DE4225010A1 - Verfahren zum erschmelzen von kupfer - Google Patents
Verfahren zum erschmelzen von kupferInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Er
schmelzen von Kupfer, insbesondere auf ein kontinuierli
ches Einschmelzen sulphidischer Kupfererze.
Kupfer wird in mehr oder minder reiner Form seit Tausen
den von Jahren weltweit erschmolzen. Dafür gibt es zahl
reiche industrielle Verfahren und Verfahrensvorschläge.
Gleichwohl besteht weiterhin die Forderung nach verbes
serten Verfahren zum Herstellen dieses industriell so
wichtigen Metalls, die nicht nur wirtschaftlich sind,
sondern auch eine möglichst geringe Umweltbelastung mit
sich bringen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren zum kontinuierlichen Einschmelzen, Frischen und
Feinen zu schaffen, das Kupfererzkonzentrat verwendet und
bei dem eine deponiefähige Eisen-Silikat-Schlacke sowie
ein schwefeldioxidreiches Abgas anfällt, das sich für
eine Umwandlung in flüssiges Schwefeldioxid, elementaren
Schwefel und Schwefelsäure eignet.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem kontinuierli
chen Verfahren, bei dem in einer ersten Stufe sulphidi
sches Kupfererzkonzentrat in einem Sauerstoff-Aufblasofen
mit einem kieseligen Flußmittel eingeschmolzen wird. So
bald sich in dem Flammofen eine hinreichende Menge
Kupfermatte (Kupferstein) gebildet hat, wird diese konti
nuierlich oder diskontinuierlich vorzugsweise in zwei
Teilströmen abgezogen, von denen einer - vorzugsweise
durch Granulation - zur Erstarrung gebracht und der an
dere flüssig gehalten wird.
Die erstarrte Matte wird dann kontinuierlich in einen
Konverter mit Düsen zum Einblasen eines oxidierenden
Gases chargiert. Dieser Konverter enthält geschmolzenen
Spurstein, Halbblisterkupfer und Kieselsäureschlacke; er
wird in der Weise betrieben, daß die chargierte Matte mit
Hilfe des oxidierenden Gases, beispielsweise Luft, konti
nuierlich oxidiert wird. Die Frischschlacke wird entweder
kontinuierlich oder diskontinuierlich abgezogen und in
den Flammofen chargiert, und frisches Kieselsäure-Fluß
mittel wird in den Konverter chargiert.
Das in dem Konverter entstehende Halbblisterkupfer wird
in einen Raffinationsofen, vorteilhafterweise in einen
mit einer Sauerstofflanze versehenen und zum Einspeisen
eines inerten Rührgases, beispielsweise Stickstoff, durch
den Boden geeigneten Ofen chargiert. Die Sauerstofflanze
kann dabei so eingerichtet sein, daß sie sich auch zum
Aufblasen eines reduzierenden Gases auf ein überoxidier
tes Kupferbad eignet. Das den Fertigofen verlassende
Kupfer wird zum Erstarren gebracht und kann alsdann einer
weiteren Raffinationsstufe, beispielsweise einem Elektro
lyse-Verfahren zugeführt werden. Eine geringe Menge der
im Raffinationsofen anfallenden Schlacke wird entweder in
den Konverter oder in den Einschmelzofen chargiert.
Vorzugsweise wird der Kupferinhalt des Konverters kon
stant gehalten, was sich durch ein entsprechendes Ein
stellen der die drei Aggregate verlassenden Mengenströme
erreichen läßt.
Für das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbeson
dere ein modifizierter Peirce-Smith- oder ein
El Teniente-Konverter, beide ausgestattet mit Düsen zum
Einblasen eines oxidierenden Gases unterhalb der Badober
fläche, beispielsweise Düsen, die sich während des Fri
schens unterhalb der Badoberfläche befinden. Hierbei kann
es sich um Düsen handeln, wie sie normalerweise beim Fri
schen mit Luft oder geringfügig mit sauerstoffangerei
cherter Luft als Oxidationsmittel verwendet werden. Beim
Frischen mit stark angereicherter Luft oder mit technisch
reinem Sauerstoff als Oxidationsmittel kommen hingegen
Mantelgas- oder in anderer Weise besonders hergerichtete
Düsen zur Verwendung, oder der Konverter muß mit einer
oder mehreren Sauerstofflanzen ausgestattet sein.
Erfindungsgemäß wird beim Frischen mit Luft oder gering
fügig mit sauerstoffangereicherter Luft als Oxidations
mittel der für die Aufrechterhaltung des flüssigen Zu
stands und der Oxidation erforderliche Wärmehaushalt mit
Hilfe eines normalerweise diskontinuierlichen Nachchar
gierens flüssiger Kupfermatte gesteuert. Dies ist der
Grund dafür, daß die den Einschmelzofen verlassende
Schmelze zweigeteilt wird. Wird der Konverter mit stark
sauerstoffangereicherter Luft oder auch Sauerstoff als
Oxidationsmittel betrieben, dann wird nur feste Kupfer
matte nachchargiert, um so die Einschmelz- und die
Frischstufe wirksam zu entkoppeln und ohne einen Transfer
von flüssiger Matte auszukommen. Vorzugsweise ist der
Konverter so beschaffen, daß sich das Verhältnis
fest/flüssig beim Nachchargieren entsprechend der Sauer
stoffkonzentration im Frischgas einstellen läßt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs
beispiels anhand der Zeichnung des näheren erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet mit einem Sauer
stoff-Aufblas- bzw. Einschmelzofen 11, dem Sauerstoff
über Leitungen 13, Sulphiderzkonzentrat über Leitungen 15
und Flußmittel über Leitungen 17 zugeführt werden und in
dem im Wege einer autogenen Oxidation des Sulphidkonzen
trats Kupfermatte erschmolzen wird. Das schwefel
dioxidreiche Produktgas verläßt den Einschmelzofen 11
über einen Gasauslaß 19 und gelangt von dort in eine
Anlage zum Gewinnen von Schwefeldioxid. Die Einschmelz
schlacke wird über einen Schlackenabstich 21 abgezogen.
Die geschmolzene Kupfermatte gelangt von dem Einschmelz
ofen 11 über eine Rinne 23 zu einem Granulierer 27, der
über eine Leitung 29 für feste Kupfermatte mit einem Kon
verter 31 verbunden ist. Über die mit einem Absperrven
til 33 versehene Rinne 23 gelangt flüssige Kupfermatte
diskontinuierlich in einen Konverter 31. Der Konverter 31
ist mit Leitungen 35 für ein Oxidationsgas ausgestattet,
die zu mehreren Düsen 37 führen. In dem Konverter 31 be
finden sich im wesentlichen Schlacke, Spurstein
(Kupfersulphid) und Halbblisterkupfer. Die in den Konver
ter 31 chargierte Kupfermatte wird durch das über die Dü
sen 37 eingeblasene oxidierende Gas rasch oxidiert; das
Frischgas verläßt den Konverter über einen Gasauslaß 39
und gelangt von dort zu einer Anlage zum Gewinnen von
Schwefeldioxid. Das geschmolzene Halbblisterkupfer ver
läßt den Konverter 31 über eine Rinne 41 und gelangt in
einen Raffinationsofen 43 mit einer Sauerstofflanze 45
und einer Rührgasdüse 47 sowie einer Abstichrinne 49. Die
Konverterschlacke wird über eine Rinne 41 in den Ein
schmelzofen 11 geführt.
Weitere Einzelheiten der bei dem erfindungsgemäßen Ver
fahren zur Verwendung kommenden Aggregate sind bekannt.
So beschreibt die US-Patentschrift 26 68 107 einen für
das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeigneten Ein
schmelzofen. Für die Oxidation der Kupfermatte eignet
sich besonders ein modifizierter Peirce-Smith-Konverter,
der für ein kontinuierliches Chargieren fester Kupfer
matte und ein kontinuierliches oder diskontinuierliches
Abziehen des Halbblisterkupfers eingerichtet ist. Eine
Vorrichtung zum Chargieren der festen Kupfermatte in ei
nen Konverter beschreibt die US-Patentschrift 50 07 959.
Die Schlacke kann kontinuierlich oder diskontinuierlich
aus dem Konverter abgezogen werden. Einen für das
erfindungsgemäße Verfahren geeigneten modifizierten
El Teniente-Konverter beschreiben Munoz u. a. im Kapitel
"Codelco-Chile: A Realistic Way to Increase Copper
Smelting Capacity" des Buchs "Copper Smelting An Update",
Herausgeber George Taylor, AIME-Publikation 1981, während
ein Fertigofen in der US-Patentschrift 48 30667 be
schrieben ist.
Claims (5)
1. Verfahren zum Erschmelzen von Kupfer, bei dem
- - Kupfersulphidkonzentrat in einem Einschmelzofen in Anwesenheit eines Kieselsäure-Flußmittels ein geschmolzen und Kupfermatte sowie eine deponiefä hige Silikatschlacke erzeugt wird,
- - die Kupfermatte fest und/oder flüssig in einen mit unterhalb der Badoberfläche angeordneten Düsen für ein oxidierendes Gas ausgestatteten, flüssige Kieselsäureschlacke, geschmolzenen Spurstein und geschmolzenes Halbblisterkupfer enthaltenden Konverter chargiert,
- - das flüssige Halbblisterkupfer aus dem Konverter in einen eine Schmelze mit höherer Kupferkonzen tration als Halbblisterkupfer enthaltenden Raffi nationsofen chargiert und dort mit Hilfe einer Lanze für ein oxidierendes und/oder reduzierendes Gas gefrischt und mittels eines unterhalb der Badoberfläche eingeblasenen Inertgases gerührt und
- - der Kupferinhalt des Konverters konstant gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Konverter mit Luft, sauerstoffangereicherter
Luft oder Sauerstoff als oxidierendes Gas betrieben
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Verhältnis fest/flüssig beim Char
gieren des Konverters eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Teilstrom der den Einschmelz
ofen verlassenen Kupfermatte zur Erstarrung gebracht
und die erstarrte Kupfermatte mindestens teilweise in
den Konverter eingespeist und dabei das Verhältnis
Fest/Flüssig-Einsatz entsprechend der Sauerstoffkon
zentration im Frischgas eingestellt und so der Wärme
haushalt des Konverters gesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schlacke des Raffinations
ofens mindestens zum Teil in den Einschmelzofen
und/oder den Konverter chargiert wird.
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