DE2536392B2

DE2536392B2 - Verfahren zur kontinuierlichen, in einer stufe erfolgenden gewinnung von rohkupfer aus unreinem sulfidischem kupferkonzentrat oder -erz

Info

Publication number: DE2536392B2
Application number: DE19752536392
Authority: DE
Inventors: Olavi August Pori; Andersson Bengt Torsten Dipl.-Ing. Espoo; Juusela Jyrki Tapani Dr.techn. Pori; Palperi Matti Johannes Dipl.-Ing. Imatra; Tuominen Tapio Kalevi Pori; Aaltonen (Finnland)
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1974-11-11
Filing date: 1975-08-14
Publication date: 1976-09-02
Also published as: AU497653B2; AU8405275A; PL95510B1; FI326674A; FI52358C; US4030915A; FI52358B; DE2536392A1; CA1057061A

Description

Verfahren zur kontinuierlichen, in einer Stufe erfolgenden Gewinnung von Rohkupfer aus unreinem sulfidischem Kupferkonzentrat oder -erz.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen, einstufigen Gewinnung von Rohkupfer aus Verunreinigungen, wie Blei, Antimon, Wismut und Arsen, enthaltenden sulfidischen Kupfererzkonzentraten oder -erzen durch Suspensionsschmelzen.

Der Großteil der Weltkupferproduktion erfolgt heute noch nach konventionellen Verfahren mit mehreren Zwischenstufen und -produkten. Das Schmelzen des Konzentrats oder teilweise abgerösteten Konzentrats und der Schlackenbildner erfolgt in einer Grundschmelzeinheit (Elektro-, Schacht- oder Flammschmelzofen), wonach der anfallende sulfidische Kupierstein zwecks Herstellens von Blisterkupfer (Rohkupfer) in einen Konverter gebracht wird. Als letzte Teilstufe erfolgt normalerweise noch eine Feuerraffination zur Regelung des Sauerstoff- und Schwefelgehaltes. Die in der Grundschmelzeinheit anfallende oxidische Schlacke

ίο wird je nach Wertmetallgehalt entweder als Abfall verworfen oder weiterbehandelt. Das Reinigen der Konverterschlacke erfolgt entweder getrennt oder durch Rückführen derselben in die Grundschmelzeinheit. Beim Verhütten unreiner Konzentrate nach konventionellen Verfahren ist es, bedingt durch das Auftreten mehrerer Zwischenprodukte und die Variationsmöglichkeiten bei den einzelnen Teilprozessen, ein leichtes, zu verhindern, daß Verunreinigungen ins Anodenkupfer gelangen. In jedem Teilprozeß haben nämlich die Schwefel- und Sauerstoffpotentiale des besagten Systems anderen Werte, so daß sich schädliche Begleitstoffe selektiv entfernen lassen. Weiter ändern sich bei der chargenweisen Behandlung im Konverter die Werte des Systems mit fortschreitenden Umsetzungen, wodurch die Bildung verschiedenartiger Zwischenprodukte gefördert wird, die im Bedarfsfalle abgeschieden werden können.

Ganz anders hingegen ist die Situation bei kontinuierlichen Prozessen, bei denen sich das sich bildende Metall im Gleichgewicht mit den verschiedenen am Prozeß beteiligten Steinen und Schlacken befindet bzw. einem solchen Gleichgewicht zustrebt.

Bei der Behandlung der in Kupfererzkonzentraten auftretenden Verunreinigungen (Begleitstoffe) können hierzu in weiterem Sinne alle im Konzentrat enthaltenen Grundstoffe mit /Ausnahme des Kupfers selbst gezählt werden. Allerdings wird die Anzahl der Komponenten dadurch reduziert, daß sich manche vor ihnen aus thermodynamischen Gründen unter den be direkten Prozessen herrschenden Verhältnissen nicht ir schädlichem Ausmaß im sich bildenden Kupfer zu löser vermögen. Solche Elemente sind im allgemeinen die starken Schlackenbildner (ζ. B. Fe, Co, Zn, Cr, Ti, Ca, Si) die in die silikatische Phase übergehen. Andererseits isi die Akkumulation gewisser Komponenten (Edelmetalle' im Rohkupfer geradezu erwünscht, und das Abscheider gewisser anderer Komponenten (beispielsweise Ni) in Zusammenhang mit der Elektrolyse gestaltet sicr verhältnismäßig einfach. So zählt man denn zu der eigentlichen schädlichen Verunreinigungen meisten; z. B. Pb, Sb, As und Bi.

Was die mit dem Suspensionsschmelzen zusammen hängenden Patentschriften betrifft, so kann konstatier werden, daß bereits zu einem frühen Zeitpunkt auch die Metallgewinnung direkt im Flammofen erörtert worder ist. Das in der finnischen Patentschrift 22 694 niederge legte Verfahren stellt den Grundprozeß des autogener Suspensionsschmelzens dar. In den finnischen Patent schriften 45 866 und 47 380 ist weiter dargelegt, wie mi Hilfe der Sauerstoff- und Schwefel(partial)drücke in kontrollierten Reaktionsschacht günstige Bedingunger zur Bildung von Feinstein und sogar von Rohkupfer in unteren Teil des Ofens geschaffen werden. In der vorgenannten Patentschriften werden reine Kupfererz.

konzentrate behandelt; dabei wird lediglich die Mög lichkeit der Gewinnung von Rohkupfer im Flamm schmelzofen ohne Anführung detaillierter Beispiel! erwähnt.

Was die sonstigen direkten und/oder kontinuierlichen Kupfergewinnungsverfahren betrifft, so können diese nach dem Oxydationsvorgang der Eulfide in zwei Gruppen unterteilt werden:

a) »Konverterverfahren«, bei denen das Oxydieren S zum überwiegenden Teil in einem Schmelzebad unter Einsatz von Lanzen oder Kanälen (Blasöffnungen) erfolgt;

b) »Susp?nsionsverfahren«, bei denen die Oxydationsreaktionen hauptsächlich in einer Suspension aus feinverteiltem Konzentrat und Reaktionsgas (Verbrennungsluft) erfolgen.

Von den Konverterverfahren kann an erster Stelle das sog. Noranda-Verfahren (finnische Patentschrift 45 566) genannt werden, ein kontinuierliches Verfahren, das nur eine Arbeitseinheit benötigt und zur Gewinnung von Rohkupfer aus Konzentraten dient. Der Eintrag der Konzentrate und Schlackenbildner erfolgt auf die Oberfläche des Schmelzebades, das Oxydieren über unterhalb der Schmelzeoberfläche mündende Kanäle (Blasöffnungen). Die sich kontinuierlich bildende Schmelze besteht aus drei verschiedenen, sich nur geringfügig ineinander lösenden Schichten: Schlacke, Stein und Rohkupfer. Aus dem Reaktor werden die Schlacke (zur weiteren Behandlung) und das schwefelhaltige Rohkupfer abgeführt. In der ο g. Patentschrift wird nicht auf das Schmelzen unreiner Konzentrate eingegangen, aber einem das gleiche Verfahren betreffenden Artikel zufolge (N. J. T h e m e 1 i s, G. C. McKerrow, P. Tarassoff and G. D. Ho! let: »The Noranda process for Continuous Smelting and Converting of Copper Concentrates«, 100th AIME Annual Meeting, New York, March 1 —4,1971) soil z. B. das Abscheiden des Bleies zu mehr als 80% durch Verdampfen von der Schlackenoberfläche erfolgen. Dieser Wert basiert auf <Jcn in besagtem Artikel aufgeführten Bleigehalten der Schlacke und des Rohkupfers, wobei der Pb-Gehalt des Konzentrates etwa 1,2% beträgt.

Als zweites Konverterverfahren ist das sog. Worcra-Verfahren anzuführen. Beschrieben ist dieses Verfahren z.B. in der US-Patentschrift 33 26 671 und in dem Artikel von H. K. Worner, J.O. Reynolds, B.S. Andrews and A. W. G. C ο 11 i e r: »Developments in WORCRA smelting — converting«, Proceedings of an International Symposium, organized by the Instituion of Mining and Metallurgy, London 4 — 6, Oktober 1971. Bei diesem Verfahren erfolgt das Schmelzen des Konzentrates und der Schlackenbildner auf der Schmelzeoberfläche, das Oxydieren hauptsächlich über Lanzen unterhalb der Schmelzeoberfläche. Das Verfahren arbeitet nach dem Gegenstromprinzip in der Form, daß die Abfallschlacke und das Rohkupfer an verschiedenen Enden des Ofens abgeführt werden. Unreine Konzentrate finden auch hier wieder nur am Rande Erwähnung. In dem Artikel wird lediglich festgestellt, daß vom Blei (Pb-Gehalt des Konzentrates 2,2%) bis zu 89% verdampft werden können.

Als drittes Konverterverfahren kann das sog. Mitsubishi-Verfahren genannt werden, das zum Beispiel in der finnischen Patentschrift 1397/73 und in dem Artikel von T. Suzuki and T. Nagano: »Development of New Continuous. Copper Smelting Process«, Joint Meeting MMIJ - AIME, Mai 24-27, 1972, Tokio, beschrieben worden ist. Die dazu erforderliche Anlage umfaßt drei separate Ofeneinheiten (Schmelz-, Schlakkenreinigungs- und Konverterofen), zwischen denen kontinuierlicher Materialfluß herrscht. Das eigentliche Verbrennen des Schwefels erfolgt unter Einsatz von Lanzen durch Oberflächenblasen, wobei sich im Konverter Rohkupfer bildet Wie bei den übrigen Konverterverfahren setzt sich auch hier die Schmelze aus drei Schichten zusammen: Schlacke, Stein und Rohkupfer. Dies geht deutlich aus dem Schwefelgehalt (0,5 bis 1,0%) des anfallenden Rohkupfers hervor, denn dieses löst bei seiner Bildung aus geschmolzenem sulfidischem Stein durch Oxydieren eine nahe an das Gleichgewicht herankommende Menge Schwefel. Bezüglich der Verunreinigungen (Begleitstoffe) wird im Zusammenhang mit dem Mitsubishi-Verfahren erwähnt, daß bei einem Pb-Gehalt des Konzentrates von 1,9 bis 2,3% durch Erhöhung des Kupfergehaltes (~ Oxydationsgrades) der Schlacke der eigentlichen Konvertereinheit ein Rohkupfer-Bleigehalt im Bereich von 0,2 bis 0,5% erzielt wird. Auf die gleiche Weise läßt sich durch Erhöhung des Oxydationsgrades auch der Gehalt an anderen verdampfenden Verunreinigungen (As und Sb) im Rohkupfer reduzieren. Bei dieser Verfahrensweise erfolgt der Austrag der Verunreinigungen über die Ofenstäube.

Was die »Suspensionsverfahren« zur Gewinnung von Kupfer direkt aus Konzentraten betrifft, so können neben den bereits erwähnten Patentschriften einige weitere angeführt werden. Zunächst ist da das sog. Brittingham-Verfahren (finnische Patentschrift 45 463) zu nennen, bei welchem im Reaktionsschacht eine Oxydation bis auf Feinstein erfolgt; der Feinstein wird dann weiter zu Rohkupfer oxydiert. Das Reinigen der Schlacke kann in der gleichen Einheit in einer anderen Sektion des unteren Ofenteils (Herdes) erfolgen. Wie bei den Konverterverfahren ergeben sich auch bei diesem System drei Schmelzephasen: Schlacke, Stein und Rohkupfer. Über das Verhalten der Verunreinigungen wurden keine Angaben gemacht. Als zweite Möglichkeit sei der von J.C Yannopoulos dargelegte Prozeß (US-Patentschrift 36 74 463) genannt, bei dem der in der ersten Stufe gebildete Kupfersteiti zwecks weiterer Oxydation in geschmolzenem Zustand entweder im gleichen oder in einem getrennten Reaktionsschacht umgewälzt wird. Auf diese Weise besteht der Patentschrift zufolge die Möglichkeit metallisches Kupfer und wertmetallarme Schlacke zi bilden, wobei zwischen der Metall- und der·Schlacken phase eine Schicht Feinstein belassen wird. Auch ir dieser Patentschrift finden sich keine Angaben über da; Verhalten der Verunreinigungen.

Mit der vorliegenden Erfindung v/ird denn bezweckt ein Verfahren zur direkt im Flammschmelzofer erfolgenden Gewinnung von Rohkupfer aus unreinen sulfidischem Kupfererzkonzentrat und/oder -erz durd Abbrennen mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicher ter Luft zu schaffen.

Die Hauptmerkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus Patentanspruch 1 hervor.

Die erfindungsgemäße Methode erlaubt also di< kontinuierliche Gewinnung von im wesentlichen verun reinigungsfreiem Rohkupfer direkt in einer Stufe in de Form, daß die im Konzentrat bzw. Erz enthaltene! Verunreinigungen in die Schlackenphase der Schmelzt übergehen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wir< in Suspension befindliches Konzentrat oder Erz bis zi einem Grad oxydiert, daß die Schmelze lediglich au Schlacken- und Metallphase besteht.

Was nun diese erfindungsgemälie Methode zun Schmelzen von unreinen Kupfererzkonzentraten in Flammschmelzofen direkt zu Rohkupfer betrifft, si

kann als Hauptverunreinigung Blei angesehen werden, da dieses zum einen ein sehr häufiger schädlicher Begleitstoff in Kupferkonzentraten ist und zum anderen seine Verteilung auf die verschiedenen im Laufe des Prozesses entstehenden Produkte Aufschluß über die im System herrschenden Oxydationsgrade und gleichzeitig auch über das Verhalten der sonstigen Verunreinigungen liefert. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich also aus dem Rohkupfer neben Blei auch andere Stoffe eliminieren, sofern dies durch ähnliche Oxydationsgradänderungen thermodynamisch gesehen möglich ist. Solche Stoffe sind zum Beispiel Sb, As und Bi. Die neue Methode kann als besonders geeignet für Fälle gelten, in denen die anfallende Schlackenmenge und deren Gehalt an Wertmetallen wesentlich niedriger liegt als beim Verarbeiten von Konzentraten, die z. B. neben Chalkopyrit (Kupferkies) auch reichliche Mengen an anderen Eisenverbindungen (z. B. Oxide und Sulfide) enthalten. Solche vorteilhafte Kupferkonzentrate sind u. a. die Konzentrate auf chalkositisch-digenitischer Basis.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen zum Arbeilen nach der erfindungsgemä-Ben Methode geeigneten, an sich bekannten Flammschmelzofen im Vertikalschnitt,

F i g. 2 einen schematischen Schnitt längs der in F i g. 1 angedeuteten Linie l-l beim Fahren des Ofens in herkömmlicher Weise,

F i g. 3 das unter den in F i g. 2 gezeigten Verhältnissen erhaltene Gleichgewichtsdiagramm des Kupfer-Schwefel-Systems, in welchem (Diagramm) der Schwefelgehalt in Abhängigkeit von der Temperatur dargestellt ist,

Fig.4 die gegenseitigen Konzentrationsverhältnissc des im Rohkupfer enthaltenen Schwefels und Sauerstoffes bei verschiedenen Schwefeldioxid-Partialdrücken,

Fig. 5 einen schematischen Schnitt längs der in Fig. 1 angedeuteten Linie I-I beim Fahren des Ofens nach der Erfindungsgemäßen Methode.

F i g. 6 das Gleichgewichtsdiagramm des Kupfer-Sauerstofi'-Systems unter den in Fig. 5 gezeigten Verhältnissen, wobei der Sauerstoffgehalt in Abhängigkeit von der Temperatur dargestellt ist, und

F i g. 7 im i ystem (Cu, Fe. Pb, As, Bi, Sb)-O-S herrschende Gleichgewichte, berechnet an Hand von Einheitsaktivitäten.

Für die Untersuchungen wurde ein Pilot-Flammschmelzofen (Fig. 1) mit einer Kapazität von 0,5 bis 3 t/h verwendet. Der Reaktionsschacht 1 hatte einen Durchmesser von ca. 1,5 m und eine Höhe von 3.5 m. Die Versuche wurden mit mehreren unterschiedlichen Konzentraten durchgeführt; dabei wurden sehr unterschiedliche Oxydationsgrade gefahren. Die Reaktionsschacht-Temperatur betrug 1300 bis 1500⁰C; die Schlacken- und Metall-Abstechtempera türen bewegten sich entsprechend zwischen 1200 und 1450⁰C bzw. zwischen 1150 und 1300" C. Die Zuluft wurde auf 21 bis 65% Sauerstoffgehalt angereichert. Je nach verarbeitetem Konzentrat und Intensität der Reaktionsschacht-Kühlung kann die Sauerstoffanreicherung bis auf 95% Sauerstoff erhöht werden. Entsprechend können auch die vorgenannten Temperaturen um 100 bis 300⁰C über den angegebenen Werten liegen. Im folgenden wird als Beispiel einer der mit chalkositisch-digenitischem Konzentrat durchgefahren Versuche beschrieben. Bei

ίο diesen Versuchen wurde der zusammen mit den Gasen über den Abzugsschacht 3 abgehende Flugstaub (5 bis 20% des Einsatzes) in einem hinter dem Ofen angeordneten Kessel und Elektrofilter gesammelt und in seiner Gesamtheit dem Prozeß erneut zugeführt.

Natürlich besteht die Möglichkeit, den Staub aus dem Umlauf herauszunehmen, wenn der Gehalt des Staubes oder einer seiner Komponenten an — insbesondere verdampfenden — Verunreinigungen beträchtlich hohe Werte erreicht. Bei Belassen des Flugstaubes im Kreislauf werden also aus dem Ofen lediglich die Produkte Metall, Schlacke und nahezu staubfreies SO2-haltiges Gas abgeführt. Die Verunreinigungen werden dabei gezwungen, sich auf Schlacke und Metal! zu verteilen. Freilich ist zu berücksichtigen, daß je nach Temperatur des Elektrofilter ein Teil der verdampfenden (flüchtigen) Komponenten auch in gasförmigem Zustand abgehen kann. Die Schlacken waren Ca-Silikatbasis-Schlacken, denen im Bedarfsfalle Schlackenbild ner zugesetzt wurden.

Der Ofen wurde zunächst mit einem solcher Sauerstoff/Einsatzmischung-Verhältnis (Oxydationsgrad) gefahren, daß die Bildung des metallischer Rohkupfers im Gleichgewicht mit dem reichen Kupfer stein erfolgte. In diesem Falle waren im unteren Ofcntei (Herd) 2 drei flüssige Schichten vorhanden: Schlacke Stein und Rohkupfer. Aus dem Ofen werden lediglich Schlacke und Rohkupfer abgeführt (abgestochen). E; zeigte sich, daß hierbei auch der Kupfergehalt dei Schlacke sein Minimum erreicht. Die vorangehcnc umrissenen Prozeßverhältnisse gehen im Prinzip au; F i g. 2 hervor. Der Kupfergehall der Schlacke beträgt je nach Oxydationsgrad und Wirkung der übriger Schlackenkomponenten auf den Aktivitätskoeffizientcr von CU2O im allgemeinen 5 bis 8%. Der Eisengehalt dci Steines kann je nach Eisengehalt des Konzentrates unc Verweilzeiten zwischen 0 und 3% Fesiem variieren. Dci Schwefelgehalt des Rohmetalles liegt zwischen 0.5 unc 1.5% Smcibii, da im System nahe am Cu-Cu^-S-Gleichgewicht operiert wird (Fig.3). Der Sauerstoffgehal beträgt im allgemeinen weniger als 0,1 %, da, betrachte man die Situation an Hand von F i g. 4, in diesem Fall« im Bereich A operiert wird.

Auf der Basis der Prozeßführung der oben umrisse nen Art wurde die Stoffbilanz berechnet (Tabelle 1) Versuchsdauer 2,5 Tage. Insgesamt wurden 78 Konzentrat verarbeitet; die Bilanz ist auf die Tonm Konzentrat bezogen.

Tabelle 1	Menge	Cu	kg	S	kg	—	6.5	Fc	kg	O	kg
	kg	%	486	%	141	133.1	o/o	35	%
	1000	48.6	33,3	16.3	1.4		3.5	34.4		—
Konzentrat	482.0	6.9	—	0.3	7.1		—	—
Schlacke	—	80.2	452.7	16,9	1.1	0.6	—	0.5
Stein	466.7	97		1.4	0.13		0.1
Rohkupfer
Gas

Fortsetzung	Menge	Pb	kg	As	kg	Sb	kg	Bi	kg
	kg	%	22	%	3,5	%	2,2	%	0,4
	1000	2,2	15,5	0,35	1,9	0,22	1,5	0,04	0,1
Konzentrat	482,0	3,2	—	0,4	—	0,3	—	0,02	—
Schlacke	—	0,8	6,5	0,3	1.1	0,1	0,5	0,01	0,3
Stein	466,7	1.4		0,2	0.5	0,1	0,2	0.06	_
Rohkupfer
Gas

Wie aus den Stein- und Metallanalyse!! ersichtlich ist, erfolgte das Abscheiden des Rohkupfers im Gleichgewicht mit dem reichen Kupferstein. Hierbei verblieb im Rohkupfer eine nahezu dem Gleichgewicht entsprechende Schwefelmenge (1,4% S; bei Gleichgewichtszustand 1,6% S). Wie die Metallanalysen zeigen, ist das Rohkupfer auch nach normaler Anodenofenbehandlung noch nicht für die Elektrolyse geeignet, da es zu zu hohen Verunreinigungsgehalten im Katodenkupfer führt. Am deutlichsten tritt das Verhalten der Verunreinigungen bei Blei in Erscheinung, für das in der Anode allgemein eine Grenze von etwa 0,3% Pb gefordert wird. Dies bedeutet, daO bei Prozeßführung der oben umrissenen Art — unter Verwendung gleicher Verteilungskoeffizienten — das Konzentrat nicht mehr als etwa 0,5% Blei enthalten dürfte.

Im Zusammenhang mit der genaueren Untersuchung der Erscheinungen und Reaktions.mechanismen, die im Reaktionsschacht des Flammofens auftreten, konnte festgestellt werden, daß dem unteren Teil des Reaktionsschachtes 1 entnommene Proben noch 2 bis 4% Schwefel enthalten. Dies bedeutet, daß im unteren Ofenteil (Herd) 2 zwischen Sulfiden und Oxiden noch in beträchtlichem Maße Umsetzungen stattfinden, in deren Folge ein Teil des Rohkupfers gebildet wird und dank denen sich der Kupfergehalt der Schlacke auf ein verhältnismäßig niedriges Niveau einspielt.

Werden die Ofenverhältnisse so geändert, daß das Verhältnis Sauerstoff/Einsatzmischung wächst, so bildet sich Rohkupfer im dynamischen Gleichgewicht mit der Schlacke, und zwar ohne daß eine dazwischenliegende Steinschicht entsteht (Fig.5). Hierbei steigt der Kupfergehalt der Schlacke im allgemeinen auf 8 bis 15%; der Schwefelgehalt des Rohkupfers liegt unter 0,5% und sein Sauerstoffgehalt steigt je nach Temperatur und Schwefelgehalt auf 0,2 bis 1,5%. Der Sauerstoffgehalt des Metalls beginnt denn auch der Werten des Systems Cu-Cu₂O (F i g. 6) zu folgen, wöbe der Schwefelgehalt und der Gesamtschwefeldioxid-Druck diesen Vorgang in der in F i g. 4 gezeigten Weise beeinflussen und in F i g. 4 der Übergang in den Bereich B erfolgt.

In Tabelle 2 ist die Stoffbilanz eines oxydativer steinschichtfrei gefahrenen Versuches (Prozesses) zu sammengestellt. Die Werte decken eine Versuchsspan ne von etwa 2 Tagen und sind auf die Tonne Konzentra bezogen.

Tabelle 2	Menge	Cu	kg	S	kg	Fe	kg	O	kg
	kg	%	473	%	161	%	35	%
	1000	47,3	60,8	16,1	0,5	3,5	34,7	—	—
Konzentrat	507	12	412,2	0,09	0,8	6,8	0,4	—	3,3
Schlacke	418,5	98,5		0,2	159,7	0,07		0.8
Rohkupfer				"		"
Gas	Menge	Pb	kg	As	kg	Sb	kg	Bi	kg
	kg	°/o	29	%	4	%	2,5	%	0,4
	1000	2,9	28,4	0.4	3,0	0.25	2,1	0,04	0.38
Konzentrat	507	6,8	0.6	0,6	0,2	0,4	0.1	0,07	0,02
Schlacke	418.5	0.15		0,05	0.8	0,03	0,3	0,005
Rohkupfer
Gas

'Vurde der Ofen in dieser Weis.e gefahren, so wiesen die dem unteren Teil des Reaktionsschachtes entnommenen Proben einen Schwefelgehalt von weniger als 1% auf. Dies bedeutet, daß nahezu aller Schwefel im Reaktionsschacht verbrannt worden ist und der Anteil der im unteren Ofenteil (Herd) erfolgenden Umsetzungen in diesem Falle ohne Bedeutung bleibt, da ja hierbei auch das Rohkupfer bereits im Reaktionsschacht und nicht im Zusammenhang mit den Sulfid-Oxid-Reaktionen im unteren Ofenteil (Herd) entsteht. Die Ofenver hähnisse sind hier deutlich stärker oxydierend als im erstgenannten Beispiel, was auch aus den höheren Kupfergehaltswerten der Schlacke hervorgehl Bezüglich der Verteilung der Verunreinigungen kann festge stellt werden, daß sie unter diesen Verhältnissen zur überwiegenden Teil verschlackt werden, da ansonste kein bemerkenswerter Austrag verdampfender (flucht ger) Komponenten aus dem Prozeß erfolgt. De thermodynamische Hintergrund der Oxydation de Konzentrates und des Verhaltens der Begleitstoffe geh anschaulich aus F i g. 7 hervor, in welcher in de Systemen (Cu. Fe, Pb, As, Bi, Sb)-O-S herrschend - 65 Gleichgewichte, berechnet an Hand von Einheitsaktiv täten, dargestellt sind. In dem im Schaubild schraffierte Bereich herrschen Verhältnisse, unter denen es zu Bildung von metallischem Kupfer kommt. Herrschen ir

Ofen Verhältnisse, unter denen zwischen Rohkupfer und Schlacke eine Steinschicht liegt, so operiert man näher am Bereich A (Fig. 7). Beim Übergang zu einem höheren Oxydationsgrad nähert man sich dem Bereich B; gleichzeitig dazu erfolgt hinsichtlich der Verunreinigungen ein Übergang zu den Stabilitätsbereichen deren Oxide, wodurch ihr Verschlackungsverhalten erklärt ist. Bezüglich aller Komponenten handelt es sich natürlich um deren Aktivitätskoeffizienten, welche letzten Endes ihre Verteilung auf Rohkupfer und Schlacke bestimmen. Die vorangehenden Betrachtungen schaffen jedoch die thermodynamische Grundlage für das Verhalten der am Prozeß beteiligten Verunreinigungen.

Auf Grund der in Tabelle 2 zusammengestellten Ergebnisse ist offensichtlich, daß das erhaltene Rohkup- ι <, fer nach einer normalen Anodenofenbehandlung einen geeigneten Rohstoff zur elektrolytischen Herstellung hochwertiger Katoden darstellt. Was das Blei, dii eigentliche Hauptverunreinigung in den clurchgeführtei Versuchen, betrifft, so kann konstatiert werden, daß e im Konzentrat in Mengen bis zu etwa 6% enthalten seil kann ohne daß der Bleigehalt des Rohkupfers einei Wert von 0,3% übersteigt.

Im Kupferkonzentrat können auch andere Verunrei nigungen, wie Zn, Ni, Co usw., enthalten sein, derei vollständige Verschlackung bei Steigerung des Oxyda tionsgrades nur umso sicherer erfolgt.

Was das Gesamtkonzept betrifft, so ist klar, daß di< Flammschmelzofenschlacke noch von den darin enthal tenen Wertmetallen befreit werden muß. Diese Reinigungsprozeß gestaltet sich natürlich umso renta bier, je geringer die zu behandelnde Schlackenmengt ist.

Hierzu 7 Blatt /xichiuinnon

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen, in einer einzigen Stufe erfolgenden Gewinnung von Rohkupfer aus Verunreinigungen, wie Blei, Antimon, Wismut und/oder Arsen, enthaltenden sulfidischen Kupfererzkonzentraten und/oder -erzen, wobei zwecks Bildung einer Suspension in der Reaktionszone ins Oberteil letzterer feinkörniges Kupfererzkonzentrat und/oder -erz sowie Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft eingetragen werden, und die Suspension unter hoher Temperatur in der Reaktionszone abwärts geführt wird uncj auf ein unterhalb der Reaktionszone befindliches Schmelze bad prallt, während die Gase und Flugstäube zur Seite gelenkt und die Flugstäube eventuell erneut ins Oberteil der Reaktionszone geleitet werden, und Schlacke und Rohkupfer von der Schmelze getrennt und gesammelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Reaktionsschacht im Verhältnis zum Kupfererzkonzentrat und/oder -erz $0 viel Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft eingespeist wird, daß das Konzentrat und/oder Erz in der Reaktionszone so stark oxydiert wird, daß sich unterhalb der Reaktionszone eine Schmelze bildet, welche lediglich aus Rohkupfer und Schlacke besteht.

2. Verf. nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupiererzkonzentrat und/oder •erz so stark oxydiert wird, daß die Schmelze-Feststoff-Partikel vor ihrem Aufprallen auf die im unteren Ofenteil (Herd) befindliche Schmelze höchstens 1 Gewichtsprozent Schwefel enthalten und das in ihnen enthaltene Eisen zu über 60% zu dreiwertigem Eisen oxydiert ist.

3. Verf. nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfererzkonzentrat und/oder -erz so stark oxydiert wird, daß das als Ergebnis der im Reaktionsschacht stattfindenden Oxydationsreaktionen und der in der Schmelze des unteren Ofenteils (Herdes) stattfindenden Nachre-3 ktion ;n, z. B. Oxid-Sulfid und Oxid-Oxid, entstehende Rohkupfer sich im dynamischen Gleichgewicht mit der Schlacke befindet und weniger als 0,5 Gewichtsprozent Schwefel sowie 0,2 bis 1,5 Gewichtsprozent Sauerstoff enthält.

4. Verf. nach den Patentansprüchen I₁ 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Reaktionszone des Reaktionsschachtes auf 1300 bis 1700⁰C, die Schlackenabstechtemperatur auf 1250 bis 1450° und die Abstechtemperatur des Rohkupfers auf 1150 bis 1350° C gehalten wird.