DE3022790C2

DE3022790C2 - Verfahren zum Oxidieren von schmelzflüssigem eisenarmen Metallstein zu Rohmetall

Info

Publication number: DE3022790C2
Application number: DE3022790A
Authority: DE
Inventors: Launo L. Lilja; Simo A.I. Nakkila Mäkipirtti; Valto Johannes Pori Mäkitalo; Mauri Juhani Dipl.-Ing. Peuralinna
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1979-06-20
Filing date: 1980-06-18
Publication date: 1984-01-19
Also published as: FI791965A; CA1145954A; FI64190B; AU5943580A; FI64190C; MX152956A; JPS563628A; GB2054658B; GB2054658A; PL134729B1; DE3022790A1; US4308058A; PL225118A1; ZM5380A1; AU519780B2

Description

Steinschicht in vertikaler Richtung wenigstens 0,5 io die Sulfidphase eingeblasen.

Gew.-% Eisen enthält,
zeichnet, daß

dadurch gekenn■

a) das sauerstoffhaltige Gas nur in die RohmetalJ-schicht eingeblasen wird, wobei das Gas im Blasrohr im überkritischen Bereich liegt und die auf die Einzeldüse bezogene Gasmenge zwischen 1500 und 5000 kg/cro²s beträgt, und

b) die Rohmetallschichtdicke im wesentlichen

In der DE-AS 26 45 585 wird von einem Verfahren zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Behandlung von geschmolzenen schwermetalloxidhaltigen Schlacken zur Freisetzung von Wertmetallen und/oder deren Verbindungen berichtet. In diesem Zusammenhang ist davon die Rede, daß über eine Laval-Düse Reaktionsgase mit Austriltsgeschwindigkeiten von I bis 3 Mach auf eine Schlackenoberfläche aufgeblasen werden. Diese Geschwindigkeiten entsprechen etwa

konstant gehalten wird. |?°1330 bis 990 m/s oder etwa 430 bis 1290 kg/m² · s.
% λ Ski Schließlich ist der DE-AS 23 06 398 ein Verfahren zur s Sj, 2. .Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- JpSJBehandlung von schmelzflüssigen Nichteisenmetallen zeichnet, daß zur Temperaturregelung und zurf fdurch Aufblasen von Reaktionsgasen zu entnehmen. Bei Raffination des Bodenmetalls mit Sauerstoff ange-^s ^diesem Verfahren wird z. B. sauerstoffhaltiges Gas auf reicherte Luft eingeblasen wird. ρ ^geschmolzenes Kupfer mit hoher Geschwindigkeit : /ι, iaufgeblasen. Hier wird somit nicht- von einem 'iMetallstein, sondern von einem Rohmetall ausgegangen.

, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Oxidieren von schmelzflüssigem eisenarmem Metallstein, insbesondere von Kupfer-, Kupfernickel- und/oder Bleistein, zu Rohmetall durch Einblasen von Sauerstoff enthaltenden Gasen mittels Blasrohren anzugeben, bei dem das gebildete Rohmetall die Blasdüse nicht verstopft, ein starkes Aufschäumen der behandelten Schmelze vermieden wird und das entstandene Metall möglichst rein ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, ^!daß

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein

Verfahren zur Raffination eisenarmer Kupfer- und Kupfernickel-Sulfidsteine zu Rohmetall oder Kupfernickel-Feinstein. Das Verfahren kann in an sich

. bekannten Konvertern oder zum Beispiel im Schwebe-" rostschmelzofen erfolgen.

Vor der Entwicklung der Konvertertechnik wurden die Kupfersulfiderze zu reichem Sulfidstein geschmolzen. Die Steine wurden entweder partiell oder vollständig zu Oxiden geröstet. Das Kupferoxid wurde bei ausreichend hoher Temperatur entweder mit Sulfidstein oder mit Eisensulfid umgesetzt, wobei Rohkupfer und Schwefeldioxid anfielen. Die zahlreichen Rost- und Reduktionsvorgänge waren zeitraubend und kostspielig.

Aus der US-PS 4! 39 371 ist bekannt, bei einem Verfahren zum Aufarbeiten von Kupfer- und/oder Nickelkonzentraten ein oxidierendes Gas in die Sulfidschmelze oder in die Phasengrenze zwischen Sulfidschmelze und Metallschmelze einzublasen. Eine günstige Gasgeschwindigkeit liegt dabei bei etwa 300 m/s, entsprechend etwa 400 kg/m² ■ s.

Es hat sich aber gezeigt, daß das aus der Sulfidschmelze in die Phasengrenze zur Metallschmelze austretende Schwefeldioxid eine Strömung bildet, die den freien Eintritt des zur Oxidation eingeblasenen Gases in die Phasengrenze verhindert. In dieser Phasengrenze reagiert gemäß einer ersten Reaktion flüssiges Kupfer(I)-sulfid mii gasförmigem Sauerstoff zu flüssigen·' Kupfer(I)-oxid und gasförmigem Schwefeldioxid sowie gemäß einer zweiten Reaktion flüssiges Kupfer(I)-sulfid mit gasförmigem Sauerstoff zu flüssigem Kupfer und gasförmigem Schwefeldioxid. Das gemäß der zweiten Reaktion gebildete Rohmetall hat seine wesentlich größere Dichte als die Sulfidphase und sinkt deshalb rasch in die Metallphase ab. Dem absinkenden Metall bleibt deshalb keine Zeit, um in der

das sauerstoffhaltige Gas nur in die Rohmetallschicht eingeblasen wird, wobei das Gas >ni Blasrohr im überkritischen Bereich liegt und die auf die Einzeldüse bezogene Gasmenge zwischen 1500 und 5000 kg/m² ■ s beträgt und
die Rohmetallschichtdicke im wesentlichen konstant gehalten wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird zur Temperaturregelung und zur Raffination des Bodenmetalls mit Sauerstoff angereicherte Luft eingeblasen.

Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn man mit Sauerstoff angereicherte Luft über ein oder mehrere, mit einer Kühlvorrichtung versehene vertikale Rohre durch die im Behälter befindlichen schmelzflüssigen Schlacken- und Steinschichten in die darunterliegende

' Rohmetallschmelze (Bodenschmelze) leitet, wobei das zur Oxidation zugeführte Gas mit Hilfe von an den

«ο Rohren angeordneten Düsen horizontal umgelenkt wird. Bezüglich der zur Oxidation eingeleiteten Luft arbeitet man im Blasrohr im überkritischen Druckbereich, wobei auch die in die Schmelze eindringende Gasmenge, verglichen mit der Gasmenge bei herkömmlichem Druck, infolge der zunehmenden Dichte einen hohen Wert erreicht. Die Temperatur der Schmelzen wird über die O2-Anreicherung des zur Oxidation zugeführten Gases unter Kontrolle gehalten. Bei der

praktischen Durchführung des Verfahrens hält man die Schichtdicke des Bodenmetalls im wesentlichen konstant (Büsterkupfer wird entsprechend der entstehenden Menge z. B. mit einem Arutz-Saugheber aus dem System abge^führt), so daß auch die Position der Einblasdüse für das oxidierende Gas in Verhältnis zum Bodenmetalfepiegel konstant gehalten werden Kann.

Um ein Schäumen der auf der Steinschicht befindlichen Schlacke zu verhindern, wird eine Schmelze verblasen, die je Zentimeter Steinschicht in vertikaler Richtung wenigstens 0.5 Gew.-% Eisen enthält.

Im Zusammenhang mit dem erfinduiigsgemäßen Verfahren ist fc'gendes von Bedeutung:

a) Im Vergleich zu schmelzflüssigen Sulfiden hai schmelzflüssiges Kupfer ein hohes Sauerstoffabsorptionsvermögen, wobei diese Absorption außerordentlich schnell verläuft. Gleichzeitig bewirkt das schnellströmende und außerdem expansive oxidierende Gas eine intensive Mischung. Die die

»jeweilige Gasblase umgebende Cu2O(!)-Schicht I₁J 'zerfällt und vermeidet ein Diffusionshindernis. So ■'" *'* kann in die Kupferschmelze eine große Sauerstoff-"' * menge mit theoretischem Wirkungsgrad eingetra-/., jA-gen werden.

b) Das in der Bodenschmelze entstehende Kupfer(I)- -, ' oxid steigt an die Oberfläche der Metallschmelze,

wobei es im Phasengrenzbereich zwischen Sulfid' V stein und Bodenmetall zu einer gleichmäßigen ' Vermischung und damit zu einer schnellen und .^gleichmäßigen Oxid-Sulfid-Konvertierung kömmt Mit der Abnahme des Sauerstoffes im eingeblasenen Gas entweicht der verbleibende (gegenüber der Schmelze inerte) Stickstoff aus der Schmelze. Das als Ergebnis der Konvertierungsreaktion anfallende Schwefeldioxid bildet sich gleichmäßig im Phasengrenzbereich und steigt in Form kleiner ■ Bläschen, ohne eine zusammenhängende Strömungsbatterie zu bilden, durch die Sulfidschmelze nach oben, ohne in der Stein- und/oder Schlacken-'phase Siedeerscheinungen oder Schaumbildung zu verursachen.

Bei der Oxidation des Kupfers lösen sich im Kupfer(I)-oxid auch Oxidationsprodukte von Roh-'metalJ-Begleitstoffen, weiche die Dichte der O12O-Schmelze verringern. Die Dichte des stöchiometrischen Cu₂O liegt nur geringfügig niedriger als die Dichte der Sulfidschmelze, so daß die Aufsteiggeschwindigkeit des Cu₂O im schmelzflüssigen Sulfid •'in bezug auf die Geschwindigkeit der Konvertierungsreaktion außerordentlich günstig liegt.

c) Messungen haben ergeben, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber der herkömmlichen Steinkonvertierung etwa die dreifache Kupferbildungsgeschwindigkeit erzielt wird. Dies ist zum einen wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß die Reaktionsgeschwindigkeit bei der auf direktem Kontakt der Komponenten basierenden !Konvertierung viel größer ist als bei der Steinkonvertierung auf der Basis von Gasdiffusion. Zum anderen bleibt beim herkömmlichen Steinverblasen der Wirkungsgrad der Sauerstoffnutzung niedrig. Dies ist bedingt durch Dickenänderungen der Steinschicht sowie durch die Bildung einer gegenüber ihrer Umgebung nahezu inerten Strömungsbatterie infolge des konstant bleibenden Gasvolumens (O₂ ersetzt durch SO₂) und der wachsenden Blasengröße.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die in der Sulfidphase enthaltenen Begleiikomponenten durch die Wirkung des Cu;O oxidiert oder reduziert. Hinsichtlich der Verteilung und der Gehalte der Begieitstoffe bestehen jedoch gegenüber der herkömmlichen direkten Sulfidkonvertierung geringe Unterschiede. Obgleich die Konzentration der Begleitstoffe, zum Beispiel Nickel und Blei, im Laufe der Konvertierung sinken, tritt in ihren Verteilungswerten in bezug auf Rohmetal! und Sulfidschmelze eine anomale Änderung ein. Der Nickel-Verteilungswert sinkt unter, der Blei-Verteilungswert steigt entsprechend über den jeweiligen Wert des Gleichgewichtszustands. Die Verteilungsänderung ist offenbar auf die Art der Konvertierung zurückzuführen und wird zumindest teilweise von der Dichte der Begleitmetalle und deren Verbindungengesteuert.

.-, Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit Vorteil sowohl in Verfahrens- als auch in wärmetechnischer Hinsicht unter anderem in Verbindung mit der .Grundschmelzeinheit bei der Gewinnung von Blisterkupfer zum Beispiel nach der US-PS 4139 371 anwenden.

In der Zeichnung ist ein Querschnitt durch einen Teil eines Schwebeschmelzofens zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt, wobei der Ofen mit einem bis in die Metallschmelze sich erstreckenden gekühlten Stahlrohr ausgerüstet ist.
' Das erfindungsgemäße Konvertierungsverfahren kann z. B. durch folgende Reaktionen dargestellt werden:

(1) FeS(I) + IV₂O₂ (g) ^ FeO(I) + SO₂ (g)

(2) Cu₂S(I) + IV₂O₂ (g) ^ Cu₂O(I) + SO₂ (g)

(3) Cu₂S(I) + O₂ (g) s=> 2 Cu(I) + SO₂ (g)

(4) Cu₂S(I) + 2 Cu₂O(I) ^ 6 Cu(I) + SO₂ (g)

(5) 2Cu(I) + IV₂O₂ (g) ^ Cu₂O(I)

(6) FeS(I) + Cu₂O(I) ^ FeO(I) + Cu₂S(I)

(4) Cu₂S(I) + 2 Cu₂O(I)

6Cu(I) +SO₂ (g)

Beim erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet man vorzugsweise mit einer mit Kühleinrichtung versehenen, außenseitig mit einem Futter verkleideten Stahllanze, an deren unterem Ende eine Horizontalblasdüse zum ■Eintragen der mit Sauerstoff angereicherten Luft sitzt. Diese Lanze läßt sich unmittelbar in die Erz- oder Konzentrat-Grundschmelzeinheit, wie den Schwebeschmelzofen, oder in einen separaten Konverter '^einsetzen. Die Anwendung des Verfahrens setzt voraus, daß das Gas für die Oxidation in die Metallschmelze ihineingeblasen wird, so daß in der Vorrichtung also eine sog. BodenmeialJschmelze vorhanden sein muß. Eine dafür passende Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt.

Da die in den Bereich des Verfahrens fallenden Sulfidsteine w.ertmetallreich sind, ist der Bedarf an Eisenschlacken-Verblasung (Reaktion (6)) gering (Aus-

gangssulfid: 65-81 Gew.-% Cu; 12-0,5 Gew.-% Fe). Der während des Schlackenblasens entstehende Wüstit befindet sich im Gleichgewicht mit dem Magnetit.

Zur Bestimmung der Sulfidkonvertierungsgeschwindigkeit beim erfindungsgemäßen Verfahren wurden Oxidationsversuche sowohl der Sulfid- wie auch der RohmetalJphase durchgeführt. Bei der Sulfidkonvertierurig arbeitet man gemäß der Bruttoreaktion (3) und bei vorangehender Rohmetall-Oxidation (Reaktion (5)) nach der Reaktion (4).

Die Versuchsreihe wurde in einem mit Deckel versehenen 500-kVA-Lichtbogenofen durchgeführt. Der einem herkömmlichen Konvertierungsprozeß entnommene eisenarme Stein wurde im Ofen geschmolzen, die Elektroden wurden aus der Schmelze genommen", und das Blasrohr für die zur Oxidation eingeführte Luft wurde in die Schmelze gesenkt. Die Höhe des Blasrohrs v/ar vertikal verstellbar, so daß die horizontal gerichtete Gasdüse im Verhältnis zu den Stein- und Metallspiegel in die gewünschte Stellung gebracht werden konnte. Während der Konvertierung wurden die Grenzflächen Schlacke-Stein-Metall durch Bestimmung der Schmelze-Grenzflächen vertikal in Abständen von 5 cm mit einer Sonde und durch Analyse der Schmelzespiegel als Funktion der Höhe verfolgt. Die Grenzflächenmessungen erfolgten indirekt, d. h. außerhalb des Ofens, mit einer auf elektromagnetischer Induktion basierenden Sonde.

Die Menge des zur Oxidation zugeführten Gases und das Sauerstoffpotential konnten frei reguliert werden. Im Blasrohr wurden überkritische Druckverhältnisse aufrechterhalten. Dabei variierte die auf die Einzeldüse bezogene Gasrnenge zwischen 1500 und 5000 kg/m² - s.

Die erfindungsgemäße und die herkömmliche Sulfidkonvertierung konnten in einem Versuch aufeinanderfolgend verfolgt werden, wobei ihre Unterschiede besonders deutlich wurden. Diese Unterschiede zwischen den beiden Konvertierungsarten wurden auch in separaten Versuchsreihen studiert, wobei zum Beispiel der Einfluß der Steinspiegelhöhe sowie das Schäumen von Stein und Schlacke untersucht werden konnten

Eine typische Versuchsreihe wurde unter folgenden Verhältnissen durchgeführt:

Gas zur Oxidation
Temperatur des Gases
Sauerstoffgehalt des Gases
Schmelztemperatur

!500kg/m'· £

300" K

50%

1523( + 50)K

Der experimentell bestimmte Metallspiegelanstieg war in den Grenzen der Meßgenauigkeit praktisch eine lineare Funktion der Zeit In der Gesamthohe hingegen traten vor allem beim direkten Sulfidbiasen Anomalien auf, wobei die Gesamtspiegelhöhe zu Beginn des Blasens einige Zentimeter stieg und dann konstant blieb, obwohl gleichzeitig Blisterkupferbildung stattfand. Unter den hier gegebenen Versuchsbedingungen ergab sich die Spiegelhöhen-Änderungsgeschwindigkeit des sich bildenden Metalls bei herkömmlicher direkter Sulfidkonvertierung zu dhldt=0,088 cm/min und bei vorangehender Metalloxidation entsprechend zu dhl di=0,250 cm/min. Beim erfindungsgemäßen Verfahren betrug also die Blisterbifdung das 2,86fache, verglichen mit herkömmlichen Verfahren. Mit der verwendeten Vorrichtung wurden je nach Windmenge und -sauerstoffgehalt für die Kupfer-Konvertierungsgeschwindigkeit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Werte von Ki= 12,5-18,5 kg/min und bei direkter Sulfidkonvertierung Werte von M- 3,1 -7,5 kg/min erzielt. Bei der konventionellen, nach der Bruttoreaktion (3) erfolgenden Konvertierung, wirkt sich offenbar die langsame SO2—02-Gegenstromdiffusion der Blasen der Phase des zur Oxidation eingeführten Gases im Stickstoff geschwindigkeitsverzögernd aus. Beim erfindungsgemäßen Verfahren muß die Reaktion (5) die Gesamtgeschwindigkeit bestimmen und die Reaktion (4) zumin dest bei den dominanten Bedingungen als Kontaktreaktion sehr schnell ablaufen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren bewirken offensichtlich sowohl die echte wie auch die quantitative Geschwindigkeit des zur Oxidation zugeführten Gases eine intensive Vermischung der Oxid-Sulfid-Reaktionskomponenten. Der Mischungseffekt ist auch aus den Analysenwerten des anfallenden Rohkupfers ersichtlich (geringe Sauerstoffmenge und große Schwefelmenge trotz Oxidation in der Metallschmelze). Bei der herkömmlichen Verblasetechnik im Pierce-Smith-Konverter bewegt sich die beim Kupferverblasen erforderliehe Luftmenge in der Größenordnung von 650 Nm³/ min. Bei 48 Düsen und einem Düsendurchmesser von 4,44 cm ergibt sich ein Luftdurchsatz von 187 kg/s · m² (J. Metals, 1968, S. 34-45). Beim erfindungsgemäßen Verfahren herrschen im Blasrohr überkritische Druck-Verhältnisse, weshalb in das System somit je Düse ein Vielfaches der genannten Gasmenge eingetragen wird. Dabei ergibt sich ein außerordentlich kräftiger Mischungseffekt durch den Gasstrom.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren erwies sich der Wirkungsgrad der Konvertierung in bezug auf das Oxidationsmittel regelmäßig größer als 100% (Steinhöhe 5—45 cm) Beim Verblasen von magerem Sulfidstein ist dies recht häufig, da entsprechend den hohen FeS-Aktivitäten des Sulfidsteins anstelle des Schwefeldioxids das Gleichgewichtsgemisch S^-SO2 —N2 entsteht. Bei hoher Temperatur ist in Anwesenheit von Metall in der Sulfidschmelze mit niedrigem Sauerstoffgehalt thermodynamisch die Bildung (allerdings nur geringer Mengen) von Schwefelmonoxid möglich.

AO Bei der Cu₂OZCu₂S-Konvertierung kann die Sulfidphase bei Bedarf aufgebraucht werden, ohne daß es zu der Schlacken-Stein-Blister-Schäumung kommt.

Dies durfte davon herrühren daß sich bei der Rohmetall-Oxidation das Volumen der ursprünglichen Gasphase ändert (Sauerstoff geht ab) und der restliche Sauerstoff sich in bezug auf die Schmelzphasen inert verhält. Dabei wird dann auch die Blasengröße der Gasphase unabhängig vom Düsendurchmesser. Das anfallende Schwefeldioxid folgt nicht der Strömungsbatterie (wie beim herkömmlichen Verfahren), sondern bildet sich und entweicht in einem weiten Bereich in entsprechend großen Blasen. Beim direkten Suifidverblasen ist das Spritzen der Schlacke und das Austreten von Produkten aus dem Ofen üblich, besonders beim Arbeiten mit geringen Luftmengen, sofern die Schlakkenviskosität und die Oberflächenspannung der Schlakke nicht ständig und sorgfältig unter Kontrolle gehalten werden.

Bei Konvertierung mit vorangehender Rohmetall-Oxidation wichen die Analysenwerte von den der direkten Sulfidkonvertierung geringfügig ab. Bei der erfindungsgemäßen Konvertierung waren die Schwankungsgrenzen für die Analysenwerte des Blisterkupfers und der diesem entsprechenden Sulfidphase wie folgt %

0,10 - 0,14 0,0,8 - 0,9 S, > 0,1 Fe und
U-l,4O,155-18,0S_f0,2-03Fe.

Bei der direkten Sulfidkonvertierung ergaben sich folgende Analysenwertgrenzen der Phasen:

0,09-0,100,0,8-1,1 S, 0,1 -0,2 Fe und
1,2 O, \ 6,0 -17,0 S, 0,4 - 0,7 Fe.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren entsteht fast die gesamte exotherme Wärme bei der Rohmetall-Oxidation. Diesem Umstand konimt große technische Bedeutung zu. Bei Anwendung des Verfahrens in Verbindung mit der Grundschmelzanlage kann die Konversionswärme über einen guten Leiter, nämlich über das schmelzflüssige Kupfer, zur Deckung der Wärmeverluste der großen Ofenanlage übertragen werden. Die Gefahr eines Ersiarrens des Bodenmetalls (ist in dem System nicht gegeben. Auch ist der Reinigungsaufwand für die Blasdüse gering. Durch eine genügend hohe Phasengrenzenternperatur aktiviert, bleibt auch die Geschwindigkeit der wärmetechnisch neutralen Oxid-Sulfid-Konvertierung groß.

Die Erfindung wird durch das Beispiel erläutert.

Beispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einem Grundschmelzaggregat, und zwar in einem Schweberöstschmelzofen, durchgeführt, wobei direkt aus einem Konzentrat ein Sulfidstein gewonnen wird. Das Konzentrat wird auf herkömmliche Weise in schwebendem Zustand im Reaktionsschacht des Ofens zu einem reichen Sulfidstein (70-80 Gew.-% Cu) oxidiert. Beim Arbeiten mit niedrigem Eisen(HI)-gehalt in der Produkt- ϊο schlackenphase kann im Reaktionsschacht eine Schwebereduktion oder im unteren Ofenteil eine herkömmliche Reduktion (vgl. SF-PS 45 866 und 47 380) erfolgen. Der sich im Tiegel (unteren Ofenteil) des Grundschmelzaggregates bildende Sulfidstein und die SchJak- r. kenphase haben Temperaturen von 1250° C bzw. 1300°C. Die beim Schmelzen anfallende Steinphase bildet die Eintragssteinphase beim Konvertieren.

Gemäß dem Verfahren wird unter Einsatz von mit Sauerstoff angereicherier Luft das im Ofen unterhalb der Schlacken- und Sulfidphase befindliche Bodenmetall oxidiert. Das im Bodenmetall entstehende Kupferoxid scheidet sich infolge guter Durchmischung gleichmäßig in der Sulfid-Metall-Phasengrenze und von dort aus etwas langsamer in der Sulfidschmelze ab (Schmelzdichten: > 5,46 Cu₂S; 4,8-5,2 Cu₂0:7,85 - 7,95 Cu).

In der Sulfidschmelze kommt es zu einer Oxid-Sulfid-Konvertierung, und entsprechend dazu entsteht eine Blisterkupferphase. Während des Verfahrensablaufs werden die Schichtdicken der Sulfidstein- und der Bodenmetallphase praktisch konstant gehalten. In diesem Beispiel beträgt die Dicke der Bodenmetallschicht 10 cm, die der Sulfidsteinschicht etwa 20 cm. Ein Teil des Suifidsteins bildet sich aus Übergangsstein, dessen Eisen- und Schwefelgehalt von den entsprechenden Konzentrationen des Eintragssteins abweichen. Unmittelbar nach dem Schlackenabstich beträgt die Schlackenschichtdicke im Grundschmelzaggregat ca. 10 cm, wächst aber dann im Laufe des Schmelzprozesses bis zum folgenden Schlackenabstich (Abstichintervall ca. 3 h) um etwa 20 cm an.

Bei variierenden Schmelzverhältnissen und Produktzusammensetzungen arbeitet man herkömmlicherweise mit einer Sauerstoffanreicherung von 30-50 Gew.-% O₂ im Wind.

Bei der erfindungsgemäßen Sulfidkonvertierung besteht nicht die Gefahr, daß sich, wie bei den herkömmlichen Konvertierungsprozessen, stark viskose, oberflächenenergiereiche und damit ungünstige Schlackenphäsen bilden.

Das erfindungsgemäße Konvertierungsverfahren ergibt im Vergleich zur konventionellen Konvertierung keine großen Abweichungen im Verhältnis der Schmelzephasen-Begleitkomponenten. Für Nickel sind die Konvertierungsreaktionen wie folgt:

(7) Ni₂S(I) + 2Cu₂O(I) ,=^2Ni(I) + 4Cu(I) + SO₂(g) (9) 2 Nifl) + SO₂ (g) ^ 2NiO(S) + V₂S₂ (g)

Die experimentell im System Cu-Cu₂S bestimmten Nickelverteilungen sind im geringem Grade sauerstoffdruckabhängig. Sowohl beim Bodenmetall als auch beim Sulfidstein sank der Nickelgehalt in Abhängigkeit von der Zeit (z. B. Cu₂S: 0,68-0,51 Gew.-% Ni, Cu: 1,8-0,9 Gew.-% Ni), was für eine ständige Nickeloxidation nach Reaktion (9) spricht.

Die gemessene Nernstsche Verteilung des Bleis im System Metall-Stein folgt der Nickelverteilung. Bei der erfindungsgemäßen Konvertierung ging der Bleigehalt in beiden Phasen in Abhängigkeit von der Zeit zurück (z. B. CujS: 0,20> bis <0,i Gew.-% Pb, Cu: 0,50 —ö,'i2 Gew.-% Pb). im Verlaufe der Konvertierung stieg allerdings der Blei-Verteilungswert in Abhängigkeit von der Zeit, d. h. die Situation war umgekehrt wie bei der Ni-Ver'eilung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Oxidieren von schmelzflüssigem eisenarmem Metallstein, insbesondere von Kupfer-, Kupfernickel- und/oder Bleistein, zu Rohmetall durch Einblasen von Sauerstoff enthaltenden Gasen in horizontaler Richtung in eine Schmelze mittels Blasrohren, wobei die Schmelze je Zentimeter Phasengrenze durch das eingeblasene Gas oxidiert zu werden.

Im übrigen ist das bekannte Verfahren nicht für die Verarbeitung von eisenarmem Meta'lstein, sondern für den Einsatz eisenreicher Konzentrate vorgesehen.

In der DE-AS 2 J 56 04) isi ein Verfahren zum kontinuierlichem Schmelzen und Windfrischen vo/i Kupferkonzentraten beschrieben. Dabei wird u. a. Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft durch Düsen in