DE2548029C3 - Verfahren zur Rückgewinnung von Kupfer aus dieses enthaltende Schlacken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Kupfer aus der aus einem Kupferschmelaofen kommenden Schlacke in einem Schlackeschmelzofen.

Da Schlacken, 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 zurückgewonnen wird. Bei diesem Schlackebehandlungsofen kann es sich um einen Elektroofen oder dergleichen handeln. Entsprechend einem der bekannten Verfahren sorgt man dafür, daß sich die mit Schlacke vermischten Kupfersteinteilchen 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 Kupfererz 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

40

45

50

to

ft.s äußerst mangelhaft Das auf der Zugabe von Pyrit oder dergleichen beruhende Verfahren ist zwar recht wirkungsvoll, was die Kupfcrruckgewinnung anbelangt, vermag jedoch gleichfalls nicht voll zu befriedigen. Wenn der zuzusetzende Pyrit oder das pyrithaltige Kupfererz 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 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 Kupfererz 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 Temperatür zu halten. Wenn das Erhitzen beispielsweise mit Hilfe von Graphit-Elektroden erfolgt, ist eine elektrische Energie von 80 kWh je t zu behandelnder Schmelzofenschlacke erforderlich.

Andererseits fallen bei der Zinkgewinnung Räumaschen oder Muffelrückstände aus Zinkdestillieröfen und Rückstände aus der Röstblendelaugung an. Da diese Zinkrückstände einen hohen Zinkgehalt haben, werden sie zur Zinkrückgewinnung einer zusätzlichen Behandlung unterworfen. Typisch für eine solche Behandlung ist das Wälzverfahren, bei dem das Zink aus dem bei dem pyrometallurgischen Zinkgewinnungsverfahren anfallenden Muffelrückstand oder der Räumasche oder aus dem bei dem hydrometallurgischen Zinkgewinnungsverfahren anfallenden Rückstand verflüchtigt wird. Das Verflüchtigen des Zinks erfolgt dabei in der Weise, daß der Rückstand mit Koks vermischt und das Gemisch in einem Drehofen unter Verbrennung von Feinkohle behandelt wird. Der einer Behandlung im Wälzverfahren unterzogene Rückstand wird als Wälzverfahren-Rückstand ausgetragen. Wenn in Zinkdestillieröfen das Zink ausreichend reduziert und ausgetrieben ist, erfolgt auch eine Umwandlung des vorhandenen Eisenoxids in metallisches Eisen. Der Destillationsrückstand kann daher in einen nichtmagnetischen Rückstandsteil mit hohem Zinkgehalt und einen eisenhaltigen magnetischen Rückstandsteil aufgetrennt werden. Der einen hohen Zinkgehalt aufweisende Rückstandsteil wird im Rahmen des Zinkgewinnungsverfahrens wiederholt behandelt, während der eisenhaltige magnetische Rückstandsteil als magnetisch abgetrennter Rückstand ausgetragen wird. Solche Rückstände, zu denen der Wälzverfahren-Rückstand und magnetisch abgetrennte Rückstände gehören, werden vorliegend als »entzinkte Zinkgewinnungsrückstände« bezeichnet. Unter entzinkten Zinkgewinnungsrückständen werden also die Rückstände verstanden, die verbleiben, nachdem aus Räumaschen oder Muffelrückständen aus Zinkdestillieröfen oder Rückständen aus der Röstblendelaugung das darin enthaltene Zink entfernt ist. Derartige entzinkte Zinkgewinnungsrückstände enthalten wertvolle Stoffe, wie Gold, Silber, Kupfer und dergleichen, metallisches Eisen und Silicium. Ein Beispiel für die Zusammensetzung eines solchen

Rückstandes ergibt sich aus der umseitig stehenden Tabelle.

Bestandteil
Au Ag

Cu Fe Zn Si

Gehalt 2,7 g/t 600 g/t 4.8% 58% 2,5% 8% 3%

Bisher wurden entzinkte Zinkgewinnungsrückstände in einem Kupferraffinierofen behandelt, und zwar meistens in einem Schmelzofen oder Konverter, um daraus die wertvollen Metalle 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 in 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. Infolgedessen 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 Mangel 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 in den Schlackebenandlungsofen entzinkte Zinkgewinnungsrückstände kontinuierlich oder diskontinuierlich eingesetzt 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 Kupfer-Schmelzofenschlacke in einem Schlackereinigungsofen werden in den Ofen zusätzlich entzinkte Zinkgewinnungsrückstände eingebracht, wie sie bei der Herstellung 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 Schlackebehandlungsofen fallen läßt, ist nicht kritisch; vorzugsweise werden diese Rückstände jedoch benachbart der Beschickungsöffnung in den Ofen eingesetzt. Die entzinkten Zinkgewinnungsrückstände können entweder allein oder in Kombination mit Pyrit und/oder pyrithaltigcm Kupfererz verwendet werden. Die Charge aus entzinkten Zinkgewinnungsrückständen kann vorzugsweise eine Menge von 0,02 bis 0,03 Teilen je ein Teil Schlacke ausmachen. Wenn in Verbindung mit den entzinkten Zinkgewinnungsrückständen auch Pyrit oder pyrithaltiges Kupfererz verwendet wird, kann dieser bzw. dieses vorzugsweise in einer Menge von 0,02 bis 0,03 Teilen je ein Teil Schlacke zugesetzt werden. Bei einer Steigerung der Menge des zugesetzten Pyrits oder des

pyrithaitigen Kupfererzes wird die Rückgewinnung an Kupfer verbessert, während der Kupfergehalt im Kupferstein sinkt Die Zugabe der entzinkten Zinkgewinnungsrückstände kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Die Arbeitsbedingungen des Schlakkebehandlungsofens 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 Magnetit, wodurch dieser rasch zerlegt wird, so daß er von dem Kupfersulfid getrennt hochschwimmen kana Dadurch wird wesentlich zu einer wirksamen Kupferrückgewinnung beigetragen. Der Einsatz von Pyrit oder Stoffen, die Pyrit enthalten, beispielsweise pyrithaltiges Kupfererz, in Verbindung mit den entzinkten Zinkgewinnungsrückständen führt zu einer größeren Kupferrückgewinnung als 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 Schlacke benutzt, liegt der Kupfergehalt des zurückgewonnenen Kupfersteins nur in der Größenordnung von

jo 30 bis 40%. Würden dagegen pyrithaltiges Kupfer und entzinkte Zinkgewinnungsrückstände jeweils in einer Menge von 2% der Menge der Schlacke 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 Schlackebehandlungsofen 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 Schlackebehandlungsofen angesammelt werden. Der Kupferstein wird anschließend entschwefelt, um ein Schwarz- 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 geschieden. In diesem Falle können 90% des Kupfers, 90% des Silbers und 56% des Goldes, die in den entzinkten Zinkgewinnungsrückständen enthalten sind, zurückgewonnen werden.

Des weiteren kann die zum Erhitzen des Schlackebehandlungsofens erforderliche Energie stark gesenkt werden. Während das übliche Verfahren eine elektrische Energie von 80 kWh/t zu behandelnder Schlacke 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

fts 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 Zinkhütten den großen Vorteil, daß die exotherm reagierenden Elemente wirkungsvoll ausgenutzt werden können.

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 1,6% wurde in einen Schlackebehandlungsofen mit einer Herdfläche von 60 m² in einer Menge von 5001 pro Tag kontinuierlich eingebracht; pyrithaltiges Kupfererz und magnetisch behandelte entzinkte Rückstände wurden in körniger Form jeweils in einer Menge von 101 pro Tag zugesetzt. Die Beschickung erfolgt über eine Förderrinne, die benachbart der Besrhickungsöffnung des Schlackebehandlungsofens angeordnet war. Der der Beschickungsöffnung benachbarte Teil des Schlackebehandlungsofens ivurde unter Verwendung von Söderberg-Elektroden auf eine Temperatur von ungefähr 1250⁰C erhitzt. Das Verfahren lief unter diesen Arbeitsbedingungen während einer Zeitspanne von 10 aufeinanderfolgenden Tagen ab. Der mittlere Kupfergehalt der in dem Schlackebehandlungsofen behandelten Schlacke betrug 0,48%; der Kupfergehalt des erzeugten Kupfersteins lag im Mittel bei 45%. Der elektrische Energieverbrauch betrug 28 kWh/t im Schiackebehandlungsofen behandelter Schlacke. Die benutzten entzinkten ZinkgewinnungsriJckstände enthielten 2,7 g Gold/l, 600 g Silber/t und 4,8% Kupfer. 88,6% des Kupfers, 89,1% des Silbers und 56,5% des Goldes wurden in dem Kupferstein gesammelt.

Beispiel 2

Das Verfahren wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahne, daß Pyrit und magnetisch getrennte Rückstände in körniger Form in Mengen von 15 t/Tag bzw. 10 t/Tag zugesetzt wurden. Der Kupfergehalt der im Schlackebehandlungsofen behandelten Schlacke betrug im Mittel 0,45%, während der Kupfergehalt des erhaltenen Kupfersteins im Mittel bei 43,7% 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 0,50%, während der gebildete Kupferstein einen mittleren Kupfergehalt von 47% hatte. Der elektrische Energieverbrauch betrug 30 kWh/t behandelter Schlakke.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Kupfer aus der aus einem Kupferschmelzofen kommenden Schlacke in einem SchlacV.ebehandlungsofen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schlakkebehandlungsofen heißentzinkte Zinkgewinnungsrückstände kontinuierlich oder diskontinuierlich eingesetzt werden. ι ο

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

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

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

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß entzinkte Zinkgewinnungsrückstände verwendet werden, die durch Entzinken eines als Destillationsofenrückstand oder Laugrückstand entstehenden Zinkrückstandes anfallen.

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