DE2548029A1

DE2548029A1 - Verfahren zum reinigen von schlacke

Info

Publication number: DE2548029A1
Application number: DE19752548029
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Yuki
Original assignee: Nihon Kogyo KK; Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Nihon Kogyo KK; Eneos Corp
Priority date: 1974-10-28
Filing date: 1975-10-27
Publication date: 1976-04-29
Also published as: JPS5335855B2; US4021235A; JPS5149119A; DE2548029B2

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN

8000 MÜNCHEN 83 - ELFENSTRASSE 32 9 ζ A ft Π 9

2 Λ OKt. 1975

Nihon Kogyo Kabushiki Kaisha No. 3, Akasaka Aoicho, Minato-ku, Tokio, Japan

Verfahren zum Reinigen von Schlacke

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Schlacke, und zwar insbesondere zur Rückgewinnung von Kupfer aus der aus einem Kupferschmelzofen kommenden Schmelzofenschlacke in einem Schlackereinigungsofen.

Da Schlacken (vorliegend als Schmelzofenschlacke bezeichnet), die aus einem Schmelzofen, beispielsweise einem Schwebeschmelzofen, einem Hochofen oder einem Flammofen, kommen, im allgemeinen einen Kupfergehalt von ungefähr 1 % haben, ist es erwünscht, dieses Kupfer zurückzugewinnen, um die Kupferausbeute eines Kupferraffinierofens zu verbessern. Für diesen Zweck wurden bisher verschiedene Verfahren benutzt, bei denen Kupfer mit Hilfe eines dem Schmelzofen nachgeschalteten Schlackebehandlungsofens (vorliegend als Schlackereinigungsofen bezeichnet) zurückgewonnen wird. Bei diesem Schlackereinigungsofen kann es sich um einen Elektroofen oder dergleichen handeln. Entsprechend einem

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FERNSPRECHER: 089/6012039 ■ KABEL: ELECTRiCPATENT MÜNCHEN

der bekannten Verfahren sorgt man dafür, daß sich die mit der Schmelzofenschlacke vermischten kupferhaltigen Kupferstein- oder Lechteilchen absetzen, indem man die Schlacke für eine gewisse Zeitdauer auf erhöhter Temperatur hält. Entsprechend einem anderen bekannten Verfahren zur Verbesserung der Kupferrückgewinnung wird die Schlacke im Schlackeschmelzofen auf einer hohen Temperatur gehalten, während der Schlacke körniger oder pulverförmiger Pyrit oder pyrithaltiges Kupfer zugesetzt wird, so daß die in der Schmelzofenschlacke suspendierten Kupfersteinteilchen veranlaßt werden, beim Absetzen des Pyrits zusammen mit diesem auszufallen.

Das auf einem Absetzen von feinen Steinteilchen unter der Wirkung der Schwerkraft beruhende Verfahren ist jedoch hinsichtlich der Kupferrückgewinnung äußerst mangelhaft. Das auf der Zugabe von Pyrit oder dergleichen beruhende Verfahren ist zwar recht wirkungsvoll, was die Kupferrückgewinnung anbelangt, vermag jedoch gleichfalls nicht voll zu befriedigen. Wenn der zuzusetzende Pyrit oder das pyrithaltige Kupfer in Pulverform vorliegt, muß dieses pulverförmige Erz in die Schmelze aus Schmelzofenschlacke eingeblasen werden, um für eine gleichförmige Reaktion zu sorgen. Dies erfordert aber Spezialanlagen. Außerdem kommt es unvermeidlich zu Staubentwicklung. Wird körniges Erz

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verwendet, kann es unter dem Einfluß der Schwerkraft in die Schlacke eingebracht werden, was keine Spezialanlage erfordert; die Reaktionsgeschwindigkeit ist jedoch gering. Ein weiterer Nachteil des mit der Zugabe von Pyrit oder pyrithaltigem Kupfer arbeitenden Verfahrens liegt darin, daß die kupferhaltigen Steinteilchen zusammen mit dem Pyrit ausgefällt werden und der so abgetrennte und rückgewonnene Kupferstein einen vergleichsweise geringen Kupfergehalt hat, so daß der in einem anschließenden Behandlungsverfahren benutzte Konverter einer größeren Belastung ausgesetzt ist. Außerdem erfordert dieses Verfahren eine große Energiemenge, um den Schlackeschmelzofen auf erhöhter Temperatur zu halten. Wenn das Erhitzen beispielsweise mit Hilfe von Graphit-Elektroden erfolgt, ist eine elektrische Energie von 8O kWh je t zu behandelnder Schmelzofenschlacke erforderlich.

Andererseits fällt beim Raffinieren von Zink ein Gold, Silber und Kupfer enthaltender Zinkrückstand als Zinkdestillationsofenrückstand und Laugrückstand beim pyro- bzw. hydrometallurgischen Raffinierprozeß an. Da diese Zinkrückstände einen hohen Kupfergehalt haben, werden sie unter Rückgewinnung von Zink einer hydrometallurgischen oder einer pyrometallurgischen Behandlung unterworfen. Typisch für die pyrometallurgische Behandlung ist das Wälz-Verfahren, bei dem die Zinkrückgewinnung durch

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Verflüchtigen erfolgt. Im Falle des Destillationsrückstandes wird der Zinkrückstand einem magnetischen Trennverfahren ausgesetzt; die einen hohen Anteil an Zink enthaltenden nichtmagnetischen Anteile werden in einem Zinkraffinierverfahren wiederholt behandelt. Der einer solchen Behandlung unterzogene Rückstand wird als Wälz-Verfahren-Rückstand oder magnetisch getrennter Rückstand ausgetragen. Die Rückstandes die verbleiben, nachdem aus dem Zinkrückstand in einem Zinkraffinierverfahren der vorstehend beschriebenen Art Zink zurückgewonnen ist, werden vorliegend als "entzinkte Zinkgewinnungsrückstände'¹ bezeichnet; sie enthalten wertvolle Stoffe wie Gold, Silber, Kupfer und dergleichen, metallisches Eisen und Silicium. Ein Beispiel für die Zusammensetzung eines solchen Rückstands ergibt sich aus der untenstehenden Tabelle I.

TABELLE I

Bestandteil	Au	Ag	Cu	Fe	Zn	Si	C
Gehalt	2.7 g/t	6OO g/t	4,8%	58%	2,5%	8%	3%

Bisher wurden entzinkte Zinkgewinnungsrückstände in einem Kupferraffinier ofen behandelt, und zwar meistens in einem Schmelzofen oder Konverter, um daraus die wertvollen Metalle

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zurückzugewinnen. Wenn die Behandlung jedoch in einem Schmelzofen durchgeführt wird. verhindert die in dem Ofen vorherrschende reduzierende Atmosphäre, daß das Eisen in der erforderlichen Weise in Schlacke übergeht, so daß die Menge der zu behandelnden Rückstände beschränkt werden muß. Wird die Behandlung an einem Konverter vorgenommen, bringt eine Zunahme der zu behandelnden entzinkten Zinkgewinnungsrückstände eine entsprechende Verminderung der Menge des zu behandelnden Kupfersteins mit sich, um dessen Behandlung im Konverter es eigentlich geht. Infolge dessen sind der Behandlung von entzinkten Zinkgewinnungsrückständen im Konverter Grenzen im Hinblick auf die Produktivität gesetzt. Keines der herkömmlichen Behandlungsverfahren ist daher befriedigend leistungsfähig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die vorstehend geschilderten Mängel ausräumt und das insbesondere eine wirkungsvolle Kupferrückgewinnung bei verhältnismäßig geringem Energieaufwand erlaubt; zugleich soll es möglich sein, die in entzinkten Zinkgewinnungsrückständen enthaltenen wertvollen Metalle auf wirtschaftliche Weise zurückzugewinnen.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

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in den Schlackereinigungsofen entzinkte Zinkgewinnungsrückstände kontinuierlich oder diskontinuierlich eingegeben werden. Dadurch läßt sich nicht nur die Kupferrückgewinnung aus der Schmelzofenschlacke verbessern, sondern können zugleich auch aus den entzinkten Zinkgewinnungsrückständen wertvolle Metalle, beispielsweise Gold, Silber, Kupfer und andere Metalle, in wirkungsvoller Weise zurückgewonnen werden.

Beim Behandeln von Schmelzofenschlacke in einem Schlackereinigungsofen werden also in den Ofen zusätzlich entzinkte Zinkgewinnungsrückstände eingebracht, wie sie bei dem Raffinieren von Zink anfallen. Die entzinkten Zinkgewinnungsrückstände können in körniger Form oder in Pulverform verwendet werden. Das Einbringen der entzinkten Zinkgewinnungsrückstände in den Ofen kann vorteilhafterweise unter dem Einfluß der Schwerkraft erfolgen. Die Stelle, an der man die entzinkten Zinkgewinnungsrückstände unter dem Einfluß der Schwerkraft in den Schlackereinigungsofen fallen läßt, ist nicht kritisch; vorzugsweise werden diese Rückstände jedoch benachbart der Füllöffnung in den Ofen eingegeben. Die entzinkten Zinkgewinnungsrückstände können entweder allein oder in Kombination mit Pyrit und/oder pyrithaltigem Kupfer verwendet werden. Die Charge aus entzinkten Zinkgewinnungs-

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rückständen kann vorzugsweise eine Menge von O,O2 bis O,O3 Teilen je ein Teil Schmelzofensenlacke ausmachen. Wenn in Verbindung mit den entzinkten Zinkgewinnungsrückstdnden auch Pyrit oder pyrithaltiges Kupfer verwendet wird, kann dieser bzw. dieses vorzugsweise in einer Menge von O,O2 bis O,O3 Teilen je ein Teil Schmelzofenschlacke zugesetzt werden. Bei einer Steigerung der Menge des zugesetzten Pyrits oder des pyrithaltigen Kupfers wird die Rückgewinnung an Kupfer verbessert, während der Kupfergehalt im Lech oder Kupferstein sinkt. Die Zugabe der entzinkten Zinkgewinnungsrückstände kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Die Arbeitsbedingungen des Schlackereinigungsofens einschließlich der Arbeitstemperatur und anderer Kenngrößen können die gleichen wie bei konventionellen Verfahren sein, bei denen nur Pyrit verwendet wird.

Silicium und Kohlenstoff in den vorliegend verwendeten entzinkten Zinkgewinnungsrückständen reagieren mit dem Magnetid, wodurch dieser rasch zerlegt wird, so daß er von dem Kupfersulfid getrennt hochschwimmen kann. Dadurch Wird wesentlich zu einer wirksamen Kupfer rückgewinnung beigetragen. Der Einsatz von Pyrit oder Stoffen, die Pyrit enthalten, beispielsweise pyrithaltiges Kupfer, in Verbindung mit den entzinkten Zinkgewinnungsrückständen führt zu einer größeren Kupferrückgewinnung als

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die Verwendung von entzinkten Zinkgewinnungsrückständen allein. Wird bei dem herkömmlichen Verfahren, bei dem nur mit Pyrit gearbeitet wird, pyrithaltiges Kupfer in einer Menge von ungefähr 4% der Menge der zu behandelnden Schmelzofenschlacke benutzt,, liegt, der Kupfergehalt des zurückgewonnenen Kupfersteins nur in der Größenordnung von 3O bis 40%. Würden dagegen pyrithaltiges Kupfer und entzinkte Zinkgewinnungsrückstände jeweils in einer Menge von 2% der Menge der Schmelzofenschlacke zugesetzt, wird ein Kupferstein mit einem Kupfergehalt von 40 bis 50% zurückgewonnen, was eine wirkungsvolle Verarbeitung im Konverter für die anschließenden. Prozesse ermöglicht.

Da in dem Schlackereinigungsofen eine oxidierende Atmosphäre vorherrscht, wird die Oxidation des Eisens in den entzinkten Zinkgewinnungsrückständen nicht verhindert; es kann daher eine große Menge an entzinkten Zinkgewinnungsrückständen zur Rückgewinnung von wertvollen Metallen verwendet werden, die in dem Kupferstein im Schlackereinigungsofen angesammelt werden. Der Kupferstein wird anschließend entschwefelt, um ein S_chwarz- oder Blasenkupfer zu erzeugen, das Gold und Silber enthält. Dieses Kupfer wird einem elektrolytischen Verfahren unterzogen, um das Kupfer vom Gold und vom Silber abzutrennen. Schließlich werden Gold und Silber mittels eines geeigneten Trennverfahrens voneinander

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getrennt. In diesem Falle können 9O% des Kupfers. 9O% des Silbers und 56% des Golds, die in den entzinhten Zinkgewinnungsrückständen enthalten si na zurückgewonnen weraen.

Des weiteren kann die zum Erhitzen aes Schlackereinigungsofens erforderliche Energie stark gesenkt werden. Wahrend das übliche Verfahren eine elektrische Energie von 8O kWh/t zu behandelnder Schmelzofenschlacke erfordert, kommt das vorliegend erläuterte Verfahren mit einer elektrischen Energie von nur 30 kWh/t aus- so daß eine Stromquelle benutzt werden kann, deren Kapazität um mehr als 60% kleiner ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die in den entzinkten Zinkgewinnungsrückständen enthaltenen, exotherm reagierenden Elemente wie metallisches Eisen, Silicium und andere, im Rahmen des Rückgewinnungsverfahrens wirkungsvoll ausgenutzt werden können.

Das vorliegend erläuterte Verfahren erlaubt es, nicht nur das Kupfer in der aus dem Raffinieren von Kupfer anfallenden Schlacke, sondern auch die wertvollen Metalle in den entzinkten Zinkgewinnungsrückständen wirkungsvoll zurückzugewinnen; es hat für Kupfer- und Zinkraffinerien den großen Vorteil, daß die exotherm reagierenden Elemente wirkungsvoll ausgenutzt werden können.

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Die Erfindung ist im folgenden anhand von praktischen Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Schwebeschmelzofenschlacke mit einem Kupfergehalt von

1 bis 2% oder einem mittleren Kupfergehalt von 1 _s6 % würde in einen Schlackereinigungsofen mit einer Herdfläche von

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6O m in einer Menge von 5CXD "t pro Tag kontinuierlich

eingebracht; pyrithaltiges Kupfer und magnetisch getrennte entzinkte Rückstände wurden in körniger Form jeweils in
einer Menge von 10 t pro Tag zugesetzt. Die Beschickung
erfolgte über eine Förderrinne, die benachbart der Einfüllöffnung des Schlackereinigungs°'f^eriS angeordnet war.
Der der Einfüllöffnung benachbarte Teil des Schlackereinigungsofens wurde unter Verwendung von Söderberg-Elektroden auf eine Temperatur von ungefähr 1 25O°C erhitzt. Das Verfahren lief unter diesen Arbeitsbedingungen während einer
Zeitspanne von 10 aufeinanderfolgenden Tagen ab. Der mittlere Kupfergehalt der in dem Schlackereinigungsofen behandelten Schlacke betrug 0,48%; der Kupfergehalt des erzeugten
Kupfersteins lag im Mittel bei 45%. Der elektrische Energieverbrauch betrug 28 kWh/t im Schlackereinigungsofen behandelter Schlacke. Die benutzten entzinkten Zinkgewinnungsrückstände enthielten 2,7 g Gold/t, 6OO g Silber/t und

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4,8% Kupfer. 88,6% des Kupfers, 89,1% des Silbers und 56,5% des Golds wurden in dem Kupferstein angesammelt.

Beispiel 2

Das Verfahren wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß Pyrit und magnetisch getrennte Rückstände in körniger Form in Mengen von 15 t/Tag bzw, IO t/Tag zugesetzt wurden. Der Kupfergehalt der im SchlacKereinigungsofen behandelten Schlacke betrug im Mittel O₁45%. wahrend der Kupfergehalt des erhaltenen Kupfersteins im Mittel bei 43_P7% lag.

Beispiel 3

Das Verfahren wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß magnetisch abgetrennte Rückstände in den Ofen in einer Menge von 15 t/Tag eingegeben wurden. Der resultierende Kupfergehalt in der Schlacke lag im Mittel bei O,5O%₅ während der gebildete Kupferstein einen mittleren Kupfergehalt, von 47% hatte. Der elektrische Energieverbrauch betrug 30 kWh/t behandelter Schmelzofenschlacke.

Anspruches

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Claims

_ ': 2 — Patentansprüche

1. Verfahren.zur Rückgewinnung von Kupfer aus der aus einem Kupferschmelzofen kommenden Schmelzofenschlacke in einem Schlackereinigungsofen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schlackereinigungsofen entzinkte Zinkgewinnungsrückstände kontinuierlich oder diskontinuierlich eingegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daS die entzinkten Zinkgewinnungsrückstände in einer Menge von 0,02 bis 0,03 Teilen je ein Teil Schmelzofenschlacke zugesetzt werden,

3. Verfahren nach Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die entzinkten Zinkgewinnungsrückstände in Verbindung mit Pyrit und/oder pyrithaltigem Kupfer angewendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Pyrit oder pyrithaltiges Kupfer in einer Menge von 0,02 bis O,03 Teile je ein Teil Schmelzofenschlacke zugesetzt werden.

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5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die entzinkten Zinkgewinnungsrückstände durch Entzinken eines als Destillationsofenrückstand oder Laugrückstand anfallenden Zinkrückstandes gewonnen werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß entzinkte Zinkgewinnungsrückstände verwendet werden, die Gold, Silber, Kupfer, Eisen, Zink, Silicium und Kohlenstoff enthalten.

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