ist ein seit langem bekanntes Verfahren. In der US-PS 596 992 aus dem Jahre 1898 ist ein Dreizonen-Schmelzverfahren bekannt, nach dem die Beschickung aufgeschmolzen,

konvertiert und die Schlacke gedrückt wird. Das beschriebene Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Nichteisenmetallen (im folgenden EE) aus ihren sulfidischen Erzen besteht darin, dass man die sulfidischen Erze in einem Flammofen mit langem, schmalem und leicht geneigtem. Boden, kontinuierlich aufschmilzt. Der dabei erhaltene Stein fliesst kontinuierlich in einen oder in mehrere voneinander getrennte, jedoch untereinander in Verbindung stehende und in einer Reihe am Ofenende stehende Konverter. Der abgeflossene Stein wird in den Konvertern stufenweise und kontinuierlich zum Metall verblasen. Das Metall wird abgezogen. Die dabei erhaltene reiche Schlacke fliesst

kontinuierlich im Gegenstrom zum Stein durch den Schmelzofen. Sie verarmt dabei durch den Kontakt mit dem zunächst relativ armen Stein. Die Schlacke fliesst dann in einen abgetrennten, jedoch zugänglichen Absetzbereich für die Schlacke am anderen Ofenende. Sie wird dort mit Holzkohle erhitzt und reduziert. Der Stein scheidet sich dabei ab und fliesst in den Ofen zurück. Die gereinigte Schlacke wird ausgetragen.

Das Konzept der autogenen Herstellung von Kupferstein aus sulfidischen Mineralien wurde im Jahre 1915 in der US-PS 1 164 653 veröffentlicht. Nach diesem Verfahren wird trockenes fein verteiltes Kupfersulfidkonzentrat mit vorgewärmter Luft in einen Flanrörohrofen. eingeblasen. Das Prinzip der Schlackenreinigung durch Waschen und Reduktion mit Eisensulfid ist in US-FSen 1 416 262 und 1 544 043 beschrieben. Danach werden geschmolzene kupferhaltige Schlacken stufenweise durch gründliches Verrühren und Vermischen mit Pyrit gereinigt. Es entsteht ein relativ armer Stein oder Eisen. Anschliessend lässt man unter Beruhigung die Schlacke absitzen.

In der US-PS 2 426 607 ist weiterhin eine Vorrichtung zur Gewinnung von Metallen aus relativ reichen Schlacken beschrieben. In dieser Vorrichtung werden Brennstoff und Luft durch Winddüsen direkt in die Schlacken eincjeblasen. Die Schlacken warden dadurch turbulent durchmischt und reduziert.

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In der US-PS 3 542 350 ist ein leicht geneigter Trommelofen beschrieben, der lang genug ist, um im wesentlichen voneinander getrennte Bereiche zum kontinuierlichen Schmelzen und Raffinieren der Metalle zu schaffen.

V7eitere Einzelheiten zur KE-Pyrometallurgie sind, ferner den Forschungsberichten des U.S. Bureau of Mines zu entnehmen, beispielsweise dem 1973 erschienenen Forschungsbericht Nr. 7705 mit dem Titel "Autogenous Smelting of Copper Sulfide Concentrate".

In der US-PS 2 668 107 ist ein autogenes Verfahren zum Schmelzen sulfidischer Kupfer- und Itfickelkonzentrate beschrieben. Die trocknen Sulfide werden dabei zusarxnen mit Ärbeitssauerstoff und Zuschlag in eine gasdicht ummantelte Kammer eingeblasen. Stein oder Metall und Schlacke werden kontinuierlich hergestellt. Der Stein oder das Metall werden an einem Ende des Ofens ausgetragen. Die Schlacke wird am anderen Ofenende ausgetragen. Die reiche Schlacke, die am Ofenende mit dem reichen Stein anfällt, wird im Gegenstrom zu einem Stein- oder Metallfluss verarmt. Durch eine Herdschwelle wird die Schlackenschicht von der Steinschicht getrennt. Gewünschtenfalls kann die Schlacke dann vor dem Austrag abschliessend durch Besprühen mit geschmolzenen Tröpfchen eines armen, eisensulfidreichen Steins abgeläutßrt werden. Das Ofe weist einen hohen Schwefeldioxidgehalt auf.

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In den US-PSen 3 004 846, 3 030 201, 3 069 254, 3 463 629, 3 516 818, 3 615 361 und 3 615 362 ist die Konvertierung von sulfidischem Kupfer, Nickel und Blei zum Metall in Lanzenkonvertern beschrieben. Bei diesen Konvertern wird der Sauerstoff durch abwärts gerichtete Lanzen von oben her eingeblasen. Die nicht nur aus reinem Sauerstoff, bestehenden und in ihren chemischen Zusammensetzungen genauestens überwachten und geregelten Arbeitsgasgemische werden bei genau geregelten Temperaturen entweder auf-die Oberfläche der Schmelze aufgeblasen oder aber durch die Oberfläche hindurch direkt in"die Schmelzen eingeblasen.

Bei den in den genannten Druckschriften beschriebenen Verfahren ist es dabei erforderlich, "zur Gewahrleistung einer leistungsfähigen und wirksamen Phasenberührung Gas/ fest/flüssig im gesamten Bad eine ausreichend starke Durchmischung herzustellen, so dass eine wirksame Entfernung des Eisens, Schwefels und der Verunreinigungen gefördert wird". Weiterhin wird nachdrücklich auf "die ausserordentliehe Bedeutung und die Notwendigkeit in Verbindung mit der in der Schmelze im Herd eingeführten starken Turbulenz" hingewiesen. Durch die Anwendung des Prinzips der turbulenten Schmelze werden ' "die Wärmeübertragung verstärkt, die resultierende chemische Reaktionsgeschwindigkeit erhöht, die Zusammensetzungsgradienten innerhalb jeder Phase auf ein Minimum gesenkt und die Diffusionsschwellen zwischen der Schlacke und

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der sulfidischen Phase spürbar vermindert".

In einem Aufsatz mit dem Titel "A Survey of the Thermodynamics of Copper Smelting" (Transactions AIME, 188) wird das Schmelzen und Konvertieren gemischter Kupfer- und Eisensulfide unter Bildung von Rohmetall und verarmter Schlacke physikochemisch analysiert. Diese Untersuchungen lassen sich dahingehend zusammenfassen, dass "die chemischen Aktivitäten von Sauerstoff und Schwefel die beiden wichtigsten thermodynamischen Einflussgrösseri dieses Kupferschmelz Verfahrens sind". Dem Aufsatz sind weiterhin quantitative Beispiele zu entnehmen, die zeigen, dass die Herstellung von Rohmetall und verarmter Schlacke aus Sulfidkonzentraten als ein Verfahren "fortschreitender und gesteuerter Oxidation" in einer "Folge von Stufen" betrachtet v/erden kann. Die veröffentlichten thermodynamischen Berechnungen enthalten numerische Abschätzungen der Sauerstoff- und Schwefelaktivitäten beim herkömmlichen Kupferschmelzen, Kupferkonvertieren und Schmelzraffinieren. Der Druckschrift ist weiterhin zu entnehmen, dass die für diese Verfahren typischen Stein-Schlacken-Systeme "gewaltigen Änderungen des Sauerstoffdrucks" ausgesetzt sind. Diese Druckänderungen können einen Faktor in der Grössenordnung von 10 aufweisen. Diese Minderungen können zur Steuerung der stöchiometrischen Verhältnisse im Stein und in der Schlacke, zur Steuerung der Betriebstemperaturen, der Magnetitbildung und der SchlackenVerluste eingesetzt

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werden.

Weitere Druckschriften enthalten Angaben über die Sauerstoff- und Schwefelaktivitäten in Steinen und Schlacken innerhalb breiter Konzentrations- und Temperaturbereiche in Schmelz- und Konvertierungssystemen Kupfer und Eisen enthaltender sulfidischer Systeme.

Zur Lösung der in der Praxis auftretenden Schwierigkeiten bei der pyrometallxirgischen Umwandlung von Sulfidkonzentraten in Metalle im Rahmen kontinuierlich durchgeführter Verfahren sind in jüngster Zeit eine Reihe von Druckschriften erschienen (beispielsweise US-PSen 3 326 671, 3 542 352 und 3 637 656). Keines der bekannten Verfahren kann jedoch die teils entscheidenden Hindernisse auf dem Weg zu einer erfolgreichen'wirtschaftlichen Verfahrensführung in toto überwinden.

In der US-PS 3 326 671 müssen bei der Verfahrensführung Beschränkungen und Komplikationen durch das Dreizonenkonzept in Kauf genommen werden, das in dem dort beschriebenen Herd nach einem Verfahren mit abwärts gerichteten Lanzen durchgeführt wird.

In-der US-PS 3 542 352 werden der Stein und die Schlacke im Gegenstrom geführt. Der Blasbereich des weissen Kupfersteins, in dein eine hohe Sauerstoff aktivität und eine niedrige Eisenaktivität essentiell sind, ist dem Bereich,

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in aera die Schlacke reduziert wird und in dem eine niedrige Sauerstoffaktivität und eine hohe Sisensulfidaktivit-ät essentiell sind, unmittelbar benachbart«, Dieses Verfahren v/eist Nachteile auf ₃ die für die zur 2eit in der industriellen Produktion eingeführten Verfahren typisch sind. Vor allem gleicht die nach der genannten Druckschrift verwendete Vorrichtung dem herkömmlichen Pierce-Smith-Konverter.

In der US-PS 3 687 656 ist eine verwickelte Folge ha Ibkoritinuierlicher Verfahrens schritte in einer aus mehreren Kammern bestehenden Vorrichtung beschrieben. Das Verfahren ist im wesentlichen durch abwärts gerichtete Lanzen gekennzeichnet.

Schliessiich ist ein Verfahren bekannt, bei dem drei voneinander getrennte,, jedoch miteinander in Verbindung stehende unabhängige Öfen aura kontinuierlichen Schmelzen, Konvertieren und Schlackenreinigen verwendet werden. Auch bei diesem Verfahren v/erden die abwärts gerichteten Lanzen verwendet. Auch dieses Verfahren v/eist die üblichen Fachteile des Standes der Technik auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sur kontinuierlichen Konvertierung von NS-Iietallsulfidkonr-ientratcra zu cineia mindestens eisc-namen Stein odor 2Uäi lletallj arider Schlacke und Schwefeldioxid und sur Gicv.ännunc/ der Metalle zu schaffen_e Jieses Verfahren soll

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den Stand der Technik verbessern, insbesondere eine einfache wirtschaftliche und zuverlässige Verfahrenssteuerung er-.. möglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgernäss Gin Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, deis dadurch gekennzeichnet ist, dass man an über die Lange des Konverters abgestuft verteilten Stellen kontinuierlich die Sulfidkonzentrate, den Zuschlag, technischen Sauerstoff, Schwefeldioxid, Wasserdampf und ein kohlenstoff™ haltiges Reduktionsmittel aufgibt, dass nan einen wesentlichen Teil des Sauerstoffs zusammen mit einem Schutzfluid kontinuierlich durch i;inblasdüsen ein3oiäot, die in an -sich bekannter Weise unter der Oberfläche der Schmelze das feuerfeste Futter des Konverters durchdringend angeordnet sind, und dass man die Gradienten der Temperatur, des Sauerstoffpotentials und der Metallsulfidaktivität in Richtung der Längsachse des Konverters unter Führung durch die Durchsatzleistungen der Sulfidkonzentrate, des Sauerstoffs, des Schwefeldioxids und der anderen Aufgabe·.! so steuert, dass sich eine zum Stein oder zum Metall mit hoher Würdigkeit führende Konvertierung gefolgt von einer Dekonverti erung, die zu einer raetallarmen Schlacke führt, einstellen.

Gegenstand der Erfindung ist also ein 'kontinuierliches autocjenes Mehrstufenverfahren zum Konvertieren von NtS-

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Sulfiden in einem hin- und herschwenkbaren langen leicht geneigten,abgeschlossenen,kippbaren Ofen mit abgerundetem Querschnitt, aus dein das Rohraetall oder ein Stein mit niedrigem Eisengehalt an einem Ende und eine verarmte Silicatschlacke und ein schwefeldioxidreiches Abgas am anderen Ende ausgetragen werden. Die Sulfidkonzentrate, Zuschläge,, technischer Sauerstoff, Schwefeldioxid, ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel und wahlweise andere Stoffe werden an bestimmten Beschickungsstellen in Stufen in den Ofen eingetragen, und zwar in der Weise, dass eine~ im Gegenstroin fliessende Schmelze von Schlacke und Stein aufrechterhalten wird. Die Schlackenreinigung wird durch eine Dekonvertierung bewirkt. Dabei entsteht ein relativ armer Reinigungsstein in der Schlackenschicht in situ, der anschliessend von der Schlacke durch Absetzen getrennt wird. Zumindest der Hauptanteil des technischen Sauerstoffs wird kontinuierlich durch Sinblasdüsen in das Bad geblasen, die durch das feuerfeste,Futter des Ofens hindurchragen und deren innere Kündung unter der Oberfläche der Schmelze liegt. Vorzugsweise wird der eingeblasene Sauerstoff mit einera Schutz flu id umgeben= Durch das ständige Verschwenken des Konverters weht der eingeblasene und aufsteigende Gasstrom im Bad seitlich hin und her, so dass in der Schmelze eine Turbulenz und ein hervorragender Phasengrenzkontakt eingestelltv&rae Das Abgas wird vorzugsweise im Kreis rückgeführt _o

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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein kontinuierliches autogenes Mehrstuf engegenstrornver fahren zum Konvertieren von Kupfer-, Nickel- oder anderen NE-■Suifidkonzentraten und Zuschlagen zum Rohmetall oder eisenarrnen Stein, verarmter Schlacke und Schwefeldioxid. Die .Konvertierungsreaktionen sind abschnittsweise über die Länge eines langsam hin- und herschwenkenden langen, leicht geneigten Ofens mit abgerundetem Querschnitt verteilt. Der Ofen weist eine einfache und symmetrische geometrische Konfiguration auf. Das Rohmetall oder der eisenarme Stein"v/erden am einen Ofenende ausgetragen, während die an Metallwiirdigkeit verarmte Schlacke am anderen Ofenende ausgetragen wird. Das ochwefaldioxidreiche Abgas -wird am Schlackenaustragsende des Ofens abgezogen. Die SuIfidkonzentrate, Zuschläge, der Sauer-' stoff, das Schwefeldioxid, v.'asser, ein kohlsnstoffhaltiges Reduktionsmittel und Eisensulfid werden über die Länge des Ofens verteilt an genau festgelegten Swischenpunkten stufenweise aufgegeben. Durch die stuienv/eise Aufgabe der Beschickung v/erden die für eine über die Längs dos Konverters fortschreitende Oxidation essentiellen Bedingungen eingestellt. Im Bereich des Austragssncles des Ofens für das Rohraetall oder den eisenarmen Stein erreicht die Säuerst off aktivität in der Schmelze ihr Haxir-ium. Sie muss hoch genug sein, um einen ausreichend niedrigen Ilest-eisengehalt in der ProduktvMrdic/kcit zu ^GVcihrleiot':.:¹. Am Dd]\'!s:.a}ion-· oustraysonde des Ofens vird die ■ Sauer:5to^rj;a']-tivit:-it

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in der Schmelze durch Hinblasen, von Schwefeldioxid gemeinsam mit einem kohlenstoffhaltigen Material auf ein Minimum gebracht. Beide Reaktionsgase reagieren mit dem Eisen(II)-oxid in der Schlacke unter Umkehrung der Konvertierungsreaktion. Dabei wird in situ ein reinigendes HS enthaltendes Eis en sulfid gebildet.

Ein wesentlicher Anteil des technischen Sauerstoffs wird durch Düsen in den Ofen, geblasen, die sich durch das feuerfeste Futter des Ofens hindurch in den Ofeninnenraum erstrecken und deren Öffnungen unterhalb der Oberfläche der Schmelze liegen. Während des Einblasens des Sauerstoffs in die Schmelze werden -die Düsenköpfe und das Futtermaterial durch gleichzeitig mit dem Sauerstoff eingeblasene Schutzfluide geschützt. Die Schutzfluide werden entweder im Gemisch mit dem Sauerstoff oder den Sauerstoffstrahl umhüllend eingeblasen. Durch das Einblasen des s'chutzgasisolierten Konvertsauerstoffs von unten her in die Schmelze hinein senkrecht nach oben gerichtet werden die Schlacke/jbildung, die Roststaubbildung, der Abbrand des Futters und andere Nachteile vermieden, die beim Lanzenblasen von oben her in Kauf genommen werden müssen. Weiterhin wird durch diese Art des Einblasens eine ausserordentlich praktische und einfache Möglichkeit zur Steuerung der progressiven Konvertierung ermöglicht. Dazu sind an sich bekannte ausserordentlich flexible und anpassungsfähige Vorrichtungen zur Steuerung und l-iacyelung der chemischen

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und physikalischen Systembedingungen für eine leistungsfähige Abstufung der Operationen in Richtung der Längsachse des Konverters vorgesehen.·

Durch das Hin- und Herverschwenken des Konverters wehen die.eingeblasenen aufsteigenden Gase durch die Schmelze hin und her. Dadurch v/er den stehende und unbewegte Zonen vermieden. Die Sulfidkonzentrate und die Zuschläge v/erden über die Oberfläche der Schmelze gleiclniässig verteilt. "Gleichzeitig"wird eine sorgsam gesteuerte Badturbulenz aufrechterhalten. Zur wirksamen Näherung an die Gleichgewicht sschei dung v/ird dadurch weiterhin ein enger Zwischenphasenkontakt gewährleistet. Ausserdan wird durch die Verschwendungen des Ofens das Fliessen des Steins gefördert, nimmt der Futterabbrand ab und wird die Standzeit der Einblasdüsen verlängert.

Die Steuerung der Gradienten der Tempera.tür, des Sauerstoffpotentials und der Metallsulfidaktivität in Richtung der Längsachse des Konverters wird in einfacher und direktor Weise dadurch bewirkt, dass man die Durchsätze der Sulfidkonzentrate, des Sauerstoffs, des Schwefeldioxids, des Wassers, der Kohle und gegebenenfalls der anderen Beschickungen, wie bei spiel sv/eise eines gasförmigen Kohlenwasserstoffs, an ihren verschiedenen Aufgabepunkten nach Ilassgabe der gewünschten physikochemischen Reaktionsbedingungen steuert. Dadurch wird, keine mit Brennstoff

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gefeuerte Scbmelzzorxe mit all ihren Nachteilen benötigt. Das Aufschmelzen der Sulfidkonzentrate und Zuschläge erfolgt sozusagen als Begleitvorgang zur Konvertierung. Zum Aufschmelzen wird die chemische Reaktionswärnie der Konvertierung ausgenutzt. Das Aufschmelzen der Sulfidkonzentrate und Zuschläge kann dabei zum grossen Teil bereits durch, eine partielle Abflammoxidation der Sulfide in der Atmosphäre über der Schmelze erfolgen. Eine Frischzone ist nicht erforderlich, da nur ein Rohmetall oder ein eisenarmer Stein hergestellt werden. Das nach dem Verfahren der Erfindung erhaltene Produkt wird dann der Raffination oder direkt anderen Verarbeitungsstufen zugeführt.

Die Erfindung erweitert die Bereiche der für den Stand der Technik charakteristischen Sauerstoff- und Metallsulfidaktivitäten. Sie umfasst normalerweise die gesteuerte Konvertierungsumkehr (Dekonvertierung^ soweit sie zur Verarmung der gebildeten Schlacke erforderlich ist.

Ein v/eiterer Vorteil der Erfindung nach diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt in der Rückführung des Schwefeldioxids, vorzugsweise des Ofenabgases. Das im Kreis rückgeführte Schwefeldioxid oder Abgas dient'dem Schutz der Einblasdüsen für den Sauerstoff und des Ofenfutters. Auss er dein dient es der Steuerung der Of en temperatur und der besseren »värmeausnutzung. Weiterhin dient das rückgeführte

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Ofenabgas der Steuerung der chemischen Reaktionen und der physikalischen Bewegung der Schmelze und der Dekonvertierung. Während der gesamten Zeit wird dabei im Ofenabgas eine hohe Schwefeldioxidkonzentration aufrechterhalten. Schwefeldioxid hat eine wesentlich höhere Wärmekapazität und eine höhere Dichte als Stickstoff und "kontaminiert" das Ofenäbgas nicht.

Das Verfahren der Erfindung wird in einer bevorzugten Vorrichtung durchgeführt. Diese Vorrichtung ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Die Vorrichtung besteht aus einem langgestreckten, leicht geneigten, um seine Längsachse hin- und herverschwenkbaren gasdicht abgeschlossenen Ofen mit abgerundetem Querschnitt, der etwa Eiform aufweist. Der Ofen weist an einer Seite eine Vorrichtung zum Austrag der HB-reichen Phase und am anderen Ende eine Austragsvorrichtung für die Schlacke und eine Abzugsöffnung für das Ofenabgas auf. Der gasdichte Abschluss des Konverters ist wichtig, um ein unkontrolliertes Einbringen von Luft und bzw. oder ein Entweichen von Schwefeldioxid zu unterbinden. Der Reaktor ist um weniger als 5 gegenüber der Horizontalen nach der Produktaustragsseite abwärts geneigt. Die Sohle des Reaktors ist in der Weise abgestuft, dass an einer Seite des Ofens ein Reservoir für das metallreiche Produkt und an dar gegenüberliegenden Seite eine Stufe zur Abtrennung der Schlacke

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gebildet wird. Zur Aufgabe der Konzentrate und der Zuschläge, wobei wahlweise auch Sauerstoff zugesetzt werden kann, sind geeignete Vorrichtungen im oberen Bereich des Reaktors vorgesehen. Die Aufgabe der Beschickung erfolgt auf die Oberfläche der Schmelze. Unterhalb der Oberfläche der Schmelze erstrecken sich Einblasdüsen durch das feuerfeste Ofenfutter hindurch in das Ofeninnere hinein. Diese üinblasdüsen sind so ausgebildet, dass während des Sinblaseiis von Sauerstoff in das geschmolzene Metall auch ein Scliutsgas eingeblasen werden kann. Durch ein solches gemeinsames Einblasen von Schutzgas und Sauerstoff werden die Einblasdüsen selbst und das umgebende Futter geschützt. Der gesamte Ofen kann langsam, beispielsweise mit ein bis sechs Urakehrungen je Minute, um einen Viinkelbereicb. von 20 - 40 verschwenkt v/erden. Ausserdent kann der Reaktor zum Austausch und zur Wartung der Einblasdüsen um 75 gekippt v/erden. Alle Aufgabe- und Austragsverbindungen sind so ausgebildet, dass das Verschwenken und Kippsn des Ofenkörpers nicht behindert wird. Bevorzugte Mittel zur Dosierung, Regulierung und Analyse der Beschickung und der Austragsprodukte zur angemessenen Regelung und Steuerung des Verfahrens sind waiter unten näher beschrieben.

Die Erfindung ist nachstehend in Verbindung mit den Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels nä'h^r beschrieben. Es zeiqen:

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Fig. 1 im Längsschnitt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Ofens zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt nach 2-2 in Fig. Ii und

Fig. 3 ein Partialdruck-Temperatur-Gleichgewichtsdiagramm für verschiedene Parameter.

Das in Fig. 1 gezeigte bevorzugte Reaktionsgefäss hat die Form eines langen, leicht geneigten Ofens A mit abgerundetem Querschnitt, der als Herd für die Schmelze dient. Das Gefäss ist mit einem feuerfesten Futter ausgekleidet. Das Futter bildet auf der Ofenunterseite eine nach innen vorspringende Stufe 13. Weiterhin weist das Gefäss eine nach auswärts zurückspringende Stufe 4 auf. Erforderlichenfalls kann eine Zwischenstufe ausgebildet sein. Die Ofenwande können mit Wärmeaustauschern, beispielsweise mit einem Wasserdampfrohrsystem, mit einem Luftkühlungs-Verdampferrohrsystem oder mit Wassermänteln ausgerüstet sein. Ihre Anordnung und ihr Betrieb richtet sich nach den einzustellenden Verfahrensbedingungen. Schliesslich sind Beschickungsvorrichtungen für die festen und fluiden Aufgabematerialien vorgesehen. Durch die Aufgabe der sulfidischen Beschickung über der Oberfläche der Schmelze v/erden eine übermässirfe Beeinträchtigung des Futters und andere Schwierigkeiten

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vermieden, die aus einer Beschickung unterhalb der Oberfläche der Schmelze resultieren.

Der Ofen Λ ist so gelagert, dass er um seine Längsachse verschwendet werden kann. Der Schwenkwinkel beträgt vorzugsweise etwa 30°. V/eiterhin kann der Ofen zu Wartungszwecken, beispielsweise zur Wartung der Einblasdüsen, um 75 um die Längsachse gekippt werden.

Während des Betriebs bilden sich, bei spie Is v/ei se bei der Gewinnung von Kupfer, eine Steinschicht M, eine Schlackenschicht S und eine Ansammlung von geschmolzenem Rohkupfer im Bad aus.

Bei der Kupfergev/innung werden Kupfersulfidkonzentrate und Sauerstoff miteinander vermischt und über verschiedene voneinander getrennte Beschickungsöffnungen in abgestuften Verhältnissen aufgegeben. Dazu dienen vorzugsweise Zerstäuberschnecken 6. Bei dieser Aufgabe wird der geringste Sauerstoffgehalt über die dem Gebiet der Schlackenreinigung am nächsten liegende Beschickungsöffnung zugeführt. Die Zuschläge werden durch Beschickungsöffnungen 7 aufgegeben. Die Aufgabe erfolgt in die Atmosphäre über der Schmelze hinein.

Durch Schwefeldioxid abgeschirmter Sauerstoff wird in den Konverter A unterhalb der Phasengrenzfläche zwischen de:a Stein und der Schlacke übor mehrere Einblasdüsen 8 eingeblasen,

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Die Einblasdüsen 8 erstrecken sich durch das Ofenfutter hindurch in das Gefäss hinein. Der Sauerstoff wird über die Einblasdüsen 8 abgestuft eingeblasen, und zwar in der Weise, dass der Stein fortschreitend oxidiert wird, wahrend er zum Kupferaustrag fliesst. Dadurch wird ein zunehmend kupferreicherer Stein lind schliesslich ein Rohkupfer gebildet. Gleichzeitig fliesst die gebildete Eisensilicatschlacke im Gegenstrom zur Schlackenaustragsseite des Ofens. Das dabei entwickelte schwefeldioxidreiche Gas fliesst im Gleichstrom über der Schlacke zum Abzug 9, der mit einem Labyrinthring versehen ist. ^w

Durch die Einblasdüse 10 werden unterhalb der Oberfläche der Schlacke Kohle, Schwefeldioxid und Sauerstoff in Mengen eingeblasen, die zur Einstellung stark reduzierender Bedingungen und einer starken Badturbulenz erforderlich sind. Die dadurch bewirkte Konvertierungsumkehrreaktion (Dekonvertierung) reinigt die Schlacke. Dabei wird in situ kupferhaltiges Eisensulfid gebildet. Gleichseitig wird die Schlacke vorzugsweise durch die Aufgabe, von feinverteilter.i ^iwenrjulr'iJ 'gewaschen. Das iiiisensulfid wird dazu vorzugsweise in homogener, relativ grossflächiger Verteilung über eine Beschickungsöffnmicj 11 eirigeriese.lt. Der Kupfergelui.lt der Sahlacke wird dadurch weiter vermindert. Nach Durchflisssen eines ßeruhicjungsbereiches erreicht der Schlackenfluss don Schlackenaustrag Der sich absetzende arme Stein fliesst im Ge-r/enstrcxü zur Kupf eraustracjsseitc.

Während des r.avor beschriebene·:! Verfahren,--, wird dor Ueaktor

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mit drei Hin- und Herbewegungen je Minute über einen Schwenkwinkel von 30 um seine Längsachse hin- und hergeschwenkt. Durch dieses Verschwenken wird ein verbesserter Energie- und Stoffaustausch zwischen den Phasen Gas/flüssig/fest erzielt.

Durch das Einblasen des technischen Sauerstoffs, des Schwefeldioxids und der anderen Gase während des I-Iin- und Herschwenkens des Reaktors treten diese Gase unter ständig verschiedenen Winkeln zur Oberfläche in die Schmelze ein.,Sie erreichen dadurch stets weshselnde Bereiche der Schmelze. Dies führt zu chemisch und physikalisch ausgelöster Turbulenz. Gleichzeitig fliesst d.er kupferreiche Stein zum Kupferaus tragsende des Ofens, während die eisensilicatreiche Schlackenfraktion zum Schlackenaustragsende des Ofens abfliesst. Dadurch wird, das in Längsrichtung aufgefrischte Bad kontinuierlich eine^n äusserst günstigen Austauschkontakt zwischen der gas.föriaigen und der flüssigen bzw. zwischen den flüssigen Phasen ausgesetzt.

Ausserdern. werden während des Hin- und Her schwenkens des Reaktors die sulfidischen Konzentrate und die Zuschläge in die Atmosphäre über der Schmelze aufgegeben. Der Äufgabepunkt für die Beschickung relativ zur Oberfläche der Schmelze ändert sich also kontinuierlich. Dadurch werden, die Feststoffe der Beschickung cjleichmässig über die Oberfläche der Schmelze verteilt. Da weiterhin d„ic Atmosphäre über der

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Schmelze eine kontinuierliche Strömung in Richtung auf das Schlackenaustragsende des Ofens aufweist, v/erden die aufgegebenen Konzentrate und Zuschläge auch in Längsrichtung des Ofens mitgenommen. Dadurch wird eine vorteilhafte Austausch berührung zwischen der gasförmigen und der festen Phase erzielt. Auf diese Weise wird also zwischen allen betc-i!igten Phasen ein hervorragender Austauschkontakt erzeugt. I:ü Resultat wird eine Umwandlung der aufgegebene;;! Konzentrate zum Rohkupfer mit einem aus serordentlich holisn Wirkungsgrad, eine ausserordentlich weitgehend verarmte Schlacke und ein schwefeldioxidreiches Ofenabgas erhalten.

Zum Einfahren des Prozesses wird dar·. Futter durch einen . durch eine Öffnung 3 eingeführten Brenner zuwachst auf etwa 1300 ⁰C erwärmt. Dann werden die Konzentrate aufgegeben, wobei man vorzugsweise so lange eine partielle Ge sphasenkonvertjsrung durchführt, bis sich ein flaches Bad aufgebaut hat. Dabei wird durch die ainblasdüson ausreichend Gas, vorzugsweise Schwefeldioxid, eingeblasen, um die Düsen vor dem sich aufbauenden Bad zu schützen. Nach LrreichcJi eines ausreichend tiefen Bades wird auf No r:na !betrieb umgeschaltet.

Alternativ dazu kann nach dea Aufheize·.! des Futters der öfen mit Stein beschickt werden und ansc'hliossend sofort der normale Betrieb aufgenommen werden.

Das Verfahren ist autogen. Die erforderliche Betriebste.nr.-cratur

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wird durch die exotherme Reaktion aufrechterhalten. Die Betriebstemperatur wird dabei in einem Bereich eingestellt, bei dem das Metall und die Schlacke ausreichend flüssig sind und hohe Reaktionsgeschwindigkeiten erzielt werden können. Vorzugsweise liegt die Reaktionstemperatur im Bereich von etwa 1000 - 1550 °C.

Im Konverterbereich werden vorzugsweise stufenweise veränderte üxidationsbedingungen aufrechterhalten. Mit anderen Worten wird also bevorzugt ein bestimmtes Oxidationsprofil eingestellt.

Prozesssteuerung

Die metallurgischen F-rinzipien der Steuerung kontinuierlich betriebener Konverter sind deva Fachmann, insbesondere aber auch dein mit chargenweise betriebenen Konvertern vertrauten Fachmann bekannt. Das kontinuierliche Verfahren der Erfindung bietet darüber hinaus jedoch eine Anzahl ausserordentlich flexibler Operationss teuermöglichkei ten, die ausäuTinemvirlc end zur Einstellung und Aufrechterhaltung eines stationären Zustandes der abgestuften Konvertierung mit optionaler metallurgischer Leistung in breiten Zusammerisetzungsbereichen der Sulfidkonzentrate und der KonverterproduJcte eingesetzt werden. Die primäre stöchioiaetrische Steuerung cfründet sich auf die Abmessung und Proportionierung der Beschickungsraten insgesamt, und zwar für die sulfidischen Konzentrate, die

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Zuschläge und den Sauerstoff. Diese Parameter werden so eingestellt, dass kontinuierlich ein Hohnetall oder ein Stein mit niedrigem Eisengehalt, eine verarmte Schlacke, die praktisch das gesamte Eisen mit einem ausreichend hohen Siliciuindioxidgehalt und anderen Flußoxiden für ein vorteilhaftes Schlackenverhalten führt, und ein schwefeldioxidreiches Abgas mit einem nur geringen Sauerstoffüberschuss entstehen. Kurzzeitige Schwankungen der chemischen Zusammensetzungen und des Konvertierungsverhailtens der festen Beschickungen oder andere Abweichungen von der stationären Proportionierung der Gesamtbeochickung v/erden durch eine Anreicherung oder Verarmung der Stein- und bzw. oder I-j'etallschicht im Konverter auf gefangen. Diese Schichten dienen also als grosses -Stabilisierungsreaervoir im 'leaktor. Die stöchiomet'rische Steuerung des Verhältnisses des insgesamt aufgegebenen Sauerstoffs zum insgesamt aufgegebenen Sulfidkonsentrat wird durch eine Überwachung der Tiefe der Steinschicht im Reaktor erleichtert.

Die Verteilung der Sauerstoff auf gäbe und der oulf idkorr-ceritrataufgabe über inre jeweiligen über die Länge des Konverters verteilten Aufgabepunkte erfolgt in der 'weise,dass über die Länge des Konverters das jeweils optimale lieaktionsbedingungsprofil eingestellt wird. Das Verhältnis von aufgegebenes Sauerstoff zu aufgegebenem Sulfid weist im Bereich der Schlackenreinicjung ein Minimum auf. Der aufgegebene Sauerstoff liegt weit unter der zur vollständigen Konvertierung

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der in diesem Bereich aufgegebenen Sulfide theoretisch erforderlichen Menge. Als Messgrösse für die erforderliche Justierung dient das Verhältnis von iSisen(lII) zum Gesamteisen in der Schlacke. Dieses Verhältnis wird durch Probennahme und Analyse der Probe bestimmt. Der für den jeweiligen Betrieb optimale Prozessbereich wird in üblicher Weise durch Versuche festgelegt. Zur Konvertierung von Kupfersulf idlconzentraten bei 1300 ⁰C liegt das optimale Verhältnis Eisen(III) zu Gesamteisen bei 0,2 oder darüber auf der Meta Haus tr acjs seite des Ofens und erreicht 0,06 auf der Seite des Ofens, auf der die verarmte Schlacke ausgetragen wird.

Im Bereich der Schlaclcenreänigung werden die Mengen an Sisexisulfid, Kohle, S0„ und O₂ so justiert, dass sich in der Schlackenschicht kontinuierlich ein armer Stein bildet. Dieser Stein enthält vorzugsweise weniger als 20 % Kupfer« Der arias Stein setzt sich unter der Schlacken schicht ab und nimmt "dabei die Ketallwürdigkeit aus der Schlackenschicht mit. Auf diese Weise gelangt eine ausserordentlich verarmte Schlacke zum 7\ustrag. Der mit der Kohle eingeblasene Sauerstoff bewirkt eine Partialverbrennung der Kohle, wobei ein heisses, stark reduzierendes Gas gebildet wird. Ausserdem tritt eine streng lokalisierte Erwärmung ein, die genau auf die thermischen Erfordernisse der Dekonvertierurtg abgestellt ist. Die Verhältnisse der gesamten Beschickungen im Schlackenbereich werden vorzugsweise so untereinander abgestimmt,- dass das Verhältnis Eisen(III) zu Gesanvteisen

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in der Schlacke so klein wie möglich gehalten wird.

Die Temperatursteuerung kann auf die verschiedenste Weise durchgeführt werden. Vor allem kann sie unabhängig vom Verhältnis Sauerstoff zu Sulfid erfolgen. In einfachster Vieise kann sie durch Steuerung der rückgeführten Schwefeldioxidmenge erfolgen. Eine weitere Möglichkeit zur Temperatursteuerung liegt im Einsatz von ÄTksser oder in der Ver-Wendung von Kohlenwasserstoffe/n_tals Schutzfluide statt SO- oder in der Veränderung der Temperatur des eingeblasenen Schwefeldioxids.».Mit jedem dieser Steuerverfahren kann die Betriebstemperatur im Reaktor über seine Gesamtlänge ausserordentlich genau eingestellt werden. Die für eine schnelle Reaktion und eine saubere Trennung erforderliche flüssige Schlacke rait hohem Siliciumdioxidgehalt kann also durch Einstellung eines sauberen und genau gesteuerten Temperaturprofils ohne örtliche Überhitzung und unnötige und unwirtschaftliche Beeinträchtigung des Herdfutters oder der Einblasdüsen erzeugt werden. .

Die verschiedenen Produktströme werden ständig durch schnelle und vollautomatische Realzeitarialysen überwacht. Ausserdem wird das Temperaturprofil über die Gesamtlänge des Reaktors kontinuierlich aufgenommen.

Falls eine vollständige Fixierung des im Abgas enthaltenen Schwefels, der in diesem Fall im .wesentlichen als elementarer

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Schwefel vorliegt, nicht durch eine Aufgäbejustierung erzielt werden kann, wird das Gas vorzugsweise "dekonvertiert". Diese Dekonvertierung wird in einer gesonderten Vorrichtung durchgeführt. Dabei wird das schwefeldioxidreiche Abgas zusammen mit einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel und technischem Sauerstoff in die geschmolzene verarmte Eisensilicatschlacke, die aus dem Konverter kommt, eingeblasen. Dabei wird praktisch der gesamte irn Abgas enthaltene Schwefel als flüssiges Eisensulfid gebunden. Dieses Eisensulfid kann vergossen und zur Bereitstellung für eine spätere Verwendung sowohl des Schwefels aus dem Abgas als auch des Eisens aus der Schlacke gelagert werden.

Sin Teil des flüssigen Eisensulfids kann in Wasser granuliert v/erden und zur Schlackenreinigung dem Konverter wieder zugeführt werden. !'7enn praktisch der gesamte Schwefel in dieser Form gebunden werden soll, kann das dazu erforderliche zusätzliche Eisen durch Beschickung des Dekonvertierungsofens mit irgendeinem beliebigen eisenhaltigen Material zur Verfügung gestellt werden. Als Eisenquelle dienen vorzugsweise Schrott, beispielsweise verschrottete Automobile, oder Schlacken.

Die Schlacke kann selbstverständlich durch Kalkzusätze flüssig cj ehalt en werden.

Die auf diese Weise erzielte Schwefelfixierung stellt also *

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gewisserraassen eine Erweiterung der Schlackenreinigung im Konverter dar. Sie kann ebenfalls in einem kontinuierlich betriebenen Ofen ähnlicher Konstruktion unter Einblasen von Sauerstoff, Schwefeldioxid und kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel durchgeführt werden.

Die Dekonvertierung unter Verwendung des schwefoldioxidreichen Gases kann selbstverständlich .auch in anderen Vorrichtungen durchgeführt werden, beispielsweise in den üblicherweise zur Schlackenbehandlung verwendeten mit einem Wassermantel umkleideten Abrauchöfen, die mit Kohlepulver/Luft-Gemischen betrieben werden.. Das Abgas kann auch zu anderen Zwecken, beispielsweise zur Zinkgewinnung, ei nges etzt werden.

Physikalisch-chemische Variablen _

Das in-Fig. 3 gezeigte Gleichgewichtsdiagramm beschreibt die Beziehungen zwischen den wichtigsten physikochcsmischen Variablen für die fortschreitende kontinuierliche Kupferkonvertierung. Die Sauerstoffaktivität ist in Einheiten /P_nri) aufgetragen. Die Temperatur ist in Einheiten

Λ· ,Ο

der reziproken absoluten Tenperatur (3.C¹V K) dargestellt. Die Mindestsauerstoffaktivität zur Bildung von metallischem Kupfer aus weissexn.Kupferstein bei einer bestimmten Temperatur entspricht der obersten positiv ansteigenden Ldnie des Diagramms. In Gegenwart einer Siserisilicatschlacke mit einer FeO-Aktivität (a_n, ,.,) von 0,35 muss die Sauer stoff aktivität

ύ QyJ

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- 20 -

bei einer bestimmten. Temperatur unterhalb der fallenden Geraden des Diagramms bleiben, wenn die Bildung von festen Magnetit verhindert v/erden .soll. Die im Diagramm dargestellten Linien mit den verschiedenen FeS-Aktivitäten als Parameter entsprechen den aufeinanderfolgenden Stadien der Konvertierung, da die Ivapferkonsentration de,- Steins mit abnehmender Eisensulfidkonzentration zunimmt. Die für die armen Steins und armen Schlacken geltenden Bedingungen liegen unmittelbar über der Linie für die FeS-Aktivität von 1,0.

In der ?ig. 3 ist»-auch die Reversibilität der Konvertierung dargestellt:

^PeS(Stein) ^{+ 1}'⁵ °2(üas) ' * ^Fe0(Sehlacke) ^{+ S0}2(Gas)

v/'enn die Sauerstoffaktivität durch ein entsprechendes :-:aduktionsuiittel unterhalb der Gleichgewi chtsliiiie für die Eisensulfidaktivität von 1 gehalten wird, reagiert gasförmiges Schwefeldioxid bei x\tmosphärendruck mit den Oxiden von. Z;isen(ll) , Kupfer, Kieitel und Kobalt in der Schlacke unter Bildung von KS enthaltenden Eisensulfiden, also unter Umkehr der normalen Konvertierung. Unter diesem Gesichtspunkt erscheint der im Rahmen der Beschreibung gewählte Ausdruck "Dekonvertierung" durchaus angemessen.

Nachstehend sind einicre Beispiele für Dekonvertierungen. unter Verwendung kohlenstoffhaltiger Reduktionsmittel und

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„•Η » * _ .—

Schwefeldioxid zusammen crest el It:

SO- + FeO_/(_ ,, , , + 3C > FeS,.,, . , -F 3CO

2 (S chlacke) (Stein)

S0„ + FeO,,, ,, . _λ + 3CO > FeS,,,, . » + 3C0_

2 (Schlacke) (Stein) 2

SO₀ + Cu_o0_/e, , _Ί -, _λ+ 3C -> CuS,.,, . . + 3CO

2 2 (Schlacke) (Stein)

Zur Einstellung der für die üekonvertierung erforderlichen niedrigen Sauerstoffaktivität in dor Sahlacke muss die Eisen (III )-oxid;ionsentrati on in der Schlacke durch '^xnaatz eines Reduktionsmittels v/eitcf-sliend cjesenkt y/erden. Wenn Joeispielsv/eise bei 1350 C in der Schlacke eine Sauerstoff aktivität gefordert v/ird, die einem log(P /2 ) von 0,5 entspricht, also unter der Gleichgewichtskurve für a^ = 1 in Fig. 3, muss der Eisen (III)-Anteil des Gesavut-

eisens Ln der Schlacke v;eai'.?3r als S ,j betrao'en.

Eine wesentliche Leistung der Krfinduncf liegt also aarin, dass ein Verfahren zur fortschreitenden und gesteuerten Folge von Sauers toff aktivität en und !-,.xtivitäten dci: übriefen Reaktanten, d.h. also ein Verfahren zur Einstellung steuerbarer und .regelbarer /Vktivitätsprofile geschaffen wird. Das Sauerstoffprofil reicht also von den hohen Sauerstoffaktivitäten, die zur Oxidation der· Hauptinasse des Eisens und des Schwefels in der Beschickung zur Austragung einer reichen lietallv.iirdigkeit als Produkt am Konverterende

erforderlich sind,
des Reaktors/Γ?ΐΐΓ"1·ίη zu e'.riea sohr niedrigen V.ert der

Sauersto.ifaktivität, der am ."chlackcnaustragaende des Reaktori.»

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erforderlich, ist, an dem nur noch, sehr geringe Metallkonzentrationen enthaltende Schlacken ausgetragen werden.

Für die speziellen in der Fig. 3 dargestellten Bedingungen und für die Betriebstemperatur von etwa IGOO K (entsprechend 1327 .°C) beträgt der gesamte Bereich der einzustellenden und zu regelnden Sauerstoffaktivitäten, ausgedrückt als Verhältnis CG_?/CO, von etwa 100 : 1 bis hinab zu 5 : 1, entsprechend einem. Sauerstoffaktivitätsfoereich mit dera Faktor 400. Um einen so weiten Bereich der Sauerstoffaktivitäten in einem kontinuierlich und praktisch im sti\- tionären Zustand betriebenen Reaktor aufrecht zu erhalten, muss der Sauerstoff mit einem Druck eingeblasen werden, der über dem Druck liecrt", der einem Verhältnis CO /CO -

4L*

entspricht. Am anderen Ende der Skala muss ein Reduktionsmittel eingeblasen werden, das das Verhältnis CO /CC unterhalb 5 absenken kann. VJenn also die Gesamtheit der für den Beispiolsfall d.er Kupf erkonzeiitrataurbereitung erforderlichen Prozessmassnahmen berücksichtigt wird, erfordert die vo.1 !ständige Verwirklichung des thermodynaraiscnen Verfahrensmodells die 2viif recht erhaltung, Einstellung und wirksame Steuerung und Regelung einer Verteilung der Sauer-Stoffaktivitäton über die Längsachse des Reaktors, dessen Haximura und ninimum uia den Faktor lOOO voneinander untersch ie den s ind.

Die rein thermodynainische läignuno eines Gleichgewichtsmodells

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ist zwar für einen pyrometallurgisehen Prozess eine unerlässliche Voraussetzung, jedoch, keine ausreichende Grundlage für die praktische kontinuierliche Durchführbarkeit desselben Verfahrens im Produktionsmassstab.

Die Erfindung ist dementsprechend ausserde/a auf die stöchiometrischen und thermischen AJogleichungen. unter den miteinander in V7echse3_ wirkung stehenden festen, flüssigen und gasförmigen Haterialströme ira System gerichtet. Zur Einstellung des erforderlichen Uarme- und I-Jaterialüfoerganges werden entsprechende Verweilzeiten und Flussbedingungen eingestellt. Weiterhin sind die physikalisch-geometrischen Konfigurationen der Vorrichtung der lirfintluncr so angeordnet, dass sie einer- wirksamen' und optimal gesteuerten und geregelten Pror.essführung entgegenkommen. Durch die kombinierte Abstimmung dieser liassnahiuen könne) Konverter mit ausserordentlich grosser Kapazität eingesetzt werden, die beispielsweise in. einer einziehen Einheit für den Durchsatz mehrerer tausend Tonnen fester Beschickung pro Tag ausgelegt sind. Die für die Einstellung der physikoche/rdsclaen Prozessparameter im Spesialfa.il erforderlichen Daten kann der Fachmann, im Rahmen und im Umfang seiner üblichen Tätigkeit ohne unzumutbaren Aufwand der einschlägicjc-n Literatur der letzten 20 Jahre, beispielsweise den Veröffentlichungen der Anmelderin, entnehmen.

SpezielIe Konzentrat e " ■

Die behandelten Konzentrate enthalten ausreichend ^isen

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und Schwefel, um einer im wesentlichen autogenen Reaktion mit einem saüörircoffreiehejri Gas zugänglich zu sein. Typische und^bevörzugte Analysen sind in den nachstehenden Beispielen angegeben. ■ -.--...

Die sulfidische Beschickung kann auch als -pelletisiert.es ITasskonzentrat mit beispielsweise- 8 % freier Feuchtigkeit aufgegeben werden. Weiterhin ist sogar die Aufgabe eines wässrigen Konzentratschlaraius mit beispielsweise 75 % Peststoff gehalt möglich.

Die Erfindung kann besonders vorteilhaft zur Gev/innung von Nickel und Kobalt aus Pentlandid-Konzentraten eingesetzt werden. Die Konzentrate v/erden dabei nach der Erfindung: im kontinuierlich betriebenen Sauerstoffkonverter unter Bildung eines Steins, der'einen grossen Anteil des im Konzentrat enthaltenen Nickels und Kobalts enthält, und einer Schlacke, die einen grossen Anteil des Jiisens enthält, sowie einem schwefeldioxidreichen Gas umgesetzt. Das KoJoalt wird aus .dem ausgetragenen geschmolzenen Stein zur getrennten Gev/innung abgetrennt. Zu diesem Zweck können die flüssigen Sulfide beispielsweise mit gasförmigem Chlor behandelt werden, wobei sich das leicht abtrennbare Kobaltchlorid bildet. Alternativ dazu kann eine Lösungsmittelextraktion mit einer gemischten Salzschmelze aus Natriumchlorid und !Nickel chlor id erfolgen.

Der so gereinigte geschmolzene Stein kann dann in.einem

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Konverter mit Windzuführung von unten her zu metallischem Nickel verfrischt werden. Der verv/endete Konverter ist vorzugsweise nichtdrehend, abgeschlossen und 'kippbar. Durch gasgeschützte Winddüsen wird technischer Sauerstoff durch den Stein bzw. das Metall von unten her, also unterhalb der Oberfläche der Schmelze, geblasen. Als Schutzgas während des Äbschlussstadiums des Frischens dienen Kohl en v/a s v. erstoffe.

Weiterhin kann die Erfindung vorteilhaft zur Behandlung von Kupfer-Nickel- oder Kupronicke.l konzentrat en einc;esetzt werden. Dabei wird als metallische Phase eine Kupfer-^.Tickel-Legierunq abgezogen. Die Legierung kann durch wässrige Chlorierung gelöst v/erden. Kupfer und Nickel'können dann aus dieser Lösung durch Extraktion abejetrennt werden. Die leinen Metalle können aus den wässrigen ;;.xtraktionsfraktionen elektrolytisch abgeschieden werden.

Bei der Konvert.ieru.oci von Bleisulfidkonzantraten zu JJlei wird vorzugsweise wie folgt verfahren: Die Bleilconr.entratc werden kontinuierlich auf die O.oerfläche des rait der Schlacke bedeckten Bloibades ira Konverter der Erfindung geschüttet. Der Konvertsr wird kontinuierlich mit teohnisehen Sauerstoff durch untergetauchte, fluidgeschütete VJinddüsen beblasen. Dabei entstellt kontinuierlich eine praktisch zinkfreie Bleischmelze und ein schwefeldioxidreiches Gas. Die gebildete Schlacke wird kontinuierlich durch Einblasen, eines kohlenshoffJialtiqen IiaterialK abgerauchc.

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Dabei wird eine blei- und sinkarme Schlacke erhalten. Das ira Konvertercjas als Flugstaub mitgerissene 3lei kann kontinuierlich rückgeführt werden.

Eine Reihe wichtiger Merkmale der Erfindung lassen sich weiterhin vorteilhaft auf die Herstellung von Kupfer, Nickel oder Kupronickel aus den praktisch eisenfreien Sulfiden anwenden. Dazu wird der beschriebene nichtgedrehte,aber schwenk- und kippbare gasdichte Konverter mit der Windzuführung vom Boden her verwendet. In die Sulfidschmelze wird unterhalb ihrer Oberfläche *" ein sauer stoff reiches Gas mit einein Sauerstoffgehalt eingeblasen, der für die Aufrechterhaltung einer autogenen Konversion der Sulfide zu den Metallen ausreicht.

durch
Das Gas wird dabei/Hoer dera jeweiligen Profil entsprechend verteilte, fluidgeschützte Düsen durch das ;3ad geblasen. Die Düsen erstrecken sich durch das feuerfeste butter des Konverters hindurch und öffnen sich im unteren Teil des Konverters unterhalb der Oberfläche der Schneise in das Konverterinnere. Durch einen wirksamen Zwischenphasenkontakt wird im Bad eine pneumatische Turbulenz eingestellt und aufrechterhalten. Die Gasdurchflussleistungen werden so gesteuert, dass die Badteraperatur auf einem gleichmässigeri Sollwert gehalten wird. Die Temperatur muss dabei so bemessen sein, dass eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit zwischen dem Sauerstoff und dera Schwefel erzielt wird. Die Menge des umgesetzten Sauerntoffs muss etwa der* zur Uravaridlunq' praktisch des gesamten Schwefels im Bad zu Schwefeldioxid er-

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forderlichen stöchiometrischen Menge entsprechen. Als Schutzfluid für die Sauerstoffeinblasdüsen dienen vorzugsweise Schwefeldioidd, Wasser oder ein Gemisch aus Schwefeldioxid und Wasser. Dieses Schutzfluid wird Ms zu einera Schwefelgehalt ira Bad von unterhalb etwa 5 % eingesetzt. Anschliessend kann statt dessen ein Kohlenwasserstoffgas als Schutzfluid für den Rest des Frischens eingesetzt v/erden.

Unter dem Terminus "technischer Sauerstoff" wird ein Gas verstanden, das in der Regel übe?: 90 % freien· Sauerstoff enthält. Der Einsatz eines solchen technischen Sauerstoffs ist im Rahmen der Erfindung bevorzugt. Die Verwendung eines solchen Sauerstoffs ermöglicht die Bildung eines schwefeldioxidreichen Gases. Ausserden können höhere Betriebstemperaturen als üblich eingestellt v/erden. Infolge dieser liassnahmen werden kinetische -Vorteile und Betriebsvorteile erzielt. Hohe Reaktionsgeschwindigkeit©:! u?id eine gute Regelung der Stein- und Schlackenfluidität sind möglich. Dazu ist jedoch in der beschriebenen ?.⁷eise der Schutz der aus Metall bestehenden Einblasdüsen bzw. Bodenlangen und des umgebenden Futters vor den erhöhten Temperaturen erforderlich. Mit einer Reihe von Konzentraten kann das autogene Verfahren auch mit einer rait Sauerstoff angereicherten Luft durchgeführt werden. Der 3auerstoffcreha.lt

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kann dabei "bis auf nur 40 % absinken. Die damit erfolgende Einführung grosser Stickstoffmengen in das System kann jedoch zu unerwünschten Emissionsprobleraen führen. Das insgesamt im Reaktor der Erfindung eingestellte Sauerstoffniveau liegt jedoch über dem von herkömmlichen Pierce-Smith-Konvertern tolerierten Sauerstoffniveau, Der wichtigste Nachteil dieser herkömmlichen Konverter liegt in ihrer Anfäliio;keit vor einer Überoxidation und Überheizung im Bereich der Einblasdüsen. Weiterhin wird in diesen Konvertern ein nur relativ geringer Zv.'ischenphasenkontakt erzielt„ Die Temperatur- und Sauerstoffaktivitätsverteilung lassen sich schlecht steuern,

Das in Reaktor der Erfindung erzeugte Ofenabgas enthält normalervreise auf Trocken.basis über 70 %, vorsugsweise über üO %, Schwefeldioxid und praktisch keine Stickoxide. Das Konverterabgas wird durch Dampferzeuger zur Energiegewinnung geleitet. Hs wird anschJiessend praktisch vollständig entstaubt. Dabei kann praktisch das c*Gsamte aufgefangene 1-ietall, bei spiels v/eise Kupfer, Nickel oder Blei in den Proses^rückgeführt v/erden. Das in die Konvertierung eingeblaseue Schwefeldioxid ist vorzugsweise rückge führ tes !Convert er abgas.

Die als Schutzfluid oder zu anderen Zwecken zugesetzte Sch v/er" eldioxidraen^e beträgt" typisoli^rvoise etvra :-;ull bis etv.'a 150 Vol.-,O, becojon au.>: Saii^rstoff und Standard-

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norma !"bedingungen. (0 °C; 1 at). Wasser kann als zerstäubter Nebel in Mengen von Null bis zu 25 Gew.-%, h&zogen auf Sauerstoff, zugesetzt werden. Das V/asser kann dem Sauerstoff strom, dem Schutz gasstrom oder beiden Gasströmen zugeaiscbt werden.

Schlacke

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens und der Vorrichtung der Erfindung, insbesondere der beschriebenen flexiblen Steuerung, ist die ira Bedarfsfall einfach e Hersteilung von .di silicatschlacken bei höheren als den herkömmlichen Temperaturen, beispielsweise bei über 13Oo G, und bei höheren als herkömmlichen fjiliciumdio^idgehalten, beispielsweise bei über 39 % Siliciumdioxid. Dadurch können im Vergleich zum Stand der Technik die Kupfer-, l-Tickel- oder Kobaltverluste spürbar vermindert werden. Diese Verlu^cver-Yiinderuno wird durch die höhere Fluidität der Schlacken, ihre geringen Dichten und ihre geringe Eisen(III)-Konsentration erzielt.

Produkte

Das iindproäukt der Aufbereitung der Kupfersulfidlconsentrate kann ein Rohraetall mit eine:;. Kupf ergehalt von über 95 % und einem lüsencjehalt von weniger als 0,2 ro, einem Schwefelgehalt von wenicjer als 2 % bei einc3r Kupferausbeute von über 93 % sein. Alternativ kann nach ciera Vorfahren ein Stein mit über 75 Co Kupfer, \;eniger als 2 % >Jison, liest Schwefel

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und übliche Verunreinigungen, erhalten werden. Die Kupferausbeute beträgt auch dabei über 98 %.

Im Fall der Nickelgewinnung kann als Endprodukt ein Rohmetall mit über 90 % Nickel, weniger als 1 % Eisen, weniger als 5 % Schwefel bei einer·Nickelausbeute von über 95 % erhalten v/erden. Alternativ kann ein Stein hergestellt werden, der über 65 % Nickel, weniger als 5 % Eisen und über 75 % des im Äusgangsmaterial enthaltenen Kobalts enthält. Auch im Falle dieses Steins beträgt die Nickelausbeute über

α ς s; *·

Das bei der Bleigewinnung enthaltene Endprodukt können Bleibarren mit über 95 % Blei, weniger als 1 % Eisen und weniger als 1 ',ό Schwefel bei einer Bleiausbeute von über 95 % sein.

Sauer stoffin j el: ti on

Der Sauerstoff wird unterhalb der Oberfläche der Schmelae zurrt Konvertieren eingeblasen. Das Einblasen erfolgt unter Verwendung eines sauerstoffreichen Gases und unter Verwendung eines Schutsfluicts. Ss wird durch die feuerfeste Ofenauskleidung hindurch eingeblasen. In bestiirraten Anwendungsfällen der Erfindung kann dieser Fluidschutz der in der FR-PS 1 450 718 beschriebenen Schutzmethcdik entsprechen. Nach diesem Verfahren wird eine Metallschinelse chargenweise durch 'Einblasen von Sauerstoff in die Schmelze durch Lanzen

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von unten her gefrischt. Die Einblasdüsen oder Bodenlanzen erstrecken sich durch das Konverterfutter hindurch in das Innere des Reaktionsgefässas und öffnen sich unterhalb der Oberfläche der Metallschmelze. Die Einblasdüsen und das umgebende Futter werden durch eine Umruaritelurig des Sauerstoffstrops mit einem Schutzkohlenwassorstoff bewirkt.

Im Gegensatz dazu wird im Rahmen der Erfindung zur kontinuierlichen Konvertierung von Sulfidkonzentraten ein nichtbrennbares Gas, insbesondere Schwefeldioxid, als Schutzfluid verwendet. Zu Külilzwecken kann irn Rah-nen der Erfindung weiterhin feinverteiltes Wasser ira zentralen Sauer st off strom niitgeführt werden. Auch kann das fein-/er teilte Wasser dein Schützfluid zucemischt werden. Der Sauerstoff · kann aus verschiedenen Richtungen eingeblasen werden, und zwar von einer praktisch horizontalen Binblasrichtunc bis zu einer praktisch senkrecht aufwärts cjerichteten Einblasrichtung.

Als bevorzugte Ausbildung der Erfindung wurde ein kontinuierliches Verfahren aus einer integrierteil Kombination bestimmter Verfahrens- und Steuermerkrnale beschrieben. Solche Kombinationen umfassen beispielsweise ein kontinuierliches Verfahren, bei dem die metallreiche Phase und die Schlackenphase im Gegen st rom fliossen, die schlacke \:nd die Gasphase in Gleichstrom geführt werden, in aufeinanderfolgenden Stufen konvertiert und die Schlacke r: er einigt wird, und wobei

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- 40 der Reaktor hin- und hergeschv/enkt wird.

Andererseits kann aber auch das Einblasen von Sauerstoff zur schlacken .reinigung unabhängig im Rahmen anderer Verfahren angewendet v/erden. Für diese Verfahr ens stufe wird Elerpentenschutz beansprucht.

Entsprechend können die Schlackerireinigung oder Dekonvertierung auch auf andere flüssige Schlacken aus anderen Verfahren angewendet v/erden. Auch für diese Verfahrensstufe wird Kiementenschutz beansprucht.

Im Falle von Unisrkombinationen können effektive Ergebnisse auch ohne ein Hin- und Herschvenken des Reaktors erreicht werden.

Die beschriebene Vorrichtung kann auch zum diskontinuierlichen Betrieb bei der Konvertierung von Kupfer- oder Nickelstein oder zum Herdfrischen verwendet v/erden. Dazu dient vorte.ilhafterweise ein Konverter, bei dorn vom Boden her eingebliisen wird, der nicht drehbar, aber kippbar und gasdicht verschlossen ist. Durch fluidgeschützte ΰinblasdusen wird technischer Sauerstoff direkt aufwärts oder im wesentlichen horizontal, vorzugsweise um weniger als 10 von der Horizontalen nach unten abweichend, durch den Stein oder das Metall unterhalb der Oberfläche der Schmelze geblasen.

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Weiterhin kann die Vorrichtung zur kontinuierlichen Eisengewinnung modifiziert werden. Auch kann die Vorrichtung zum Sauer st off frischen von Roheisen zu Stahl verwendet v/erclcrr.

Die Erfindung stellt ein einfaches, flexibles, wirtschaftliche* kontinuierliches Verfahren. zur Konvertierung r-ii-t besonders emissions günstigem. Verhalten dar. Durch die Verwendung einer einzigen Ofeneinheit v/ird der Verlust an Uetallv/ür~ digkeit im Vergleich zu herkömmlichen pyrometcillurgischen Verfahren, um mehr als die Hälfte vermindert." Auch die Kosten für die Abcfasauf bereitung und für die Schwer elf ixiorung, sei es in Form von Uisensulf id oder als elementarer Sch.v;e£el, liege].i bei weniger als 50 % der für die Schwefelfixierunr; aus Abgasen der nach dem· Stand der .Technik- verv/endeten Anlagen erforderlichen Kosten. Ein wichtiger Zweck der Drfinduvicr liegt in der maximalen Erzausbeute unter strenger :Jinhaitu..'Kj der am jeweiligen Produktionsstandort verordneten Iminisioiisgrenzeiii Durch.den Einsatz der Vorrichtung und des Verfahrens der Erfindung werden gleichzeitig die Mefcallproduktionskapazität je Einheit erhöht, die Produktionskosten! gesenkt, die Ausbeute der -Würdigkeit des Erzes erhöht und die Umweltbelastung vermindert.

Beispiel 1

1000 metrische Tonnen pro Tag eines Kupfersulfidkonzentrats mit 23 vi Kupfer, 28 % Llisen, 30 % Schv.'sf öl, 7 Vo Siliciu.·"-

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dioxid (auf TrocJcenbasis) und 1 % Wasser werden kontinuierlich in einen Konverter der in Fig. 1 gezeigten Art aufgegeben, der bei etv.^ra 6 ra Durchmesser 36 m lang ist. Diese Beschickung wird bei etwa 1330 C in der Gasphase konvertiert. Der Zuschlag wird rait eine.oi Durchsata von 320 t je Tag aufgegeben. Er enthält 7ü % SiO₂ (auf Trockenbasis') und 5 % K'asser. Technischer Sauerstoff, der zu 93 % aus 0,_} und zu 2 % aus Argon besteht, v;ird in einer Menge von 280 t pro Tag eingebla.sen. Sowohl die Sauerstoff- als auch die Korizentratdurchsatzleistung v/erden genauestens an -den-verschiedenen. Zerstäuberschnecken, überwacht und geregelt. Das Verhältnis des dem Konzentrat zuc/eraischtcn Sauerstoffs nimmt stufenweise von einem Minimum an der der Schiackenreinigung na.db.atgelegenen Beschickungsöffnung bis zu einem Maximum, an der den Kupfererzeugungsbereich nüchatgelegenen Beschickungsöffnung zu. Su Zwecken cfer Temperatursteuerung \>ird zusätzlich '.'asser in einer Menge von 5O t pro Tag in die Konvertern tiaoSphäre eingeführt» Der unter diesen Bedingungen erzeugte Stein wird in geregelten

/Abstufungen bei etwa 1330 C durch ^einblasen von 135 t pro Tag an technischere! Sauerstoff und 320 t pro Tag an Schwefeldioxid als umgebendes Schutegas gefrischt. Der Stein wird fortschreitend und in einer geregelten Stufenfolge zu netallischara Kupfer oxidiert. 2t54 t pro Tag Rohkupfer mit 90 % Kupfer, 0,1 yö Eisen und 1 % Schwefel v/erden kontinuierlich ausgetragen. Das so erhaltene Produkt enthält etwa 99 % des in SuIfidkoniientrat der Beschickunc: der. Konverter sugeführten Kupfers. " -

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-. 43 -

Die bei diesen Prozessen gebildete Schlacke wird bei etwa 1330 ⁰C durch Einblasen von 43 t pro Tag eines Gemische subbituminöser Kohle (Moorkohle), trockenem Schwefeldioxid und Sauerstoff im Gewichts verhältnis von etv/a 3,5:3:1 gereinigt. Begleitend wird die Schlacke durch Berieselung mit Eisensulfid in einer Menge von 25 t pro Tag'gewaschen. Die Schlacke wird anschliessend in einen Klärbereich beruhigt. Danach wird sie kontinuierlich mit einem Durchsatz von 800 t pro Taqi ausgetragen. Der Avis tragest rom weist eine Analyse von 0,2 Vo Kupfer, 35 % Eisen und 40 '.Ό SiO^ auf. Dieses Produkt enthält praktisch das gesamte Elisen der SuIf idkonsen.träte der Beschickunc:. Das bei der Konvertierung gebildete Gas wird kontinuierlich mit einer Temperatur von etv/a 1330 °C und mit einem Durchsatz Von 645 t pro Tag abgezogen. Die Zmalyse des Abgases v/eist au:: Trockenbasiü 3'3 70 30„, 9 :i CO,., 2 % Ar und 1 % 0, aus. Dieses Produkt enthält über 90 ?o des nit- den Sulfidkonzentrciten in den Konverter aufgecrebenen Schwefels. Das Abgas ist praktisch vollständig sticko;:idfrei. Das heisse Abgas wird durch Wasserdampferzeuger und andere Leistungsgeneratoren gefü?art. .Anschliessend wird entstaubt, beispielsweise in elektrostatischen Abscheidern, Hiesei-■ türmen und bzw. oder Beutelfiltern. Geregelte Anteile des aufgefangenen feinverteilten Feststoffs und des gereinigten Gases v/erden zur Weiterverarbeitung und zur freien Verfügung ausgeblendet. Das Restmaterial wird dem Konverter wieder zuceführt.

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Beispiel 2

Ein Pentlariditkonzentrat mit 15 % nickel, 0,6 % Kobalt,

10 % 40 % Eisen, 30 % Schwefel und /^"Siliciumdioxid wird im Konverter dar Erfindung kontinuierlich zu einem Stein, der über 65 50 Nickel, entsprechend einer Ausbeute von über 95 % des nickels in der Beschickung, imd über 75 % des in der Beschickung enthaltenen Kobalts, zu einer Schlacke, die über 95 % des im Konzentrat enthaltenen Eisens enthält, und zu einem Abgas rait über 75 % S0„ auf Trockenbasis, entsprechend über 75 % des mic der Beschickung aufgegebenen Schwefels, umgesetzt. Das Kobalt-wird aus dem auggetragenen geschmolzenen Stein zur gesonderten Gewinnung abgetrennt. SIs wird dabei in an sich bekannter ^Ti*eise in das Chlorid überführt. Dazu können die flüssigen Sulfide beispielsweise mit gasförmigem Chlor umgesetzt oder mit einem Lösungsmittel extrahiert v/erden. Als Bxtraktionsmitte.]L dient vorzugsweise eine Schmelze eines Gemische aus Natriumchlorid und Wickelchlorid. Genebenenfalls wird der so c^ereinigte Stein anschliessend zu metallischem nickel gefrischt. Dazu wird ein nichtdrehbarer Konverter mit V.'indzuführung vom Boden her eingesetzt.. Der Konverter ist gasdicht verschlossen und kippbar. Die Winddüsen sind durch Schutzgasspülung geschützt. Eingeblasen wird technischer Sauerstoff unterhalb der Oberfläche der 'Schmelze. Die eingeblasenen Gase steigen durch die Stein- oder I-ietallschrnelse aufwärts. AIg Schutzgas dient während der letzten Stadien des j'rischens ein gasförmiger Kohlenwasserstoff»

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Der nickelreiche Stein kann in der verschiedensten Weise weiterverarbeitet werden. Er enthält vorzugsweise 65 % Nickel und weniger als 5 % Eise~. Das Kobalt ist praktisch Vollständig abgetrennt. Das aus einem solchen Stein erhaltene Rohnickel enthält weniger als 5 % Schwefel und weniger als 1 % Eisen.

Beispiel 3

Kin Kupfer-Nickel-Konzentrat mit 16 Yo- Kupfer, 4 ';=■ Nickel, 32 yö

^1CU£

Eisen, 27 % Schwefel und /T5ilic3.umdiox.id wird kontinuierlich in einem Sauerstoffkonverter der in den Ficjuren 1 und gezeigten.Art behandelt. Dabei wird (a) eine metallische Kuprer-nickel-Legierung mit susairnen über 98 % Kupfer und Nickel und zusanunen \\^reriiger aj.ß 2 % liisen und Scm/eicel, entsprechend einer ge:n.einsa:nen Ausbeute von Kupfer und Nickel von über 98 %, (b) eine i!;c'hlacke, die liber So 70 des in den Sulfidkonzentraten enthaltenen ?Jisens enthält,, und (c) ein Abgas erhalten, das über ώθ νί ochAvefeldioxid (auf Trockenbasis) ,entsprechend über 90 vJ des in den Sulfidkoni: ent raten dem Konverter sugeführten ;>ohv.⁷ef ela, enthält. Nur wenn der Kupf eranteil ivci Konzentrat über etwa 70 % des kombinierten Kupfer-Wickel-Gehalts beträgt, scheidet sich eine metallische Phase aus dem Stein ab und sinkt während der Konvertierung unter die Steinschicht cib.

Das erhaltene Produkt, die nietalliscLe Ku.icer-rüclcel-Loc^ierung, wird durch wässrige Chlorierung gelöst. Die cjelüstcvi Metall-

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chloride werden zur Trennung des Kupfers und Kickeis einer Lösungsmittelextraktion unterzogen. Reines Kupfer und reines Nickel v/erden elektrolytisch aus den wässrigen Extrakten abgeschieden.

Beispiel 4

Ein Bleikonzentrat mit 72 Vo Blei, 3 V^ Zink und 17 % Schwefel wird mit Zuschlägen kontinuierlich eineio. Konverter zugeführt. Die Aufgabe erfolgt in Form von Bleiglanzkörnchen mit einem Durchmesser von vorzugsweise mindestens 4,76 ram. Dadurch wird eine Suspension Ser Beschickung in der Gasphase oder in der Schlacke vermieden. Die Beschickung wird auf die Oberfläche der rait der Schlacke bedeckten Bleisch.r.elze geschattet. In den Konverter vdrd von unten her durch fluidgeschütste Ein— blasdüsen Sauerstoff einereblasen. 7^Is Produkt werden praktisch zinkfreie Bleibarren mit über 95 % Blei und weniger als 1 -,o Schwefel erhalten. Bezogen aiif die Beschickung beträgt die Bleiausbeute über 95 %. Das Abgas enthält über 70 % Schwefeldioxid (auf Trockenbasis), entsprechend über 9O % des mit den Konsentraten aufgegebenen Schwefels. Die erzeuobe Schlacke wird kontinuierlich durch Kohleinjektion im Konverter abgeraucht. Dabei werden Blei und Zink gewonnen. Das aus aera. Äbgasstaub abgeschiedene Blei wird dexa Konverter wieder zuaeführt.

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Claims (7)

Patentansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Konvertierung yon Nichteisen-Metallsulfidkonzentraten zu einem mindestens eisenarmen Stein, armer Schlacke und Schwefeldioxid und zur Gewinnung der Metalle durch Aufschmelzen der Konzentrate und des Zuschlags in einem langen, liegenden, gasdicht verschlossenen und umseine Längsachse verschwenkbaren Konverter, der im Bereich einer Stirnseite eine Austragsöffnung für das geschmolzene Metal."! und im Bereich der gegenüberliegenden Stirnseite eine Austragsöffnung für die Schlacke aufweist, durch die die Schlacke und das Produkt' getrennt abgezogen werden, und Einblasen von Sauerstoff und Hilf©gasen in die Schmelze , dadurch gekennzeichnet , dass man an über die Länge des Konverters abgestuft verteilten Stellen kontinuierlich die Sulfidkonzentrate, den Zuschlag, ,technischen Sauerstoff, Schwefeldioxid, Wasser und ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel aufgibt, dass man einen wesentlichen Teil des Sauerstoffs zusammen mit einem Schutzfluid kontinuierlich durch Einblasdusen einbläst, die in an sich bekannter Weise unter der Oberfläche der Schmelze das .feuerfeste Futter des Konverters durchdringend angeordnet sind, und dass man die Gradienten der Temperatur,

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des Sauerstoffpotentials und der Metallsulfidaktivität in Richtung der Längsachse des Konverters unter Führung durch die Durchsatzleistungen der Sulfidkonzentrate, des Sauerstoffs, des Schwefeldioxids und der ander'en Aufgaben so steuert, dass sich eine zum Stein oder zum Metall mit hoher Würdigkeit führende Konvertierung gefolgt von einer Dekonvertierung, die zu einer irietallarruen Schlacke . führt, einsteilen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Sauerstoffaktivität an der meta1Ireichen Austrageseite des Konverters ein Maximum und an der Schlackenreinigungsseite des Konverters ein l'inimum auf v/eist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass das I-iniraira des Verteiiungsorofiio der Sauerstcffaktivitäten im J'eaktor ira jJekonveirtierun-:, sbereich durch Einblasen eines kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels 2usaro.üien .mit Schwefeldioxid und Sauerstoff eingestellt wird.

4. Verfahren nach einen der /Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h gekennzeichnet , dass die Sauerstoffaktivität in geschmolzenen Bad im Minimum der Verteilung maximal ein Zehntel der Aktivität ira Haximurn dor Verteilung betrü-'i

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h gekennzeichnet , dass man den sich in Flussrichtung anreichernden Stein- bzw. Metalls Lrori ira Gegenstrom zu dem in Plussrichtung zunehmend verarmenden Sch lacken fluss führt und dass man die ira wesentlichen aus Schvvafeldioxid bestehende Gasphase ira Konverter im Gleichstrom mit dem Schlackenfluss führt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass man den Ofen während des Prozesses um seine Längsachse mit einer Frequenz von

—1 —1

1-6 min , vorzugsweise 3 :ain , mit einem Schwenkwinkel von 20 - 40 , vorzugsweise 'O₁ urn. die Vertikal a hin- und herschwenkt.

7. Vorrichtung zur kontinuierlichen autogenen Gewinnung von Nichteisenrohmetallen oder reichen Steinen, verarmter . Schlacke und stickoxidfreien schwefeldioxidreichen Abgasen in Form eines langgestreckten Ofens mit abgestuftem Boden, durch den hindurch in das Ofeninnere Einblasdüscn ragen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen einen abgerundeten, eiförmigen Querschnitt aufvreist, dass die Hinblasdüsen so entlang der Längsachse des OiJens am Ofenboden verteilt sind, dass vor den Austragsseiten Beruhigungszonen für den Produktausbrag und den Schlackenaustrag ausgebildet sind, dass die Längsachse um bis zu 5° gegen die Horizontale zur

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Produktaustragsseite hin abwärts geneigt, ist, dass die Abzugsöffnung für das Ofenabgas auf der Schlackenaustragsseite angeordnet ist und dass sämtliche Beschickungs- und Äustragssysterae so ausgebildet sind, dass der Ofen bei kontinuierlicher Beschickung und .bei kontinuierlichem Austrag im lindes tens" 40 ura die Vertikale verschwenkt v/erden kann und dass der Ofen zu Wartungszwecken υΐη mindestens 75 ura die Längsachse gekippt v/erden kann.

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