DE3220609A1 - Verfahren zur erzeugung von rohkupfer aus einem kupfer-erzmaterial - Google Patents
Verfahren zur erzeugung von rohkupfer aus einem kupfer-erzmaterialInfo
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Description
VERFAHREN ZUR ERZEUGUNG VON ROHKUPFER AUS EINEM KUPFER-ERZMATERIAL
Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung von Rohkupfer aus einem Kupfersulfid-Erzmaterial und betrifft die Handhabung
eines Kupfersteines oder eines ähnlichen Sulfid-Materials,
wie Weißmetall, aus einem Schmelzschritt über einen Umwandlungsschritt. Der übliche Weg zur Herstellung von Rohkupfer
ist das Austragen von schmelzflüssigem Kupferstein aus einem
Schmelzgefäß, wie einem Schmelzflammofen oder einem Flammstrahlofen,
in eine Gießpfanne und diese zu einem Konverter zu transportieren. Der Kupferstein wird in geschmolzenem
Zustand in den Konverter eingeführt, wobei Luft aus in den Kupferstein eingetauchtenLuftdüsen hindurchgeblasen wird.
In den Konverter wird Luft durch den schmelzflüssigen Kupferstein
geblasen, wodurch das darin enthaltene Eisen und der Schwefel oxidiert werden, um eine Eisen enthaltende Schlacke
und Schwefeldioxid-Gas zu erzeugen. Das Endprodukt des Umwandlung sSchrittes ist Rohkupfer. Während des Transportes
von schmelzflüssigem Kupferstein in Gießpfannen ergibt sich ein unvermeidlicher Verlust an Schwefeloxid-Gasen, welche
die Arbeitsatmosphäre der Anlage verschmutzen. Es ist bisher kein wirksamer Weg gefunden worden, das Entweichen solcher
flüchtigen Gase von einer Gießpfanne zu vermeiden. Eine weitere Quelle der flüchtigen Emission ist der Konverter
selbst. Da Konverter drehende öfen sind, sind die Verbindungen zwischen ihm und einem Gas-Abzug mechanisch komplex
und schwer dicht zu erhalten. Emissionen von der Umgebung des Konverters können gesammelt und behandelt werden, um
Schwefeloxide zu entfernen, jedoch sind die Anlagen hierfür mechanisch komplex und aufwendig herzustellen und zu
betreiben.
Eine nahe Anordnung von Schmelzofen und Umwandlungsofen
hat man vorgenommen für den Zweck, die flüchtigen Gase so weit wie möglich zu kontrollieren. So sind Waschvorrichtungen
oder Rutschen, die mit die Abgase einfangenden
Hauben versehen sind, für den Durchgang des schmelzflüssigen
Kupfersteins von dem Schmelzofen zum nahe angeordneten Umwandlungsofen
verwendet worden. Unglücklicherweise ist aber
die Kontrolle solcher nahe beieinander angeordneten öfen schwierig, und ein mechanischer Fehler in irgendeinem
Teil des Systems bewirkt eine Unterbrechung des gesamten Systems während der Reparatur.
Es sind verschiedene Vorschläge und einige tatsächliche Versuche ausgeführt worden, das Schmelzen und die Umwandlung
in einer einzigen kontinuierlichen Operation auszuführen, jedoch haben sich alle diese Versuche als unpraktisch
vom wirtschaftlichen Standpunkt erwiesen oder sie haben an verschiedenen Nachteilen gelitten gegenüber üblichen
Anordnungen von Schmelzöfen und Umwandlungsöfen an getrennten Stellen.
Es ist vorher schon festgestellt worden, daß schmelzflüssiger
Kupferstein verfestigt werden und über eine Größenreduzierungsoperation für eine weitere Behandlung geführt
werden kann. Die weitere Behandlung hat das Rösten der fein zerteilten Kupfersteinfeststoffe enthalten, das von
einem Auslaugen des gerösteten Kupfersteins gefolgt wurde. Ferner sind Kupfersulfidstein-Feststoffe geröstet oder
kalziniert worden, um Kupferoxid-Feststoffe zu erzeugen, die dann in einem Ofen mit oder ohne einem kleinen Teil
an Kupfersulfidstein-Feststoffen geschmolzen wurden, um
schmelzflüssiges Rohkupfer und eine Schlacke zu erzeugen. Solche Praktiken haben lange die Möglichkeit gegeben, in
einem üblichen Umwandlungsgefäß schmelzflüssigen Kupfersulfidstein
aus einer Schmelzoperation , beispielsweise in einem Schmelzschlammofen oder einem Flammstrahl-Schir.elzofen,
in üblicher Weise umzuwandeln.
Ein verhältnismäßig kurz zurückliegendes Werk von Outokumpu
Oy in Finnland mit einem sogenannten "Oxidations-Reduktions-Prozeß"
(US-PS 3 892 560 und US-PS 3 948 639) hat das Rösten eines granulierten Kupfersulfidsteines
> · und/oder eines granulierten
Eisensulfidsteines verwendet, um heiße Röstgase für das
Einführen in die Reaktionszone eines Flammstrahlschmelzofens zu erzeugen und um die Beziehung zwischen der Oxidationskapazität
und der Schmelzkapazität in einem Flammstrahlschmelzprozeß zu kontrollleren. Rohkupfer ist nicht ein
Produkt dieses finnischen Prozesses, obwohl es in weiter zurückliegender Literatur beansprucht ist, diß Rohkupfer
in einem einzigen Flammstrahl-Schmelzofen als ein Produkt einer kontinuierlichen Operation des Ofens in einer kombinierten
Schmelz- und umwandlungsprozedur durch Kontrollreaktioneh
im Ofen, um so sowohl ein Schmelzen als auch ein Umwandeln zu erreichen, erzeugt werden kann. Hierdurch
werden natürlich Kupfersulfid-Konzentrate als Zuführungsmaterial
zum Flammstrahlschmelzofen erzeugt, und dieses Verfahren leidet, wie alle kombinierten Schmelz- und
Ümwandlungsprozesse, die in einem einzelnen Ofen durchgeführt werden,daran, daß in dem Ofen vorhandenes metallisches
Kupfer vorzugsweise Verunreinigungen, wie Arsen, Wismut und Antimon aus dem Ofenfutter absorbiert. Diese Verunreinigungen
werden in das Rohkupfer überführt. Auch in vielen Augenblicken sind große Mengen an Schlacke vorhanden, die einen
Kupfergehalt haben, die zur Wiedergewinnung weiterbehandelt werden müssen.
Nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden Kupfersulfid-Konzentrate oder anderes Kupfersulfid-Erzmaterial
in irgendeiner üblichen Weise geschmolzenem einen schmelzflüssigen Kupferstein oder ähnliches Sulfidmaterial,
wie Weißmetall (im folgenden nur als "Stein" bezeichnet)
zu erzeugen, und zwar eine Art, welches normalerweise unmittelbar in einen Umwandlungsofen für die Herstellung von
Rohkupfer eingeführt wird. Gegenüber der normalen Praxis wird aber gemäß der Erfindung das schmelzflüssige Material
in feine Teilchen aus verfestigtem Stein überführt, und zwar entweder durch Granulation, durch Zerstäuben und Verfestigung
der sich ergebenden Tröpfchen oder durch eine Verfestigung, die gefolgt wird von einer Zerkleinerung und einem
Mahlen in eine Teilchengröße, die für die Zuführung in einen Schmelzofen, beispielsweise einen Flammstrahl-Schmelzofen,
geeignet ist. Dies ermöglicht eine weite Freiheit in der Handhabung des Steines vor dem Umwandlungsschritt und vermeidet
die übliche Sorge in Bezug auf flüchtige Gase. Ferner ermöglicht es eine Fabrikanlage in der vorteilhaftesten
Weise auszubilden, da keine Forderung besteht, Schmelzofen und Umwandlungsöfen nahe beieinander anzuordnen. Der aus
festen Teilchen bestehende Stein wird in den Umwandlungsofen eingeführt, und zwar zusammen mit einer geeigneten Menge an
Zuschlag, und zwar in einer ähnlichen Weise, wie es bei Kupfersulfid-Konzentraten der Fall ist, die in einen Schmelzofen
eingeführt werden, z.B. mit Hilfe eines sauerstoffreichen
Trägergases. Infolgedessen erfolgt die Umwandlung des Steines mit der Erzeugung von ungewöhnlich angereichertem SO^-Gas,
das leicht gesammelt werden kann und das zur Herstellung von Schwefelsäure oder elementarem Schwefel verwendet werden
kann. Schmelzflüssiges Rohkupfer mit einer Reinheit, die im wesentlichen gleich derjenigen ist, die bei einer üblichen
Kupferumwandlung erreicht wird, wird als ein Produkt aus dem Umwandlungsofen entnommen, und zwar mit einer geeigneten
Menge an Schlacke.
Obgleich bei der Verfestigung des schmelzflüssigen Steins
einige Wärme verlorengeht, hat es sich überraschenderweise gezeigt, daß die bei der Oxidation von Schwefel und Eisen
in dem verfestigten Stein erzeugte Wärme ausreichend ist, um im wesentlichen alle die Wärme zu erzeugen, die zum
Wiederschmelzen des verfestigten Materials erforderlich
ist. Ferner ermöglicht der kalte Stein die Verwendung von
im wesentlichen reinen Sauerstoff oder von Luft, die in hohem Maße mit Sauerstoff angereichert 1st, für den Umwandlungsofen,
und zwar normalerweise ohne Gefahr einer überhitzung. Dies widerum maximiert die SO^-Gas-Anreicherung,
die sich aus dem Ofen ergibt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches die beste Art darstellt, die derzeit zur Ausführung des Prozesses
zur Verfügung steht, ist in Verbindung mit der Zeichnung erläutert, wobei die einzige Figur ein Strömungsschaubild
ist, welches die bevorzugten Vorgänge zeigt.
Das Schmelzen eines Kupfersulfid-Materials, üblicherweise
Kupfersulfid-Flotationskonzentrate, kann in irgendeiner üblichen Art und Weise und in einer üblichen Anordnung ausgeführt
werden, beispielsweise in einer Art, in welchem Kupfersulfid-Konzentrate und ein Zuschlag in einen Schmelzofen
eingeführt werden, typischerweise in den üblichen Schmelzschlammofen, der durch die Einführung von Brennstoff
und Luft und/oder Sauerstoff mit Hilfe eines üblichen Brenners befeuert wird, und von dem Schlacke periodisch
abgezapft werden und Abgase für eine weitere Verwendung abgeführt oder als Abfall abgeführt werden.
Ein schmelzflüssiges Kupfersulfidmaterial, das Weißmetall
oder dergleichen sein kann, das aber typisch Kupfersulfid-Stein
ist, wird aus dem Ofen abgezogen und/irgendeiner üblichen Weise behandelt j um eine Verfestigung und eine
Größenreduktion zu erreichen. Irgendeine praktische Vorrichtung kann verwendet werden, um feinzerteilte Festteilchen
des abgezogenen.schmelzflüssigen Steines herzustellen. Ein solcher schmelzflüssiger Stein kann granuliert
werden durch Austragen in Wasser oder er kann in feine Tröpfchen zerstäubt werden und direkt als feine Teilchen
verfestigt werden, oder er kann in ein geeignetes Gefäß oder auf eine geeignete Oberfläche zur Kühlung gegossen
werden, und wenn er verfestigt ist, gebrochen, zerkleinert und in fein verteilte Teilchen gemahlen werden, wobei übliche
Zerkleinerungs- und Mahlvorrichtungen verwendet werden können.
Der Stein enthält Kupfer, Eisen, Schwefel und unterschied-
liehe Mengen an kleinen metallischen und nichtmetallischen
Bestandteilen. Nach der Zerkleinerung in fein verteilte Teilchen wird der Stein üblicherweise für eine weitere Verwendung
in dem Prozeß gelagert, da es zweckmäßig ist, eine geeignete Zuführmenge in Reserve zu haben, die für eine Förderung
zur Verfügung steht, um so einen Umwandlungsofen für die Herstellung von Rohkupfer kontinuierlich und wirksam beschicken
zu können.
Wie gezeigt, ist es vorteilhaft, erst die feinzerteilten
Teilchen des Steines für die Förderung zu einem Trocknungsschritt zu lagern, was in einer üblichen Einrichtung, wie
in einem Drehtrockner, einem Wirbelschichttrockner, einem
Flammstrahltrockner usw. erfolgen kann. Das getrocknete Material hat üblicherweise einen Feuchtigkeitsgehalt von
weniger als 3 Gew.% und oft im Bereich von 0,1 - 0,2 % oder weniger, worauf es in einer zweiten Lagereinrichtung für
eine unmittelbare Zuführung zusammen mit reinem Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft und einem Zuschlag
in einen Umwandlungsofen gespeichert wird.
Der Umwandlungsofen oder Konverter-Ofen kann von irgendeiner
Art sein, in welchem das Schmelzen des festen Steines und die erforderliche Umwandlungsreaktion stattfindet. Derzeit
wird es als vorteilhaft angesehen, einen sogenannten Flammstrahl-Schmelzofen
zu verwenden, in welchem der feste Stein und der Zuschlag in einem Strom von reinem Sauerstoff oder
von mit Sauerstoff angereicherter Luft schwebend gehalten werden und in einen anfänglich vorgeheizten Ofen eingeführt
werden, worauf sich die Umwandlungsreaktion auf autogener Basis fortsetzt. Der Suspensionsstrom könnte aber auch in
ein schmelzflüssiges Bad aus Stein mit Hilfe einer üblichen Sauerstofflanze eingeführt werden, wobei die Sauerstofflanze
abgewandelt ist, um die festen Teilchen aufnehmen zu können.
Rohkupfer wird als Endprodukt des Prozesses aus dem Konverterofen ausgetragen, und es wird ein in unüblicher Weise
hoch angereichertes SO2~Gas kontinuierlich abgezogen, und
zwar für eine Umwandlung in Schwefelsäure in üblicher Weise
oder für eine andere Verwendung, wie sie für wünschenswert gefunden wird. Schlacke wild in üblicher Weise abgezogen und
kann, wenn gewünscht, wiederverwendet werden.
Wenn im wesentlichen reines Sauerstoffgas verwendet wird,
um
wird ausreichend Wärme erzeugt,/die thermischen Forderungen
des Prozesses zu erfüllen, d.h. das Schmelzen des festen
Steines, die Bildung der Schlacke und des Rohkupfers und die Zuführung von ausreichend Wärme zur Aufrechterhaltung
der Ofen-Arbeitstemperatur und um im wesentlichen Wärmeverluste
vom Ofen zu ersetzen. Bei einigen Anwendungen des Prozesses kann mehr Hitze erzeugt werden, als es erforderlich
ist, um die thermischen Erfordernisse zu erfüllen. Es hat sich gezeigt, daß, je niedriger der Kupfergehalt
des zugeführten Steines, unr so größer die überschüssige Wärmemenge der normalerweise vorhandenen thermischen Erfordernisse
sind. Wenn die Durchsatzkapazität des Umwandlungsofen erhöht wird, wird die Verlustwärmemenge durch die Wände,
durch die Decke und den·Boden des Ofens proportional kleiner in Bezug auf die pro Tonne an behandeltem Stein erzeugte
Wärme. Es folgt, daß ein Ofen mit großer Kapazität mehr überschüssige Wärme aufweist, als sie durch den Prozeß
erfordert wird, wobei dann ein Ofen mit kleinerer Kapazität die gleiche Steinzusammensetzung und die gleiche Oxidationsgaszusammensetzung
ergibt. ·
Es hat sich gezeigt, daß durch Kontrollieren des Grades des
geförderten Steines und des Sauerstoffgehaltes des oxidierenden
Gases wesentlich größere Mengen sogenannter "inerter" kupferführender Materialien'zusätzlich zu dem geförderten
Stein behandelt werden können. Diese "inerten" Kühlmaterialien verwenden wirksam die überschüssige Wärme von der Oxidation
des Steines, um diesen zu schmelzen. Das Kriterium für die Auswahl dieser "inerten" Kühlmaterialien besteht
darin, daß sie mehr Wärme zu ihrem Schmelzen und von ihren Schlacke bildenden Bestandteilen Schlacken zu bilden verbrauchen
müssen als durch die Oxidation von irgendwelchem
Schwefel, Eisen oder in dem Material in oxidierbarer Form vorhandenen Elementen Wärme erzeugt wird. Beispiele von
"inerten" Materialien, die dieses Kriterium erfüllen, sind folgende, wobei die Materialien auf die nachfolgend genannten
Materialien nicht beschränkt sind: Niederschlag oder Kupferzement, kupferreicher Gichtstaub, Kupfer führende Konzentrate,
abgeleitet von der Behandlung von Kupfer führenden Schlacken, Kupferrückstände von hydrometallurgischen Prozessen
und kupferreiche Oxidschlacken.
Es gibt andere Techniken, die die Operation des Prozesses ohne Überhitzung des Ofens ermöglichen, wenn ein Stein behandelt
wird, der übermäßige Wärme in Bezug auf die normalen thermischen Erfordernisse erzeugt. Eine wirksame Technik
ist es, einen feinen Sprühregen von Wasser in dem Ofen einzuführen.
Die Wasserinjektionsgeschwindigkeit wird so gewählt, daß die Wärme , die erforderlich ist, um das Wasser
zu verdampfen, gleich der im Konverter erzeugten überschüssigen Wärme ist. Der Wasserdampf, wird zusammen mit dem durch
die Umwandlungsoperation erzeugten Schwefeldioxidgas aus dem Ofen abgelassen. Wahlweise kann Schwefeldioxid entweder in
Gasform oder in flüssiger Form in das Umwandlungsgefäß eingeführt werden, und zwar während der Umwandlungsoperation,
wobei das Schwefeldioxid auf die Operationstemperatur erhitzt.
wird, bevor es aus dem Umwandlungsgefäß ausgelassen wird.
Eine andere wirksame Technik zur Steuerung der überschüssigen Wärme im Konverter besteht darin, die Konverterschlacke
zu kühlen und einen Teil der Schlacke in den Konverter zurückzuführen. Die Schlacke schmilzt von neuem, wobei sie etwas
von der überschüssigen Wärme verbraucht und als Kühlmittel dient.
Neben der Möglichkeit, Schmelz- und Umwandlungseinrichtungen in irgendeiner gegebenen Anlage zu plazieren, ermöglicht
die Erfindung auch die Behandlung von Steinen, die von zwei oder mehr Schmelzofen abgeleitet sind, wobei diese Steine
verschiedene Zusammensetzungen haben können. Die fein verteil-
ten festen Steine von verschiedenen Schmelzöfen können gemischt werden, um eine einzige Umwandlungsofen-Beschickung
zu erzeugen, die als eine -einzige Zusammensetzung behandelt wird und in den Prozeß eingegeben wird. Dies ermöglicht
eine größere Freiheit in der Plazierung und der Arbeitsweise des Konverters. Es ist für die erste Zeit auch möglich,
eine zentrale Umwandlungsanlage zu betreiben, die mit Stein von einem oder mehreren Schmelzöfen beliefert wird, die an
entfernten Stellen vorhanden sind. Dies bewirkt die bisher unerreichbaren wirtschaftlichen Vorteile einer ideellen
Plazierung von Kupferschmelz- und -Umwandlungsanlagen.
Es sind eine Reihe kleiner Untersuchungen durchgeführt worden, um Daten für die Betriebsfähigkeit des Prozesses zu
erhalten. Diese sind in den folgenden Beispielen enthalten:
Fester Kupferstein mit 76% Cu, 2,6 % Fe und 20,4% S wurde zerkleinert und auf eine Größe gemahlen, in der alle Teilchen
durch ein Standard-Tyler-Sieb mit 325 mesh hindurchgingen.
Der Stein wurde in einer Vorrichtung plaziert, die für die Förderung einer gesteuerten Geschwindigkeit verwendet
wurde. Diese Einrichtung bestand aus einem druckdichten Trichter mit einem Schneckenförderer mit veränderbarer Geschwindigkeit.
Die Austragung aus dem Schneckenförderer fiel in einen Aspirator, in dem Sauerstoff und Stein gemischt
wurde. Die Mischung wurde in den Prüfofen transportiert, und zwar über einen flexiblen Schlauch mit einem
Innendurchmesser von 9,5 mm, und sie wurde in den Prüfofen eingeführt durch einen 25,4 cm langen Axialbrenner mit
einem Durchmesser von 5 cm, der durch die Decke des Prüfofens eingesetzt war. Der Prüfofen war ein zylindrisches
Gefäß mit einer feuerfesten Auskleidung und mit einem Innendurchmesser von 60cm und einer inneren Höhe von etwa
90 cm. Der Ofen war ausgekleidet mit einer 15 cm dicken Schicht aus einer feuerfesten Zusammensetzung aus Chrom-
oxid-Magnesiumoxid.
Es wurden Untersuchungen ausgeführt, indem zuerst der kalte Ofen unter Verwendung eines Sauerstoff-Brennstoff-Brenners
auf eine Arbeitstemperatur von 12500C bis 13500C erhitzt
wurde. Dieser Brenner wurde nach der Vorheizung des Ofens entfernt, und er wurde durch einen Sauerstoffbrenner ersetzt,
in den der fein verteilte feste Stein gefördert wurde. Der Stein wurde gefördert mit einer Menge von 20,7 kg pro Stunde
in einem Strom aus reinem Sauerstoff, der mit 0,06 m3 pro Minute strömte. Wenn die Stein-Sauerstoff-Mischung in den
Ofen eintrat, wurde eine stabile Flamme aus brennendem Stein errichtet.
Gasproben wurden aus der Flamme entnommen, und sie zeigten im wesentlichen 100% Verwendung von Sauerstoff. Die typischen
Flammenproduktgase enthielten: SO0, O0, N0, CO0.
Der Stickstoff in den Gasproben rührte von der unvermeidbaren Verdünnung von Ofengas mit Luft her, und er ist typisch
für kleine Versuchsöfen.
Die Flammentemperatur überstieg 15500C, die Grenze der verwendeten
Meßvorrichtung.
Es wurden Produkte aus der Flamme in einem gekühlten Sammler gesammelt und unter dem Mikro'skop untersucht. Die Produkte
bestanden in erster Linie aus Kupfermetall mit kleineren Mengen an Kupferoxid und Kupfersulfid.
Eine typische Anwendung des Prozesses in der wirklichen wirtschaflichen Praxis unter Verwendung eines spezifischen
Materials und einer Wärmebilanz für Darstellungszwecke ist im folgenden aufgeführt. Sie sollte aber nicht als Begrenzung
des Anwendbarkeitsprozesses betrachtet werden:
Rohkupfer aus festem Stein wird kontinuierlich erzeugt gemäß
der Erfindung, und zwar aus einem Kupfersulfidstein, der durch Schmelzen von Kupfersulfid-Konzentraten in üblicher
Weise erhalten wurde. Für dieses Beispiel war der Schmelzofen ein handelsüblicher "Noranda"Reaktor, der nach
dem Noranda-Stein-Prozeß arbeitete, und zwar 1288Tonnen pro Tag Kupferkonzentrate, die 26,4 % Kupfer, 26,7% Eisen, 31,0%
Schwefel und 14 % andere Bestandteile enthielten.
Der Stein wurde aus dem Noranda-Reaktor als Flüssigkeit
bei etwa 12000C in üblicher Weise abgestochen. Statt ihn
mit einer heißen Metall-Gießpfanne zu einem üblichen Peiree-Smith-Konverter zu transportieren, wie es normalerweise geschieht,
wurde der Stein durch Granulation in einem Wasserstrom gekühlt. Es wird darauf ·-hingewiesen, daß die Granulation
von geschmolzenem Stein bei der Vorbereitung für hydrometallurgische Prozesse allgemein bekannt ist. In diesem
Beispiel wurde der kalte granulierte Stein zu einer Kugelmühle gefördert, wo er in der.Größe reduziert wurde, daß
alle Teilchen kleiner als ein Tyler-Sieb mit 65 mesh waren. Der fein zerteilte Stein wurde dann getrocknet, um im wesent
lichen alle freie Feuchtigkeit zu entfernen, wobei der Rest-Feuchtigkeitsgehalt in dem vorher genannten Bereich
von 0,1 - 0,2 % auf einer natürlichen Gewichtsbasis betrug.
Der getrocknete Stein wurde zu einem oder mehreren Trockenförder-Behältern
zur Lagerung vor dem Feststein-Sauerstoff-Umwandlungsofen
transportiert.
Der Umwandlungsprozeß wurde eingeleitet, indem zuerst der Umwandlungsofen auf seine normale Arbeitstemperatur von
1150 - 13500C erhitzt wurde, und zwar unter Verwendung
eines üblichen Brennstoffbrenners. Nachdem der Ofen seine
Arbeitstemperatur erreicht hatte, wurden die üblichen Brenner entfernt und an deren Stelle die Stein-Sauerstoffbrenner
installiert.
Es wurde Stein aus den Förderbehältern bei einer streng
kontrollierten Geschwindigkeit entnommen. Zuschlag für den Umwandlungsofen, vorzugsweise trockener und fein gemahlener
Kalkstein, wurde dem Stein in einem Verhältnis zugesetzt, das durch das Eisen und andere geringere Bestandteile des
Steines diktiert wurde. In diesem Beispiel erforderte jede Tonne Stein 0,025 Tonnen Kalksteinzuschlag mit 52% CaO. Die
Stein-und Zuschlag-Mischung wurde den Stein-Sauerstoff-Brennern
zugeführt, wo im wesentlichen reiner Sauerstoff mit der Beschickung gemischt wurde. Die sich ergebende Sauerstoff-
und Stein-Mischung wurde in den Ofen geblasen, wo sie sich entzündete. Der Stein brannte zur Bildung von Kupfermetall,
Schlacke und Schwefeldioxid-Gas. Geschmolzene Tröpfchen von Kupfer und Schlacke fielen in das geschmolzene Bad am Boden
des Ofens und trennten sich in zwei Phasen.·
Der Sauerstoffstrom wurde gesteuert als Funktion von
der Stein-Fördergeschwindigkqit und seiner Zusammensetzung, um Kupfer mit dem gewünschten Schwefelgehalt und Sauerstoffgehalt
hervorzubringen.
Der Kalksteinzuschlag kombiniert sich mit dem Eisen in dem Stein und einem kleinen Anteil von Kupfer, um eine flüssige
Schlacke zu bilden. Die von der Verbrennung des Steines freigesetzte Wärme ist ausreichend, um die festen Steinteilchen
der Beschickung zu schmelzen, um die Schlacke zu bilden und die normalen Wärmeverluste von den Ofenauskleidungen
auszugleichen.
Eine Massenbilanz für dieses Beispiel wird im folgenden gegeben:
Prozentsätze
| pro Tag | Cu | Fe | S | CaO | CO- | |
| Stein-Be | 456 | 75 | 2,6 | 20,4 | λ | |
| Schickung | ||||||
| Zuschlag | 11,2 | 0 | 0 | 0 | 052 | 44 |
| Sauerstoff | 96 | __ |
Ausgabe
Rohkupfer 337
Schlacke 30
Abgas 187
| 5 | :; AS | 0,0 | o, | 50 | 3220609 | |
| 99, | 30,3 | 0, | 0 | |||
| 15 | —1 — | 48 | /8 | 15,0 ~ | ||
| —_ | 3,2 | |||||
Das Abgasvolumen und die Zusammensetzung betrug 47 m3 pro
Minute bei einem Gehalt von 94>8% SO2, 0,4% N3, 1/6% H2O
und 3,2% CO«. Der Prozeß ist in diesem Beispiel autogen,
jedoch kann er über einen weiten Bereich der thermischen Bedingungen betrieben werden.
Obwohl der Prozeß hier in Bezug auf eine spezifische Prozedur, die derzeit als die beste, Ausführungsart der Erfindung
betrachtet wird, beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, daß verschiedene Änderungen vorgenommen werden
können und daß andere Prozeduren verwendet werden können, ohne daß der Erfindungsbereich, wie er in der Beschreibung
und in den Ansprüchen offenbart ist, verlassen wird.
Leerseite
Claims (10)
1. Verfahren zur Erzeugung von Rohkupfer aus einem Kupfer-Erzmaterial, dadurch gekennzeichnet,daß das Erzmaterial
geschmolzen wird, um einen schmelzflüssigen Kupferstein zu bilden, daß aus dem Kupferstein feinzerzerteilte
feste Teilchen gebildet werden, daß die festen Teilchen des Kupfersteins zusammen mit einem Sauerstoffstrom
oder einem Strom mit an Sauerstoff angereicherter Luft und einer geeigneten Menge an Zuschlag zur Bildung
einer flüssigen Schlacke in ein Umwandlungsreaktionsgefäß gefördert wird, daß anfangs eine ausreichende Wärme
in das Umwandlungsgefäß eingeführt wird, um die Umwandlungsreaktion in Gang zu bringen, daß im Anschluß an die
Umwandlung des Kupfersteins schmelzflüssiges Rohkupfer in dem Umwandlungsgefäß gesammelt wird, daß das Rohkupfer aus
dem Umwandlungsgefäß entnommen wird, daß aus dem Umwandlungsgefäß
Schlacke entnommen wird und daß aus dem Reaktionsgefäß ferner SO3-GaS, das sich in dem Umwandlungsgefäß in wesentlich unverdünnter Form entwickelt hat, entnommen
und gesammelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erzmaterial geschmolzen wird und daß der geschmolzene
Kupferstein an einer vom Umwandlungsgefäß entfernten Stelle in feinzerteilte feste Teilchen geformt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schmelze an mehreren Stellen ausgetragen wird und daß die Kupfersteine aus diesen Schmelzen jeweils unterschiedliche
Zusammensetzungen haben.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Umwandlungsvorganges zusätzlich überschüssige
Wärme aus dem Umwandlungsgefäß entnommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die überschüssige Wärme durch Einführung von H2O in
flüssiger Form in das Umwandlungsgefäß während des Umwandlung svorganges abgeführt wird, wobei das H2O verdampft
und Wasserdampf bildet, und daß der Wasserdampf aus dem Ofen abgelassen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die überschüssige Wärme durch Einführung von Schwefeldioxid
in den Umwandlungsofen während des Umwandlungsvorganges
entfernt wird, wobei das Schwefeldioxid aus dem Ofen abgelassen wird, nachdem es auf die Arbeitstemperatur des
Gefäßes erhitzt worden ist.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die überschüssige Wärme durch Abkühlung der aus dem Umwandlungsgefäß ausgetragenenSchlacke und durch Wiedereinbringen
dieser abgekühlten Schlacke in das Gefäß abgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine überschüssige Temperatur in dem Umwandlungsgefäß
während des Umwandlungsvorganges durch Einführung eines wärmeverbrauchenden Materials zusammen mit der Zuführung
von Sauerstoff und Kupferstein in das Gefäß verhindert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärme verbrauchende Material ein Kupfer führendes
Material ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme in dem Umwandlungsgefäß erforderlichenfalls
durch Einführung von Brennstoff und von die Verbrennung unterhaltendem Sauerstoff zusammen mit der Beschickung
des Umwandlungsofens erhöht wird.
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