DE648244C - Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus Kupfer mit Ausnahme von Sauerstoff - Google Patents

Description

• Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus Kupfer ' mit-Ausnahme von Sauerstoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus Kupfer mit Ausnahme von Sauerstoff durch Behandlung des geschmolzenen Kupfers mit einer schmelzflüssigen Schlacke, die so zusammengesetzt ist, daß sie mit den Verunreinigungen des Kupfers Verbindungen bildet, welche in die ,Schlacke übergehen.
• Das hüttenmännisch gewonnene Kupfer enthält im allgemeinen zahlreiche Verunreinigungen, insbesondere Schwefel, Phosphor, Eisen, Mangan, Nickel, Kobalt, Blei, Zinn, Antimon, Arsen und Wismut, die wenigstens zum größten Teil nicht nur dann entfernt werden müssen, wenn cias Kupfer direkt verarbeitet werden soll, sondern auch dann, wenn es einer elektrolytischen Raffination unterworfen werden soll, da. die Ausbeute und die Unkosten für die Elektrolyse von der Menge der zu entfernenden Verunreinigungen abhängig sind. Zu diesem Zweck wird im allgemeinen eine oxydierende Affinierung in großen öfen durchgeführt oder versucht, die verschiedenen Verunreinigungen durch Oxydation mit Hilfe von lange dauernden, kostspieligen und Wärmezufuhr erfordernden Verfahren zu entfernen.
• Um .die beim Arbeiten im Flammofen erforderliche Raffinationsdauer herabzusetzen, ist schon vorgeschlagen worden, das zu raffinierende Kupfer im dünnen Strahl durch eine in einem @elektrisch beheizten Ofen befindliche kupferoxydhaltige Schlacke hindurchzugießen. Bei diesem Verfahren soll eine Filtrierung des Kupfers durch die Schlacke hindurch erzielt werden, um eine möglichst große Berührungsfläche zwischen Kupfer und Schlacke urid damit gute Reinigungswirkung zu erzielen. Da selbst bei tiefen Schlackenbädern bei nur einmaligem Durchfließen des Roh. metalls durch die Schlacke .eine völlige Reinigung nicht zu erzielen ist, soll nach diesem Verfahren der Vorgang, unter Umständen mehrmals, wiederholt werden. Die Raffinatlon des Kupfers soll nach diesem Verfahren in etwa 2 Minuten beendet sein, wenn Einsatzmengen von etwa i o kg verwendet werden. Für Einsatzmengen, wie. sie in der Praxis in Frage kommen, das sind solche von etwa io bis 1q. t, würden sich daraus Behandlungszeiten von mehreren Tagen errechnen, woraus ohne weiteres folgt, daß dieses Verfahren nur für den laboratoriumsmäßigen Betrieb und nicht für industrielle Chargen geeignet ist. Wollte man nach diesem Verfahren mit größeren Kupfermengen .arbeiten, so würde man zu einer sehr langen Aufenthaltsdauer der Schlacke in dem elektrisch beheizten Ofen gelangen. In diesem Fall kann die Zusammensetzung der Schlacke nur schwierig konstant gehalten werden, da das Ofenfutter auf dieselbe einwirkt. Außerdem muß die Schlacke in ihrer Zusammensetzung dem Ofenfutter angepaßt werden. Andererseits ist es in vielen Fällen erwünscht, saure Schlacken zu verwenden, um bestimmte Verunreinigungen, wie beispielsweise Eisen, rd entfernen, während zur Entfernung anderer; Verunreinigungen, wie Phosphor und Arsen; basische Schlacken verwendet werden müssen. Offensichtlich ist es nicht möglich, diese beiden Behandlungen in dem gleichen Ofen durchzuführen.
• Im Gegensatz zu den schon bekannten Verfahren ermöglicht das Verfahren nach der Erfindung die Raffinierung industrieller Chargen von etwa io bis 14 t oder mehr in einer außerordentlich kurzen Zeit von etwa i Minute, und zwar ohne daß eine Wärmezufuhr von außen erfolgt. Die Erfindung besteht darin, daß das geschmolzene Kupfer mit einer dünnflüssigen Schlacke durch heftiges Aufgießen auf dieselbe derart intensiv und innig vermischt wird, daß die Entfernung der Verunreinigungen schlagartig erfolgt. Diese Wirkung kann erreicht werden, indem das Kupfer in dickem Strahl auf die sich am Boden einer Pfanne befindende Schlacke mit Schwung eingegossen wird, wobei die Fallhöhe entsprechend gewählt wird. Dabei entsteht kurzfristig während des Eingießens der Kupferschmelze in das Schlackenbad eine emulsionsartige Mischung von Kupfer und Schlacke, die sich sofort nach dem Gießen wieder unter Schichtenbildung auflöst. Durch diese innige Durchwirbelung wird eine so weitgehende Zerteilung sowohl der Schlacke wie auch des Kupfers erzielt, daß die zur Entfernung der Verunreinigungen erforderliche Oxydation durch das Kupferoxyd der Schlacke augenblicklich vor sich geht. Die gebildeten Sauerstoffverbindungen der Verunreinigungen, die im Kupfer unlöslich oder schwer löslich sind, werden dabei in statu nascendi von der Schlacke extrahiert,,von deren Bestandteilen sie gegebenenfalls chemisch gebunden werden. Sofort nach der Schichtenbildung ist die Reinigung beendet, und das Kupfer kaim gegossen werden.
• Infolge der innigen Berührung zwischen Kupfer und Schlacke wird nicht nur eine weitgehende Entfernung der Verunreinigungen erzielt, sondern die Ergebnisse sind auch äußerst gleichmäßig.
• Wie bereits oben ausgeführt wurde, muß die Zusammensetzung der Schlacke so gewählt werden, daß dieselbe sehr dünnflüssig ist. Um die Verunreinigungen aus dem Kupfer entfernen zu können, muß die Schlacke Stoffe enthalten, welche mit den zu entfernenden Verunreinigungen in Reaktion treten und die Überführung der so gebildeten Verbindungen in die Schlacke bewirken. Die Schlacke kann an sich alle oxydierenden Elemente enthalten, ,welche dieser Bedingung genügen, doch ist es zweckmäßig, einen gewissen Gehalt an Kupferoxyd in der Schlacke vorzusehen, so däß das Kupfer dieses Oxyds in das Metall @izbergeht, was vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen vorteilhaft ist. Die Schlacke wird daher mit Vorteil aus geröstetem Kupfererz unter Zuschlag von Flußmitteln, wie Kalk, Flußspat, Alkalisalzen, hergestellt. Sie ist basisch oder sauer, je nach der Art der Verunreinigungen, die mit ihrer Hilfe aus dem Kupfer entfernt werden sollen. Zur Entfernung der Verunreinigungen, deren Sauerstoffverbindungen, wie die von Fe, Ni, Co, Züi und Pb, basischen Charakter haben, wird mit Vorteil eine saure, insbesondere kieselsaure Schlacke verwendet. Zur Entfernung der Verunreinigungen, deren Sauerstoffverbindungen, wie die von S, P, Sn, Sb und As, sauren Charakter haben, wird mit Vorteil eine basische Schlacke verwendet. Durch die basische Schlacke werden auch Sauerstoffverbindungen von Eisen, Mangan, Nickel, Kobalt, Zink und Blei aus dem Kupfer entfernt, aber in kleinerer Menge als durch saure Schlacke. Wenn beide Gruppen von Verunreinigungen entfernt werden sollen, empfiehlt es sich, aufeinanderfolgend mit bäsischer und saurer Schlacke oder umgekehrt zu arbeiten. Die kurze Behandlungsdauer beim Arbeiten gemäß der Erfindung ermöglicht es, das neue Verfahren ohne Rücksicht auf die Art des Futters der verwendeten Vorrichtung durchzuführen, weil dieses infolge der Kürze der Berührung mit der Schlacke kaum angegriffen wird und daher auch die Zusammensetzung der Schlacke nicht beeinfiußt. Die Herstellung und Aufbewahrung der Schlacken für das Verfahren gemäß der Erfindung erfolgt mit Vorteil in einem Wassermantelofen.
• Als Ausführungsbeispiel für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sei folgender Versuch angegeben: Es wurden to t Schwarzkupfer aus einer Höhe von 3,6 m in eine Gießpfanne gegossen, die 3 t der Schlacke enthielt. Die Dauer des Einffi u eßens betrug dabei 2o Sekunden.
• Die Raffinierung von Rohkupfer durch Be. handlung mit kupferoxydhaltigen basischen oder sauren Schlacken ist an sich bekannt. Dabei wird aber, selbst wenn mit einem elektrischen Induktionsofen gearbeitet wird, keine innige Durchwirbelung von Kupfer und Schlacke erzielt, durch welche die Verunreinigungen augenblicklich und ohne Wärmezufuhr aus dem Kupfer entfernt werden. Die bekannten Verfahren erfordern gewöhnlich Stunden. und stets Wärmezufuhr.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus Kupfer mit Ausnahme von Sauerstoff durch Behandlung des geschmolzenen Kupfers mit einer schmelzflüssigen, kupferoxydhaltigen Schlacke, dadurch gekennzeichnet, daß man durch heftiges Aufgießen des Rohkupfers auf die am Boden einer Pfanne befindliche Schlacke das geschmolzene Kupfer mit einer dünnflüssigen Schlacke derart innig vermischt, daß die Entfernung der Verunreinigungen schlagartig erfolgt.