DE287330C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei der Kupiergewinnung aus kupferführenden Erzen ist es üblich, zunächst durch Schmelzen der gerösteten Erze im Hochofen hauptsächlich aus Sulfiden des Kupfers und Eisens bestehenden Kupferstein oder Matte zu erhalten und dann diesen Kupferstein in einem Bessemerkonverter weiterzubehandeln, um aus ihm Schwefel und Eisen zu entfernen. Beim Verblasen wird das Eisensulfid

ίο zu Eisenoxyd und Schwefeldioxyd oxydiert. Das Schwefeldioxyd entweicht durch das Mundstück des Konverters, während das Eisenoxyd die Auskleidung des Konverters, wenn dieser ein saures Futter hat, oder den kieselhaltigen, bei Konvertern mit neutralem oder basischem Futter stets üblichen Zuschlag zum Schmelzbad angreift. So entsteht eine kieselhaltige Schlacke mit Eisen, die sich aus der geschmolzenen Masse des kupfertragenden Materials leicht entfernen läßt.

Nach der Entfernung der so gebildeten Schlacke wird die geschmolzene kupfertragende Masse, die hauptsächlich aus Kupfersulfid besteht und Weißmetall genannt wird, nochmals einem Blasprozeß unterworfen, wodurch im Konverter Schwefeldioxyd entwickelt wird und metallisches Kupfer entsteht. Hiernach folgt Behandlung des Kupfers zweckmäßig im Flammofen zum Zwecke der Reinigung. Dabei wird die geringe*Schwefelmenge, die das Kupfer etwa enthält, oxydiert, und es wird ferner etwas vom Kupfer zu Kupferoxyd oxydiert, welches das kieselhaltige Futter des Flammofens angreift und eine Schlacke' bildet, die Kupfersilikat und etwas von der Asche des Feuerungsraumes des Flammofens enthält.

Die vorliegende Erfindung bezweckt eine weitere Ausgestaltung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Bessemern von Kupferstein unter Verwendung der vorerwähnten Flammofenschlacke. Durch die Erfindung wird bisher verlorene Wärme nutzbar gemacht und die Wirtschaftlichkeit des Bessemerverfahrens auch sonst noch im allgemeinen erhöht.

Die praktische Ausführung der Erfindung sei an Hand nachstehender Beispiele erläutert. Natürlich ist die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt, vielmehr in den Einzelheiten mannigfachen Abänderungen zuganglieh.

Beispiel I.

Unter Verwendung von zwei oder mehr Konvertern wird kieselhaltiges Material in den ersten Konverter eingeführt, darauf geschmolzener Kupferstein hineingegossen und Luft durch die Masse geblasen, bis eine reine und schmelzbare Schlacke entsteht und ein Teil des Eisens im Kupferstein entfernt wird. Diese Schlacke wird jetzt abgegossen und der Konverter mit kieselhaltigem Material beschickt, und zwar im Überschuß, mehr als zur Beseitigung des Eisens aus dem Bade nötig ist. Dann wird Luft durch die Masse geblasen, bis das Eisen aus ihr als Schlacke ausgeschieden worden ist und Weißmetall entsteht. Die Schlacke und das überschüssige

kieselhaltige Material auf dem Weißmetall ist zäh oder nicht flüssig. Das Weißmetall wird dann aus dem Konverter entfernt und in den zweiten Konverter eingeführt, z. B. indem man es unter der Schlacke des ersten Konverters in den zweiten Konverter laufen läßt, in welchem es in der üblichen Weise zu Blasenoder Rohkupfer verblasen wird. Der erste Konverter ist mit einem basischen oder

ίο neutralen Futter ausgekleidet, welches aus Magnesium-, Chrom- o. dgl. Schamotte bestehen'kann. Der zweite Konverter kann mit einer basischen, neutralen oder sauren Auskleidung versehen sein; vorgezogen wird die erstere. Das kieselhaltige Material, welches im ersten Konverter verbleibt, senkt sich beim Abgießen des Weißmetalls allmählich auf den Boden des Konverters, wo es schließlich liegen bleibt. Darauf wird eine neue Lage Kupferstein eingeführt, und das Verfahren nimmt wie vorher seinen Fortgang.

Beispiel II.

Bei Anwendung eines einzigen Konverters wird kieselhaltiges Material und Kupferstein eingeführt und Luft durch die Masse geblasen, wie vorher auch. Die Schlacke wird entfernt, mehr kieselhaltiges Material zugefügt und zum zweiten Male geblasen. Auf diese Weise geht es weiter, bis Weißmetall entsteht. Anstatt das kieselhaltige Material in mehreren Teilmengen einzuführen, kann man es auch in der erforderlichen Quantität auf einmal zufügen. Die Schlacke wird von dem Weißmetall entfernt und das letztere zu Rohkupfer verblasen. Unmittelbar ehe das Kupfer abgegossen wird, gelangt kieselhaltiges Material in den Konverter. Dann erst erfolgt das Abgießen des Kupfers oder seine sonstige Entfernung unter diesem Material, worauf der Konverter neu mit Kupferstein beschickt und der 'ganze Prozeß wiederholt wird.

Aus vorstehendem ergibt sich, daß bei beiden Beispielen kieselhaltiges Material in den Konverter auf das darin befindliche Bad geleitet wird. Dieses Material (in Beispiel II) oder wenigstens ein Teil desselben (in Beispiel I) wird von dem Bade chemisch nicht angegriffen und lediglich von ihm beheizt.

Auf diese Weise wird die Wärme des Bades, die andernfalls verloren geht, nutzbar verwendet. Das erwärmte kieselhaltige Material wird dann mit dem geschmolzenen Kupferstein einer zweiten Beschickung in Berührung gebracht und sucht die Temperatur des Kupfersteines zu erhöhen im Gegensatz zu früher, wo die Einführung von kieselhaltigem Material ein Sinken der Temperatur des Kupfersteines

; zur Folge hatte und eine Zeitlang Luft zugeblasen werden mußte, um die Temperatur wieder auf die ursprüngliche Höhe zu bringen.

Ein anderer Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß die aus dem Konverter abgegossenen Schlacken im allgemeinen rein sind und nur wenig Kupfer enthalten. Es ist allgemein bekannt, daß von einem Bade entweder aus Weißmetall oder aus Kupfer abgegossene Schlacken einen erheblichen Prozent-' satz an Kupfer enthalten, und zwar Schlacken von einem Kupferbad viel mehr als solche von einem Bad aus Weißmetall, und daß man solche Schlacken hinterher auf kostspielige Weise weiterbehandeln muß, um das in ihnen enthaltene Kupfer zu gewinnen. ■ Bei dem neuen Verfahren dagegen wird niemals Schlacke von einem Kupferbad abgegossen, und bei der Ausführung des Verfahrens nach Beispiel I bei Anwendung von zwei oder mehr Konvertern werden die Schlacken nur vom Kupferstein, niemals aber vom. Weißmetall oder vom Kupfer selbst entfernt. Die über dem Weißmetall befindliche Schlacke wird durch Zusatz von geeigneten Mengen kieselhaltigen Materials steif und zäh gemacht, so daß das Weißmetall ohne komplizierte Apparate einfach unter der Schlackenschicht ausgegossen werden kann. Diese dicke und zähe Schlacke, die beträchtliche Mengen Kupfer enthält, wird im Konverter zurückgehalten und mit der nächsten Lage Kupferstein in eine reine Schlacke verarbeitet, die nur noch wenig Kupfer enthält und schließlich von dem Kupferstein abgegossen wird. Beim neuen Verfahren also entfällt entweder die Notwendigkeit der weiter oben erwähnten nachfolgenden Behandlung. gänzlich, oder aber es ergeben sich wesentlich geringere Kosten.

Das Rohkupfer wird nach der Herstellung raffiniert, und zwar gewöhnlich in einem Flammofen. Die bei diesem Raffinationsprozeß gewonnene Schlacke besteht hauptsächlich aus kieselsaurem Kupfer. Es hat sich gezeigt, daß diese Flammofenschlacke beim beschriebenen Bessemern des Kupfersteins als kieselhaltiges Material Verwendung finden kann, und die Anwendung dieser Schlacke zu diesem Zweck bildet ein wesentliches Merkmal der Erfindung. Nicht nur kommt der kieselhaltige Teil der Schlacke als Zuschlag in Betracht, sondern es bildet auch der Kupferbestandteil der Schlacke einen Zusatz zum Bad.

Beim Bessemern von Kupferstein nach den bekannten Verfahren treten gewisse Schwierigkeiten wegen der Neigung des Bades auf, eine außerordentlich hohe Temperatur anzunehmen, durch welche das Futter rasch zerstört wird. Es hat sich nun gezeigt, daß bei Anwendung eines Konverters, dessen Ausfütterung dicht gegen die Innenwandungen des metallischen Konvertergehäuses stößt, die Temperatur des Futters nicht übermäßig steigt. Diese Wirkung ergibt sich aus der Ableitung der Wärme

auf das Gehäuse und von diesem durch Strahlung auf die Atmosphäre. Wenn andererseits das basische oder neutrale Futter sehr dick gemacht wird, und insbesondere wenn es auch von dem Stahlgehäuse des Konverters isoliert wird, wird die Ausfütterung die Temperatur des Bades erreichen. Das letztere muß daher auf Gelbhitze gehalten werden, wenn man dem Futter eine verhältnismäßig lange Lebensdauer sichern will. Es hat sich ergeben, daß die Temperatur des Bades dadurch geregelt werden, kann, daß man wechselnde Mengen Dampf unter Druck, zweckmäßig überhitzten Dampf, zusammen mit der in den Konverter geblasenen Luft zuführt. Ferner hat sich ergeben, daß eine Regelung der Temperatur des Bades durch Hinzufügen von solchem kieselhaltigen Material erzielt werden kann, welches Kupfer enthält, wie z. B. Flammofenschlacke, weil die Reaktion zwischen dem Kupferoxyd dieses Materials und dem Kupferstein eine Ermäßigung der Temperatur herbeiführt.

Es ist vorteilhaft, die Konverter bei einer Temperatur im Betrieb zu halten, die anas nähernd der Weißglut entspricht. Bei niedrigerer Temperatur, die ungefähr der Temperatur der Schlacke entspricht, wenn diese gelbglühend ist, würde es schwierig sein,, die Windformen frei von Ansätzen zu halten, ohne übermäßigen Gebrauch von der Stocherstange zu machen, wodurch die Ausfütterung an der Zone der Windformen rasch abgenutzt werden würde und ein Steigen des Winddruckes die Folge wäre. Wenn das Bad Gelbhitze hat, kann es rasch durch Zusatz von kohlenstoffhaltigen Körpern, z. B. Kohle, annähernd auf Weißglut gebracht werden. Der Kohlezusatz erfolgt zweckmäßig im Verhältnis von weniger als einem Teil Kohle zu 100 Gewichtsteilen Bad. Auf diese Weise erzielt man Kraftersparnis und eine erhöhte Lebensdauer des Konverterfutters, insbesondere an der Zone der Windformen.

Es hat sich gezeigt, daß die Temperatur des Konverters höher wird, wenn die Schlacke arm an Kieselerde ist. Wenn das Futter dick und von dem Stahlgehäuse des Konverters isoliert ist, muß das Bad auf Gelbhitze gehalten werden. Wenn dann zur Regelung der Temperatur kein anderes Mittel als Beschickung des Konverters mit kieselhaltigem Material angewendet wird, muß die Konverterschlacke ungefähr 27 Prozent Kieselerde enthalten. Wenn andererseits der Konverter mit einem dünnen Futter aus basischer oder neutraler Schamotte etwa in der Stärke von 6 bis 12 Zoll ausgekleidet ist, wobei das Futter mit dem Stahlgehäuse in dichter Berührung steht, kann die Beschickung bei einer Temperatur behandelt werden, die höher als die der Auskleidung ist. Dadurch entsteht eine an Kieselerde arme Schlacke, und es ergibt sich ein wirtschaftlicher Betrieb. In diesem Falle kann die Schlacke 18 Prozent und weniger Kieselerde enthalten und ist der Schlacke mit 27 Prozent Kieselerde bei weitem vorzuziehen, weil man dann mit kleineren Mengen zu arbeiten hat und diese Schlacke als Eisenzuschlag für den Hochofen oder Schmelzflammofen wertvoller ist. Zum Bessemern von Kupferstein mit mehr als 66 Prozent Kupfer darf die Konverterschlacke nicht mehr als 20 Prozent Kieselerde enthalten, weil, sonst die Beschickung zu kalt wird, um das Verfahren richtig beendigen zu können. Es ist gewöhnlich sehr schwer, solchen hochgradigen Kupferstein, der bei niedriger Temperatur in den Konverter gegossen wird, ohne äußeren Brennstoff dem Bessemerverfahren zu unterwerfen. Das beschriebene Verfahren zur Vorwärmung des kieselhaltigen Materials ist somit von besonderer Wichtigkeit bei der Behandlung von hochgradigen Kupfersteinen, die geringen Brennstoffwert haben.

Aus vorstehendem ergibt sich zur Genüge, daß die Nutzbarmachung der von der Schmelze ausgehenden Wärme für die Vorwärmung des Zuschlages das für die «Erfindung Wesentliche ist. Beim neuen Verfahren wird die Wärme, die zur Erhitzung des gesamten kieselhaltigen Zuschlages (Beispiel II) oder des chemisch nicht veränderten Zuschlagteiles (Beispiel I) nötig ist, einer Beschickung aus metallischem Kupfer (Beispiel TI) oder im wesentlichen aus Weißmetall (Beispiel I) entzogen, wenn das Kupfer oder das weiße Metall zum Entleeren aus dem Konverter fertig ist. Es wird also einem Stoff diejenige Wärme entzogen, die anderenfalls verloren gehen.würde. Bei einem bekannten Verfahren mit fraktionierter Luft- · zuführung wird zwar dem Kupferstein auch Wärme entzogen, sie muß aber stets wieder durch Verbrennung neu erzeugt werden. Bei dem neuen Verfahren dagegen braucht man den Wind nur zu dem einzigen Zweck, die richtige Betriebstemperatur zu erzielen und aufrechtzuerhalten.

Bekannt ist ein Vorschlag, kieselreiches Erz auf die Schlacke oder den Stein zu setzen, der nach Entleerung des Konverters auf dessen Boden zurückbleibt, ohne daß aber dabei Wärme ausgenutzt werden würde, die andernfalls verloren ginge. Im übrigen nimmt das kieselhaltige Material bei dem neuen Verfahren von Weißmetall oder von beinahe zu Weißmetall gewordenem Kupferstein oder von Kupfer, nicht aber von reinem Kupferstein Wärme auf.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Verfahren zum Bessemern von Kupferstein unter Verwendung eines kieselhaltigen Zuschlags, dadurch gekennzeichnet, daß der

   kieselhaltige Zuschlag im Überschuß auf die Schmelze geleitet wird, in der Weise, daß er chemisch ganz oder teilweise unverändert bleibt, dabei aber Wärme aus der Schmelze aufnimmt und naclr Entfernen der letzteren als vorgewärmter Zuschlag für die nächste Schmelzreise im Konverter zurückbleibt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Benutzung von aus kieselsaurem Kupfer bestehender Flammofenschlacke als Zuschlag.