DE4225010A1 - Verfahren zum erschmelzen von kupfer - Google Patents

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.