DE521569C - Einschmelzen von reinem metallischen Kupfer in ununterbrochen arbeitenden Kupferschmelzoefen - Google Patents

Einschmelzen von reinem metallischen Kupfer in ununterbrochen arbeitenden Kupferschmelzoefen

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DE521569C
DE521569C DEA58396D DEA0058396D DE521569C DE 521569 C DE521569 C DE 521569C DE A58396 D DEA58396 D DE A58396D DE A0058396 D DEA0058396 D DE A0058396D DE 521569 C DE521569 C DE 521569C
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Description

  • Einschmelzen von reinem metallischen Kupfer in ununterbrochen arbeitenden Kupferschmelzöfen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einschmelzen von reinem metallischen Kupfer in Flammöfen im kontinuierlichen Betriebe.
  • Gemäß der Erfindung wird das Kupfer durch langsames Einschieben durch einen geneigten Abzugskanal für die Flammofengase in den Herdraum unter Vermeidung der Schmelzung vorgewärmt und vom Ende des Kanals in das mit einer Schutzschlacke bedeckte Kupferbad einfallen gelassen, wobei das Metallbad an der Einfallstelle so tief gehalten wird, daß das eingeführte Kupfer in demselben untersinkt.
  • Es sind zwar bereits Metallschmelzöfen bekannt geworden, bei denen das Schmelzgut dem Ofen in bestimmten Mengen kontinuierlich zugeführt und vor dem Eintritt in den Schmelzofen durch die Verbrennungsgase vorgewärmt wird; auch die Verwendung von Schutzschlacken beim Kupferraffinierbetrieb ist bereits bekannt geworden. Es besteht bei diesen Ofen jedoch nicht die Möglichkeit, Blöcke, beispielsweise Kupferblöcke, nach der Vorwärmung derart in ein Schmelzbad fallen zu lassen, daß das Kupfer in dem Bade untersinkt, wobei das Kupferbad mit einer Schutzschlacke bedeckt gehalten wird, die den Angriff der Heizgase auf das Kupfer verhindert.
  • Das Elektrolytkupfer, um dessen Verarbeitung es sich in der Hauptsache handelt, ist im allgemeinen nahezu reines Kupfer, welches aber wegen seiner Eigenschaften, beispielsweise seiner Ungleichmäßigkeit, für den Handelsgebrauch ungeeignet ist. Es ist gewöhnlich a5 mm stark, 9oo mm lang und 6oomm breit. Bis jetzt wurde dasselbe in Schmelzungen von etwa 25o Tonnen in zeitweilig arbeitenden Flammöfen umgeschmolzen. Während der :annähernd zwölfstündigen Beheizungsdauer nahm es .gewisse Mengen Sauerstoff und beträchtliche Mengen Schwefel auf; der Schwefel konnte zwar entfernt werden, aber der Sauerstoffgehalt erhöhte sich durch das Gebläse beträchtlich, so daß schließlich das Bad etwa 6 o% Cu. 0 enthielt, die durch Polen reduziert werden mußten. Die aus den Silikaten des Herdes und anderem silikathaltigen Material gebildete Schlacke wurde vor dem Polen abgezogen, um zu verhindern, daß andere Verunreinigungen in das Bad gelangen. Das Polen ist mühsam, kostspielig und verlustbringend und bringt den Sauerstoffgehalt selten viel unter 1/2 % herunter. Ein derartiger Ofen kann nur einmal in 24 Stunden beschickt werden.
  • Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile. Gemäß der Erfindung erfolgt die sichere Regelung der Kupferbeschickung, vorzugsweise aus Elektrolytkupferblöcken bestehend, durch langsames Einschieben derselben durch einen geneigten Abzugskanal hindurch, durch welchen die Gase aus dem Schmelzherd ,abziehen in den Schmelzraum. In dem geneigten Abzugskanal wird die Kupferbeschickung unter Vermeidung der Schmelzung vorgewärmt. Vom Ende des Kanals läß.t man- die einzelnen Blöcke oder Teile der Kupferbeschickung in das mit einer Kupferschlacke bedeckte Kupferbad einfallen, wobei das Metallbad an der Einfallstelle so tief gehalten ist, daß das eingeführte Kupfer in demselben untersinkt. Hierdurch wird ermöglicht, fortlaufend festes Kupfer dem Ofen zuzuführen und geschmolzenes Metall aus dem Schmelzherd abzustechen. Das Polen erübrigt sich vollkommen, und das Verfahren wird abgekürzt. Es wird die Abhitze aus dem Schmelzofen verwendet, um die Kupferbeschickung bis nahezu auf Schmelzhitze vorzuwärmen. Die Schwefelaufnahme wird in hohem Grade vermindert ilnd das Blasen unnötig gemacht, "wodurch der Sauerstoffgehalt entsprechend niedriger gehalten wird. Dieser kann bis zu jedem gewünschten Reinheitsgrad durch Verschlacken in Sauerstoff entziehenden Ofen entfernt werden.
  • In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Grundriß des Schmelzofens, Abb. 2 einen senkrechten Längsschnitt desselben nach der Linie 5-5 der Abb. q., .
  • Abb.3 einen Längsschnitt durch den Schmelzherd eines Kupferraffinierofens mit Schlackendecke über dem Bad, Abb. q. einen Querschnitt nach der Linie 7-7 der Abb.3.
  • Der Brennstoff, vorzugsweise Staubkohle, und die Verbrennungsluft treten bei 25 in den Verbrennungsraum. Die Verbrennungserzeugnisse, die über die Feuerbrücke 26 eintreten, erhitzen das Schmelzbad 27 auf dem Herd und verlassen den Ofen durch den Abzugskanal 2q..
  • Der Herd fällt nach dem Abzugskanal zu ab, so daß das Bad dort, wo das Kupfer in dasselbe fällt, tief und an der Vorderseite des Herdes flach ist. Der Abzugskanal geht bei 28 etwas oberhalb der Oberfläche des Bades im Herd vom Ofen ab. Der Zweck des Hineinfallenlassens der Kathodenblöcke in das B_ ad ist ein zweifacher: Es vermeidet Wärmeverluste aus dem Bad, welche durch Wärmeleitung entlang der Kathodenblöcke auf dem Vorwärmeraum entstehen könnten. Dies würde aber das Bad" abkühlen. Sodann wird dadurch ein Schmelzen der Blöcke unter der Schlakkendecke gewährleistet.
  • Der Abzugskanal dient ebenfalls einem doppelten Zweck, einmal, um die Abgase abzuführen, dann aber, um einen Vorwärmeraum zu schaffen, auf welchem die Blöcke angewärmt werden, ehe sie in das Schmelzbad fallen. Er ist in der Abbildung vom Schmelzherd ab ansteigend dargestellt, so daß, die Laufbahn 29 von der Einsetzseite aus dem Herd nach abwärts geneigt ist. Diese Abwärtsneigung der Laufbahn erleichtert das Vorwärtsstoßen der Blöcke.
  • Die Laufbahn ist der geneigte Boden des Abzugskana124. Die nach abwärts gehenden Blöcke bedecken nahezu den Boden auf der ganzen Länge und den größten Teil der Breite. Das Kupfer kann auf der Laufbahn etwas hochgelegt werden, so daß die Abgase es von allen Seiten umspülen, falls dies wünschenswert :erscheint.
  • Die Blöcke werden an der Endseite des Abzugskanals durch eine geeignete öffnung 3o durch die hin und zurück gehenden Kolben 3 i des Einsetzers 2o aufgegeben. Hierzu wird vor dem Einsetzen eine Reihe von Blöcken auf .einen geeigneten Einsetztisch gelegt und dieselben durch Vorwärtsgehenlassen der Kolben langsam auf die Laufbahn gedrückt. Beim Vorwärtsgehen der Blöcke werden die schon auf der Laufbahn befindlichen Blöcke ebenfalls langsam vorwärts ge-. drückt.
  • Bei jedem Kolbenhub wird daher eine Anzahl von kalten Blöcken in den Vorwärmeraum gedrückt, die die schon auf der Laufbahn befindlichen weiter nach vorn drücken, bis die vordere Reihe, .welche bei dem Durchgang durch den heißen Abzugskanal oder Vorwärmeraum vorgewärmt worden ist, in ä4.s Bad fällt, untersinkt und während des Heruntersinkens schmilzt.
  • In den Abbildungen sind drei Reihen von Blöcken nebeneinander auf der Laufbahn dargestellt.
  • Bei den gewöhnlichen Abmessungen der Kupferkathoden würde dies eine Gesamtbreite voll 2,75m ausmachen, und um eine solche Reihe mit einem Kolbenhub ins Bad fallen zu lassen, muß der wirksame Kolbenhub etwa 6oo mm betragen.
  • In der Abb. i sind drei Kolben dargestellt, die man jedoch auch zusammenarbeiten lassen oder durch einen Kolben ersetzen kann.
  • Die Durchsetzgeschwindigkeit, mit welcher die Blöcke auf dem Vorwärmeraum vorwärts bewegt und in das Bad gestoßen werden, hängt von der Temperatur der verfügbaren Menge der Abgase und von der Größe der Blöcke ab. Sie sollte möglichst so sein, daß die Blöcke, wenn sie das Bad erreichen, noch nicht so heiß, sind, daß sie Schwefel aus den Verbrennungsgasen aufnehmen können, andererseits dieser Temperatur aber doch so nahe kommen, als dies praktisch möglich ist. In der Praxis versteht man darunter, daß sie so weit vorgewärmt werden, daß ihre Temperatur ,gerade unterhalb des Schmelzpunktes liegt.
  • Die Tiefe des Bades bei 33, wo die Blöcke in den Schmelzherd kommen, ist genügend groß, daß sie unter die Badoberfläche sinken, ehe sie schmelzen. Die verfügbare Wärme des Ofens muß genügen, um die jedesmalige Beschickung vollständig zu schmelzen, ehe die nächste Beschickung mit dem nächsten Kolbenhub in das Bad fällt. Die Temperatur des geschmolzenen Metalls in diesem Teil des Bades liegt in der Nähe, sogar etwas oberhalb der Schmelztemperatur, um stets die Schmelzwärme liefern zu können.
  • Wie aus Abb.2 zu ersehen ist, ist der Boden des Schmelzherdes am besten so geneigt, daß er an der Vorderseite des Ofens flach wird. Das geschmolzene Metall wird ständig ,aus einem geeigneten Abstich 34 an der Vorderseite des Ofens abgestochen. Es ist zweckmäßig, das Metall etwas über den Schmelzpunkt hinaus zu überhitzen, wenn es abgestochen wird; die geringere Badtiefe an der Abstichseite ermöglicht eine überhitzung an dieser Stelle, während an der Rückseite des Herdes die Temperatur etwas tiefer und dem Schmelzpunkt näher liegt.
  • Die Schlacke auf der Badoberfläche bildet sich normalerweise aus dem Oxydationsvorgang eines Teiles des Metalls und aus dem mehr oder minder großen Niederschlag von Asche aus dem Brennstoff.
  • Der Ofen arbeitet Tag und Nacht ununterbrochen, und es ist eine Tür 3 5 dargestellt, aus welcher die sich nach und nach ansammelnde Schlacke abgezogen werden kann, sobald dies wünschenswert erscheint.
  • In dem Ofen 16 der Abb. 3 ist das geschmolzene Kupfer mit einer Sauerstoff aufnehmenden Schlackenlage 36 bedeckt. Diese Schlacke ist so gewählt, daß unter normalen Betriebsverhältnissen die -freie Energie des Kupferoxydes in derselben geringer ist als die freie Energie des Kupferoxydes in dem hereinkommenden Kupfer. Das Kupferoxyd geht dann aus dem geschmolzenen Kupfer in die Schlacke über. Über dieser Schlacke liegt eine dicke Lage Kohlenstaub 37, und die Elektroden 38 und 39 stehen mit dieser Schlacke in Berührung. Sie können entweder dazu verwendet werden, das von der Schlacke aufgenommene Kupferoxyd als Kupfer elektrolytisch niederzuschlagen oder den Ofen elektrisch zu beheizen.
  • Im Betrieb werden die Kathodenblöcke mittels der Einsetzvorrichtung 2o langsam durch den heißen Abgaskana124 gedrückt. Sie können in beliebiger Anzahl nebeneinanderliegen, bedecken den ganzen Boden des Abgaskanals und fallen schließlich in das geschmolzene Bad, wobei sie in dem Abgaskanal bis auf eine Temperatur vorgewärmt wurden, welche vorzugsweise gerade unterhalb der beginnenden Schmelztemperatur liegt. Wenn die Blöcke in das geschmolzene Bad fallen, sinken sie sofort unter die Oberfläche des geschmolzenen Kupfers, und die Schlackenlage auf dem Kupferbad und die etwas oxydierende Atmosphäre oberhalb der Schlacke schützen das Bad hinreichend vor Schwefelaufnahme.
  • Das Einfallen der Blöcke in das Bad vermeidet Wärmeableitung aus dem Bad in die Blockreihe auf dem Vorwärmeraum und die damit verbundene Abkühlung des Bades. Normalerweise wird das Erzeugnis einen so geringen Schwefelgehalt aufweisen, daß dieser vernachlässigt werden kann; sollte aber ein hinderlicher Schwefelgehalt vorhanden sein, so muß er durch Gebläse entfernt werden.
  • Das Kupferoxyd enthaltene Erzeugnis fließt in ununterbrochenem Abfluß durch den Abguß 34 in den ersten Desoxydationsofen.
  • Beim Verlassen des Schmelzofens und beim Eintritt in den Desoxydationsofen ist das Metall vorzugsweise überhitzt, um die Notwendigkeit einer weiteren Beheizung des Desoxydationsofens zu vermeiden.
  • Es wird bemerkt, daß die verwendete Schlacke so beschaffen sein muß, daß das 11 ihr enthaltene Kupferoxyd einen verhältnismäßig geringeren Teil freier Energie besitzt, als das Kupferoxyd in dem Kupferbad haben kann.
  • Das Kupferoxyd aus dem geschmolzenen Kupfer geht in die obenauf schwimmende Schlacke. Diese obenauf schwimmende Schlacke wird für die Aufnahme von Kupferoxyd entweder chemisch durch Kohlenstoff oder Kohlenwasserstoff oder elektrolytisch oder beides wirksam erhalten.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Einschmelzen von reinem metallischen Kupfer in Flammöfen im kontinuierlichen Betriebe, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfer durch langsames Einschieben durch einen geneigten Abzugskanal für die Flammofengase in den Herdraum tmter Vermeidung der Schmelzung vorgewärmt und vom Ende des Kanals in das mit einer Schutzschlacke bedeckte Kupferbad einfallen gelassen wird, wobei das Metallbad an der Einfallstelle so tief gehalten wird, daß das eingeführte Kupfer in demselben untersinkt.
  2. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferblöcke durch den Abzugskanal auf Schienen liegend durchgeführt werden, so da.ß sie von allen Seiten von den Abgasen des Herdraumes! bestrichen werden.
  3. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupferbad mit einer Schlackenschicht bedeckt wird, die durch eine darüberlagernde Lage Kohlenstaub oder ein anderes Sauerstoff aufnehmendes Mittel zur Aufnahme von Sauerstoffverunreinigungen geeignet ist.
DEA58396D 1929-06-07 1929-07-09 Einschmelzen von reinem metallischen Kupfer in ununterbrochen arbeitenden Kupferschmelzoefen Expired DE521569C (de)

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