DE3531100A1

DE3531100A1 - Verfahren zum betrieb eines kupferkonverters

Info

Publication number: DE3531100A1
Application number: DE19853531100
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1985-08-30
Publication date: 1986-03-13
Also published as: US4614542A; JPS6160836A; DE3531100C2; JPH0475288B2

Description

3 0. Aug. 1985

Dlpl.-lng. H. Wekkmann, DIpL-Php. Dr. IC. RnAe Olpl.-lng. F. A. WeiAmann, Dfpl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, DIpI.-Phys. Dr. J. Prechtel Mohlslra&e 22 - 8000 Mönchen 80

H/LG/Va
SUMIKO-78

SUMITOMO METAL MINING COMPANY LIMITED 11-3, 5-chome, Shinbashi, Minato-ku, Tokyo, Japan

Verfahren zum Betrieb eines Kupferkonverters

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kupferkonverters zur Herstellung von Rohkupfer aus Stein.

Der Kupferkonverter ist ein Ofen zur Herstellung von Rohkupfer aus Stein durch Oxidieren des Steines und Entfernen von Eisen und Schwefel durch Luft oder sauerstoffangereicherte Luft, die durch Lufteinlässe, die unterhalb der Oberfläche der geschmolzenen Charge angebracht sind, geblasen wird. Sein Betrieb schließt eine Stufe ein, in der Schlacke gebildet wird und eine Stufe, in der eine Gußblase erzeugt wird. Während der Stufe der Schlackenbildung wird FeS zu FeO oxidiert und Schwefel wird zu SO» oxidiert und entweicht. Wenn FeO oxidiert wird, bildet es Fe-,0.. Da der hohe Schmelzpunkt und die Viskosität von Fe_O. den Ofenbetrieb ungünstig beeinflußen,wird ein Flußmittel wie festes Siliciumoxid in den Ofen eingeführt, so daß SiO„ in dem Flußmittel mit dem FeO verbindet, unter Bildung von Eisensilikatschlacke . Die Entfernung der Eisensilikatschlacke vervollständigt die Stufe der Schlackenbxldung. Die geschmolzene Charge wird weiter oxidiert, um Rohkupfer herzustellen als Ergebnis von Reaktionen, einschließlich solcher, die durch die folgenden Gleichungen dargestellt werden:

Cu„S + O₂ = 2Cu + SO« und Cu₂S + 2Cu₂O = 6Cu + SO₂

während der Stufe der Gußblasenbildung. Da alle die Reaktionen, die während der zwei Stufen stattfinden exotherm sind, wird die geschmolzene Charge auf eine so hohe Temperatur gebracht, daß die Ausmauerung des Ofens

beschädigt werden kann. Deshalb ist es üblich, eine kalte Charge in den Ofen einzubringen, um die Temperatur der geschmolzenen Charge entsprechend zu kontrollieren. Es ist üblich, Kupferschrott oder Rauchteilchen, die von dem Kupferschmelzbetrieb stammen, als kalte Charge zu verwenden.

Das Flußmittel und die kalte Charge werden gewöhnlich periodisch durch einen Förderer oder ähnliches zugeführt über eine Rutsche, die sich durch eine Abgasabzugs shaube während des Belüftens durch die obere Öffnung des Konverters erstreckt. Manchmal jedoch werden sie von einem Container , der durch einen Kran in die obere öffnung des Konverters hängt, zugeführt, bevor das Einblasen begonnen wird.

Wenn das Flußmittel und die kalte Charge durch die obere öffnung des Konverters zugeführt werden, gelangen sie jedoch direkt unter die obere öffnung und schwimmen teilweise auf der Oberfläche der geschmolzenen Charge. Deshalb erfordert das Schmelzen und die Reaktion viel Zeit , was dazu führt, daß die Temperatur der geschmolzenen Charge nicht einheitlich ist. Die Teile der geschmolzenen Charge, die eine relativ hohe Temperatur haben, beschädigen die Ausmauerung. Die Teile der geschmolzenen Charge mit einer relativ niedrigen Temperatur haben eine höhere Viskosität, die zu vermehrtem Verspritzen Anlaß gibt.

Wenn andererseits das Flußmittel und die kalte Charge während des Einblasens eingeführt werden, wird eine große Menge an Luft in die Abgashaube des Konverters gebracht, da die Rutsche eine fließende Verbindung zwischen der Abgashaube und dem äußeren des Konverters

bildet. Die Luft, die in die Haube gesaugt wird, erniedrigt die Konzentration an SO₂ im Abgas und beeinflußt dadurch den Betrieb der Schwefelsäureanlage nachteilig. Wenn andererseits ein positiver Druck in der Haube gebildet wird aus anderen Gründen, bringt der entweichende Rauch das Problem der Umweltverschmutzung mit sich. Um diese Probleme so weit wie möglich zu vermeiden, ist es notwendig, große Mengen an Flußmittel und kalter Charge innerhalb einer kurzen Zeit einzuführen. Dies führt jedoch zu einem ausgeprägten Abfall der Temperatur der geschmolzenen Charge und daher zu einem großen Ansteigen des Verspritzens.

Da eine pulverförmige kalte Charge, wie Rauchteilchen, durch das Gas, das durch die obere öffnung des Konverters steigt, zerstreut wird, ist es üblich, es zu Pellets oder ähnlichem zu agglomerieren. Es ist jedoch unmöglich, einen gewissen Verlust des Materials aufgrund des Staubens während des Transports zu verhindern. Obwohl das streuende Material gesammelt wird zur Wiederverwendung durch einen Staubsammler oder eine ähnliche Vorrichtung ist es tatsächlich richtig, daß der Konverter eine entsprechend niedrige Ausbeute bei der Produktion hat und daß die Teilchen nicht leicht zu handhaben sind und daß ihre Zerstreuung sehr leicht das Problem der Umweltverschmutzung verschlechtern kann.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Kupferkonverters zu schaffen, das ein einheitliches Schmelzen und eine einheitliche Reaktion des Flußmittels und der kalten Charge möglich macht, um die geschmolzene Charge bei einer einheitlich kontrollierten Temperatur zu halten und die die Zerstreuungsverluste minimiert.

Dieses Ziel wird erreicht durch Einführen von mindestens einem Teil eines Flußmittels und einer kalten Charge, beide in Pulverform, in die geschmolzene Charge durch eine Lanze, die sich im oberen Teil des Konverters erstreckt.

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung einer Vorrichtung, die vorteilhaft verwendet werden kann, um das Verfahren der Erfindung auszuführen;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die die Lanzen zeigt, die sich in den Konverter erstrekken, um das Verfahren der Erfindung auszuführen;

Fig. 3 ist ein Graph, der das Verfahren der Erfindung mit einem üblichen Verfahren vergleicht im Hinblick auf die Temperatur der geschmolzenen Charge während der Stufe der Blasenbildung; und

Fig. 4 ist ein Graph, der das Verfahren der Erfindung mit dem üblichen Verfahren vergleicht im Hinblick auf den Streuungsverlust der kalten Charge.

Bezugnehmend auf Fig. 1 wird als Beispiel eine Vorrichtung gezeigt, die vorteilhafterwexse verwendet werden kann, um das Verfahren der Erfindung auszuführen. Sie schließt einen Behälter (1) ein zur Aufnahme eines Flußmittels oder einer kalten Charge in pulveriger Form und einen Tischvorschub (2), der am Boden des Behälters (1) vorgesehen ist, um das Flußmittel oder die kalte Charge daher zuzuführen. Eine Luftzuführungsleitung (3), die komprimierte Luft mit einem Druck von etwa

( 6 kg/cm²) liefert, ist mit dem Behälter (1) und dem Tischvorschub (2) verbunden, um das pulverartige Material durch die Zuführungsleitung (4) von dem Tischvorschub (2) zu einer Lanze (5) zu fördern. Die Lanze (5) ist vertikal beweglich zum Einsetzen in einen Konverter (6) in eine Position, in der ihr unteres Ende nahe der Oberfläche der geschmolzenen Charge ist. Der Konverter (6) hat eine Anzahl von Düsen (7), durch die Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft in den Konverter geblasen wird.

Wenn der Konverter relativ klein ist, ist es ausreichend, nur eine Lanze (5) zu verwenden. Wenn der Konverter groß ist, ist es jedoch ratsam, eine Vielzahl von Lanzen (5) zu verwenden, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Eine der Lanzen (5) wird durch die obere Öffnung des Konverters (6) eingesetzt und jede der anderen Lanzen (5) wird durch eines der kleinen Löcher (8) eingesetzt, die an jeder Seite der oberen Öffnung gebildet sind.

Das Flußmittel oder die kalte Charge wird von dem Tischvorschub (2) zu der Lanze (5) durch eine Zuführungsleitung (4) gefördert und in die geschmolzene Charge eingeblasen mit komprimierter Luft durch die Lanze (5). Während Rauchteilchen verwendet werden können, wie sie sind, ist es zweckmäßig, Kieselerde oder ähnliches zu zerkleinern, so daß das Material, das in den Konverter zugeführt wird, eine Partikelgröße haben mag, die 5 mm nicht übersteigt oder vorzugsweise haben 80 % des Materials eine Partikelgröße, die nicht größer ist als 200 mesh. Das Material wird zugeführt von der Lanze (5) in einer Rate von mindestens 20 m/sec. Wenn eine langsamere Rate verwendet wird, ist es

schwierig, die richtige Zuführung des Materials in die geschmolzene Charge sicherzustellen. Das untere Ende der Lanze (5) und die Oberfläche der geschmolzenen Charge haben vorzugsweise einen Abstand von nicht mehr als 200 mm, gemessen wenn die geschmolzene Charge eine ruhige Oberfläche hat. Jeder größere Abstand sollte vermieden werden, da ein größerer Strömungsverlust des Materials leicht daraus resultiert.

Gemäß dem Verfahren der Erfindung ist es möglich, die richtige Zuführung des Flußmittels oder der kalten Charge in die geschmolzene Charge ohne jegliches Aufschwimmen auf der Oberfläche sicherzustellen. Insoweit als sie pulverförmig sind, haben sie eine bei weitem größere spezifische Oberfläche als jedes agglomerierte Material, das bisher verwendet wurde und erfordern nur eine bei weitem kürzere Zeit zum Schmelzen oder reagieren. Dies stellt eine einheitliche Verteilung der Temperatur der geschmolzenen Charge im ganzen Konverter sicher und verhindert jeglichen scharfen Temperaturabfall, der bisher von der schnellen Einführung des agglomerierten Materials herrührte.

Da das Material in die geschmolzene Charge mit einer hohen Geschwindigkeit durch die Lanze eingeführt wird ist es möglich, den Streuungsverlust des Materials in das Abgas zu minimieren. Das Loch in der Haube, durch das die Lanze eingeführt wird und die Löcher, die zum Einsetzen einer Vielzahl von Lanzen vorgesehen sind, die klein genug sind, sind leicht gegen das Entweichen von Luft in das Abgas und das Entweichen von Abgas aus dem Konverter zu dichten.

ORIGiNAL INSPECTED

- χ - 353r OQ

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Die Erfindung ist insbesondere wirksam, wenn die gesamten Mengen an Flußmittel und kalter Charge pulverförmig sind und in die geschmolzene Charge durch die Lanze oder Lanzen zugeführt werden. Das Verfahren der Erfindung schließt jedoch nicht die direkte Zuführung von z. B. Schrott einer großen Anode (anode scrap) oder Kieselerde, die kaum irgendein Pulver enthält, durch die obere Öffnung des Konverters aus, da hier tatsächlich kein Streuungsverlust in das Abgas stattfindet, zusätzlich zu der Zuführung durch die Lanze oder die Lanzen von z. B. Rauchteilchen oder Kupferschrott in Pulverform. In jedem Fall ist die Zuführung von Pulvermaterial durch die Lanze wirksam, um die Temperatur des Ofenbetriebes zu kontrollieren.

Die Erfindung wird nun im Hinblick auf eine Vielzahl von Beispielen beschrieben.

Beispiel 1

Ein PS-Konverter mit einem inneren Durchmesser von 1,5 m und einer Länge von 1,68 m, der mit drei Düsen ausgestattet war, wurde mit 6,1 t Kupferstein, der 53,8 Gew.-% Kupfer enthielt, und 500 kg Kieselerde beschickt. Mit Sauerstoff angereicherte Luft, die 32 Vol.-% Sauerstoff enthielt, wurde in die Charge mit einer Rate von 1630 ISTm³/h durch die Düsen eingeblasen. Die Stufe der Schlackenbildung wurde 67 Minuten lang fortgesetzt. Nachdem die Schlacke entfernt worden war, wurde mit Sauerstoff angereicherte Luft, die denselben Sauerstoffgehalt hatte wie die, die während der Stufe der Schlackenbildung verwendet worden war, in die Charge mit derselben Rate durch die Düsen eingeblasen. Eine Lanze mit

OWGINAL INSPECTED

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einem inneren Durchmesser von 41,6 mm wurde durch die obere Öffnung des Konverters eingesetzt. Rauchteilchen, die durch einen Blitzschmelzofen erzeugt wurden und die 28,6 Gew.-% Kupfer, 7,8 Gew.-% Schwefel und 7,5 Gew.-% Eisen enthielten, wurden in die geschmolzene Charge durch die Lanze mit einer Rate von 10 bis 40 kg/min durch komprimierte Luft eingeblasen, die mit einer Rate von 120 Nm³Zh zugeführt wurde. Insgesamt wurden 580 kg Rauchteilchen in die geschmolzene Charge in 45 Minuten eingeblasen. Das Einblasen mit von Sauerstoff angereicher ter Luft wurde fortgesetzt, bis die Stufe der Blasenbildung eine Stunde dauerte.

Zu Vergleichszwecken wurde derselbe Konverter mit 6,1 t Kupferstein, der 54,3 Gew.-% Kupfer enthielt, und 500 kg Kieselerde beschickt und mit Sauerstoff angereicherte Luft, die 30 Vol.-% Sauerstoff enthielt, wurde in die Charge mit einer Rate von 1750 Nm³/h eingeblasen, um die Stufe der Schlackenbildung zu vervollständigen. Dieselben Bedingungen des Lufteinblasens wurden angewendet, um die Stufe der Blasenbildung zu beginnen. Die Pellets, die aus Rauchteilchen gebildet wurden mit derselben Zusammensetzung wie oben beschrieben, wurden in den Konverter zugeführt durch seine obere öffnung in drei Raten, die 200 kg, 200 kg bzw. 100 kg wogen. Die Stufe der Blasenbildung wurde eine Stunde lang fortgesetzt.

Die Änderung der Temperatur in der geschmolzenen Charge während der Stufe der Blasenbildung wurde gemessen mit einem verbrauchbaren Thermoelement als Temperaturmeßinstrument. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 gezeigt. Die Kurve, die mit einer eingepunkteten Linie gezogen ist, zeigt die Ergebnisse, die durch das Verfahren der

ORIGINAL INSPECTED

Erfindung erhalten wurden und die Kurve, die durch eine feste Linie gezogen wurde, zeigt die Ergebnisse, die durch das übliche Verfahren, das aus Vergleichsgründen verwendet wurde, erhalten wurde. Die Kurve, die die Ergebnisse der Erfindung zeigt, zeigt nur eine allmähliche Temperaturabnahme, während die Kurve, die die Ergebnisse des üblichen Verfahrens darstellt, einen scharfen Temperaturabfall bei der Einführung der Pellets zeigt. Gemäß dem Verfahren der Erfindung war es möglich, jegliches starke Verspritzen zu vermeiden, das üblicherweise unvermeidbar war, gleich nachdem die kalte Charge in die geschmolzene Charge eingeführt wurde.

Beispiel 2

Der Konverter, der im Beispiel 1 verwendet wurde, wurde für die Wiederholung des Arbeitsvorganges nach dem Verfahren der Erfindung vierzehnmal verwendet. Für jeden Arbeitsvorgang wurde der Konverter mit 6 bis 7 t Kupferstein, der 53 bis 65 Gew.-% Kupfer enthielt, beschickt und 500 bis 700 kg Kieselerde, und 800 bis 2500 kg Rauchteilchen aus einem Blitzschmelzofen (flash smelting furnace) wurden durch die Lanze als kalte Charge eingeblasen. Eine Vorrichtung war in der Nähe des Konverters angebracht, um relativ grobe Teilchen der kalten Charge, die durch die obere öffnung verstreut wurden, zu sammeln und den Verlust zu bestimmen.

Zu Vergleichszwecken wurde der Arbeitsvorgang nach dem üblichen Verfahren vierzehnmal wiederholt, indem der Konverter mit derselben Menge und derselben Zusammensetzung Stein und Kieselerde, wie oben angegeben, beschickt wurde, aber in dem 800 bis 2500 kg Pellets der

ORIGINAL INSPECTED

si 3

Rauchteilchen aus dem Blitzschmelzofen durch die obere öffnung des Konverters eingeführt wurden. Die Streuungsverluste wurden ebenso gemessen.

Die Ergebnisse sind in Fig. 4 gezeigt. Die Abszisse in Fig. 4 stellt die Gew.-% der kalten Charge bezogen auf den Stein dar und die Ordinate stellt den Verlust an kalter Charge in Gew.-% bezogen auf den Stein dar. Die Kreise in Fig. 4 zeigen die Ergebnisse der Erfindung und die Dreiecke zeigen die Ergebnisse der üblichen Methode. Wie es hieraus offensichtlich ist, war der Verlust an Teilchen der kalten Charge bei dem Verfahren der Erfindung sehr gering, insbesondere bei einem Ansteigen des Verhältnisses von kalter Charge, bezogen auf den Stein, verglichen mit dem Verlust, der bei der üblichen Methode entstand.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betrieb eines Konverters zur Herstellung von Kupfer, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein Teil eines Flußmittels oder einer kalten Charge in Pulverform in eine geschmolzene Charge in den Konverter durch mindestens eine Lanze eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Lanze das pulverförmige Material mit einer Geschwindigkeit von mindestens 20 m/sec zuführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze ein unteres Ende hat, das von der Oberfläche der geschmolzenen Charge bis zu einschließlich 200 mm entfernt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die kalte Charge von dem Kupferschrott getrennt wird und die Rauchteilchen aus einer Kupferschmelzvorrichtung aufsteigen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Flußmittel feste Kieselerde ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Kieselerde zerkleinert wird, um Teilchen mit einer Teilchengröße von bis zu einschließlich 5 mm zu enthalten.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß 80 % der Kieselerdeteilchen eine Teilchengröße von bis zu einschließlich 200 mesh haben.