EP0008468A1 - Raffinationsofen für NE-Metalle - Google Patents

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EP0008468A1
EP0008468A1 EP79200375A EP79200375A EP0008468A1 EP 0008468 A1 EP0008468 A1 EP 0008468A1 EP 79200375 A EP79200375 A EP 79200375A EP 79200375 A EP79200375 A EP 79200375A EP 0008468 A1 EP0008468 A1 EP 0008468A1
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refining
oxidation
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22B15/0026—Pyrometallurgy
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/02—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined of multiple-chamber or multiple-drum type

Definitions

  • the invention relates to a rotatable refining furnace for non-ferrous metals with an entry device for liquid metal, an adjacent oxidation chamber with a slag removal device arranged on the furnace jacket, a siphon formed by a partition wall and a reduction chamber communicating with the oxidation chamber with a metal engraving.
  • the two processes can be carried out sequentially in one device, which leads to discontinuous metal production, or in two separate devices in a batch or continuous manner.
  • a rotatable drum furnace which is charged with liquid copper and has an oxidation space, a detoxification space, a reduction space and a siphon formed by a vertical partition for separating the oxidation space and the reduction space.
  • the slag is removed via a slag hole in the furnace jacket; the refined copper is discharged into a separate movable collecting container via a pouring spout arranged on the front side (DE-PS 810 432).
  • a disadvantage of the process outlined above is that continuous operation is not possible since the collecting container has to be separated after it has been filled for the process in the casting installation and during this time the copper removal from or the inflow of metallic copper into the refining device has to be interrupted .
  • Another disadvantage is that with the obviously intended use of small units, a constant copper quality cannot be achieved over long periods of time.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages associated with the construction of the known refining furnaces, in particular those mentioned above, and to provide a refining furnace which - with little construction effort - is simple to operate, permits continuous refining and the production of a practically constant copper quality.
  • the refining furnace mentioned at the outset is designed in accordance with the invention in such a way that that the metal engraving 7 is arranged on the furnace jacket on the side of the slag removal device 5, but lying deeper.
  • the arrangement of the slag extraction device and the metal engraving on the same side of the furnace jacket and the rotatable design of the refining furnace make it possible to carry out oxidation and reduction treatment with a largely arbitrary filling level, so that the refining furnace also acts as a collecting container or has a considerable buffer capacity on metal inlet and tapping. For example, by rotating the refining furnace in the sense that the slag extraction device and the metal engraving reach a higher level, metal can be taken up for the reduction and oxidation treatment if less metal than the feed or no metal is to be released.
  • the refining furnace according to the invention is in a range from approx. 30% to. 100% of the highest possible degree of filling operational.
  • the operation of the refining furnace according to the invention with regard to oxidation and reduction treatment is carried out in a manner known per se.
  • Air, oxygen-enriched air or technically pure oxygen can be used for oxidation, and the known polar agents, such as powdery and liquid reducing agents, carbon monoxide, reformed or non-reformed hydrocarbons can be used.
  • the reactants can be introduced via nozzles, optionally arranged as rows of nozzles, or lances, which can be water-cooled, for example.
  • the metal engraving has a drain box which is attached to the furnace jacket and runs practically perpendicular to the furnace axis and can be closed with a stopper.
  • the amount of copper flowing out can be regulated very precisely by operating the stopper as a valve.
  • a further advantageous embodiment of the invention consists in providing a tilting device which moves the refining furnace about the furnace axis in the vertical direction. This in particular provides the possibility of optimally adapting the levels of the slag removal device and metal engraving and thus the slag layer thickness to the respective operating conditions.
  • At least one burner on the end face opposite the inlet for the liquid metal, as a result of which not only the required temperature in the refining furnace but also the oxidizing or reducing the furnace atmosphere can be adjusted by changing the fuel-air ratio.
  • the embodiment of the invention according to which the feed device for the liquid metal is guided through the exhaust gas opening of the refining furnace arranged centrally on the end face, is associated in particular with the advantage that the furnace exhaust gases give off part of their sensible heat to the incoming metal and thereby extensive use Experienced.
  • the refining furnace according to the invention is suitable for the treatment of all of the non-ferrous metals which first require an oxidation treatment and then a reduction treatment.
  • An important application is in the refining of copper.
  • FIG. 1 has an oxidation space 2 and a reduction space 3, which are communicatively connected by a partition 4 forming a siphon.
  • the slag removal device is designated by 5. It has a slag dam 6.
  • Figure 7 illustrates the metal engraving, which is provided with a drain box 8 and stopper 18. The metal feed takes place via entry device 9, which is guided through the exhaust duct 10. With 11 a burner is designated.
  • the rotary movement of the refining furnace 1 is effected via rollers 12 which are guided on races 13.
  • 14 represents a nozzle for supplying oxidizing gases
  • 15 represents a nozzle for supplying the reducing gases.
  • the metal engraving 7, the drain box 8 with stopper 18, the nozzle 15 for introducing the reducing gases, the gas extraction device 10, the rollers 12 and a race 13 are shown.
  • the refining furnace 1 is shown schematically with the tilting device 16 moving the furnace axis in the vertical direction. With 17 a closable opening for opening and closing the stitch 7 is designated.
  • the refining furnace 1 used in the example has a total length of 9.50 m and a clear diameter of 3.50 m.
  • the length of the oxidation space 2 is 6.50 m, that of the reduction space 3.00 m.
  • the maximum degree of filling of the refining furnace 1 is 250 t, due to the flue gas duct 10 arranged centrally on the front side.
  • the increasing copper content is taken into account by a corresponding rotary movement of the refining furnace 1.
  • slag is removed continuously or at short intervals via the slag removal device 5 by overflow over the slag dam 6 in quantities of 1000 kg / h.
  • the casting process is stopped for 4 hours with a filling of 130 t, as a result of which the amount of copper in the refining furnace rises again to 250 t.
  • the gas quantities supplied to the oxidation space 2 and the reduction space 3 can be kept constant within the entire test campaign described.

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Abstract

Bei einem drehbaren Raffinationsofen für NE-Metalle, insbesondere Kupfer, ist eine Eintragsvorrichtung (9) für flüssiges Metall, ein angrenzender Oxidationsraum (2), der am Ofenmantel eine Schlackenabzugsöffnung (5) aufweist, und ein Reduktionsraum (3), der über eine siphonartige Trennwand (4) mit dem Oxidationsraum (2) verbunden ist, vorgesehen.
Damit die Oxidations- und Reduktionsbehandlung bei weitgehend beliebigem Füllungsgrad möglich ist und zudem der Raffinationsofen im Hinblick auf Metallzulauf und Metallabstich eine erhebliche Pufferkapazität besitzt, ist der Metallstich (7) am Ofenmantel an der Seite der Schlackenabzugsöffnung (5), jedoch tieferliegend, angebracht.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen drehbaren Raffinationsofen für NE-Metalle mit einer Eintragsvorrichtung für flüssiges Metall, einem angrenzenden Oxidationsraum mit am Ofenmantel angeordneter Schlackenabzugsvorrichtung, einem durch eine Trennwand gebildeten Siphon und einem dadurch mit dem Oxidationsraum kommunizierend verbundenen Reduktionsraum mit Metallstich.
  • Es ist üblich, aus schmelzflüssigem Metall Verunreinigungen durch Feuerraffination zu entfernen, indem zu ihrer Verflüchtigung oder ihrer Verschlackung zunächst oxidiert, insbesondere mit Luft oder Sauerstoff, und anschließend zwecks Reduktion des bei der Oxidation gebildeten und im Metall gelösten Metalloxids mittels Polstämmen, pulverförmigen oder flüssigen Reduktionsmitteln oder reduzierenden Gasen reduziert wird.
  • Die beiden Prozesse können nacheinander in einer Vorrichtung, was zu einer diskontinuierlichen Metallproduktion führt, oder in zwei getrennten Vorrichtungen auf diskontinuierliche oder kontinuierliche Weise durchgeführt werden.
  • Für die Raffination von Kupfer ist es bekannt, einen drehbaren Trommelofen einzusetzen, der mit flüssigem Kupfer beschickt wird und einen Oxidationsraum, einen Entschlackungsraum, einen Reduktionsraum sowie einen von einer vertikalen Trennwand gebildeten Siphon zur Trennung von Oxidationsraum und Reduktionsraum aufweist. Die Entnahme der Schlacke erfolgt über ein am Ofenmantel angebrachtes Schlackenloch; das raffinierte Kupfer wird über eine an der Stirnseite angeordnete Gießschnauze in einen separaten verfahrbaren Sammelbehälter ausgetragen (DE-PS 810 432).
  • Nachteilig bei dem vorstehend skizzierten Verfahren ist, daß eine kontinuierliche Betriebsführung nicht möglich ist, da der Sammelbehälter nach seiner Füllung zum Verfahren in die Gießanlage abgetrennt werden muß und in dieser Zeit die Kupferentnahme aus der bzw. der Zufluß metallischen Kupfers in die Raffinationsvorrichtung unterbrochen werden muß. Nachteilig ist weiterhin, daß bei dem offensichtlich vorgesehenen Einsatz kleiner Aggregate eine über längere Zeiträume gleichbleibende Kupferqualität nicht erreichbar ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die mit der Konstruktion der bekannten, insbesondere vorgenannten Raffinationsöfen verbundenen Nachteile zu beseitigen und einen Raffinationsofen bereitzustellen, der- bei geringem konstruktiven Aufwand - einfach im Betrieb ist, eine kontinuierliche Raffination und die Gewinnung einer praktisch konstanten Kupferqualität gestattet.
  • Die Aufgabe wird gelöst, indem der eingangs genannte Raffinationsofen entsprechend der Erfindung derart ausstaltet wird, daß der Metallstich 7 am Ofenmantel auf der Seite der Schlackenabzugsvorrichtung 5, jedoch tiefer liegend, angeordnet ist.
  • Durch die Anordnung von Schlackenabzugsvorrichtung und Metallstich an der gleichen Seite des Ofenmantels und die drehbare Ausgestaltung des Raffinationsofens ist die Möglichkeit gegeben, Oxidations- und Reduktionsbehandlung bei weitgehend beliebigem Füllungsgrad vorzunehmen, so daß der Raffinationsofen gleichzeitig auch als Sammelbehälter wirkt bzw. eine erhebliche Pufferkapazität im Hinblick auf Metällzulauf und Metallabstich besitzt. So kann beispielsweise durch eine Drehbewegung des Raffinationsofens in dem Sinn, daß Schlakkenabzugsvorrichtung und Metallstich auf höheres Niveau gelangen, Metall zur Reduktions- und Oxidationsbehandlung aufgenommen werden, wenn weniger Metall, als dem Zulauf entspricht, oder gar kein Metall abgegeben werden soll. Andererseits ist eine Betriebsweise des Raffinationsofens, bei der mehr raffiniertes Metall, als dem Zulauf entspricht, abgegeben werden soll oder aber eine Metallabgabe bei vorübergehend unterbrochenem Metallzulauf erwünscht ist, durch eine bloße Drehbewegung im entgegengesetzten Sinn möglich. Der erfindungsgemäße Raffinationsofen ist in einem Bereich von ca. 30 % bis. 100 % des höchst möglichen Füllungsgrades betriebsfähig.
  • Ein weiterer erheblicher Vorteil besteht darin, daß bei Inbetriebnahme der Vorrichtung der Raffinationsprozeß bereits bei geringem Füllungsgrad, also nach einer vergleichsweise geringen Wartezeit, begonnen werden kann.
  • Der Betrieb des erfindungsgemäßen Raffinationsofens hinsichtlich Oxidations- und Reduktionsbehandlung erfolgt in an sich bekannter Weise. Zur Oxidation können Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder technisch reiner Sauerstoff, zur Reduktion die bekannten Polmittel, wie pulverförmige und flüssige Reduktionsmittel, Kohlenmonoxid, reformierte oder nicht reformierte Kohlenwasserstoffe, eingesetzt werden. Der Eintrag der Reaktanten kann über Düsen, gegebenenfalls als Düsenreihen angeordnet, oder Lanzen, die beispielsweise wassergekühlt sein können, erfolgen.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gegeben, daß der Metallstich einen an den Ofenmantel angebauten, praktisch senkrecht zur Ofenachse verlaufenden, mit einen Stopper verschließbaren Ablaufkasten aufweist. Durch die Betätigung des Stoppers als Ventil läßt sich die ausfließende Kupfermenge sehr genau regulieren.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, eine den Raffinationsofen um die Ofenachse in vertikaler Richtung bewegende Kippvorrichtung vorzusehen. Hierdurch ist insbesondere die Möglichkeit gegeben, die Niveaus von Schlackenabzugsvorrichtung und Metallstich und damit die Schlackenschichtdicke in optimaler Weise den jeweiligen Betriebsverhältnissen anzupassen.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, an der der Eintrittsöffnung für das flüssige Metall gegenüberliegenden Stirnseite mindestens einen Brenner anzuordnen, wodurch sich nicht nur die erforderliche Temperatur im Raffinationsofen, sondern auch durch eine Veränderung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses die Ofenatmosphäre oxidierend oder reduzierend einstellen läßt.
  • Die Ausgestaltung der Erfindung, wonach die Eintragsvorrichtung für das flüssige Metall durch die zentral an der Stirnseite angeordnete Abgasöffnung des Raffinationsofens geführt ist, ist insbesondere mit dem Vorteil verbunden, daß die Ofenabgase einen Teil ihrer fühlbaren Wärme an das einlaufende Metall abgeben und hierdurch eine weitgehende Ausnutzung erfahren.
  • Der erfindungsgemäße Raffinationsofen ist für die Behandlung all der NE-Metalle geeignet, die zunächst eine Oxidations-und anschließend eine Reduktionsbehandlung benötigen. Ein bedeutender Anwendungsfall liegt bei der Raffination von Kupfer vor.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren und des Ausführungsbeispiels beispielsweise und näher erläutert.
  • Es veranschaulichen jeweils in schematischer Darstellung
    • Fig. 1 die Seitenansicht des Raffinationsofens;
    • Fig. 2 einen Schnitt durch den Raffinationsofen.
  • Der Raffinationsofen 1 gemäß Fig. 1 besitzt einen Oxidationsraum 2 und einen Reduktionsraum 3, die durch eine einen Siphon bildende Trennwand 4 kommunizierend verbunden sind. Die Schlackenabzugsvorrichtung ist mit 5 bezeichnet. Sie besitzt einen Schlackendamm 6. 7 veranschaulicht den Metallstich, der mit einem Ablaufkasten 8 und Stopper 18 versehen ist. Der Metallzulauf erfolgt über Eintragungsvorrichtung 9, die durch den Abgaskanal 10 geführt ist. Mit 11 ist ein Brenner bezeichnet. Die Drehbewegung des Raffinationsofens 1 wird über Rollen 12, die auf Laufringen 13 geführt sind, bewirkt. 14 stellt eine Düse zur Zuführung von oxidierenden Gasen, 15 eine solche zur Zuführung der reduzierenden Gase dar.
  • In der Darstellung gemäß Fig. 2 sind der Metallstich 7, der Ablaufkasten 8 mit Stopper 18, die Düse 15 zur Einführung der reduzierenden Gase, die Gasabzugsvorrichtung 10, die Rollen 12 und ein Laufring 13 wiedergegeben. Insbesondere ist die den Raffinationsofen 1 mit der die Ofenachse in vertikaler Richtung bewegende Kippvorrichtung 16 schematisch dargestellt. Mit 17 ist eine verschließbare Öffnung zum Öffnen und Schließen des Stiches 7 bezeichnet.
    • Ausführungsbeispiel
  • Der im Beispiel eingesetzte Raffinationsofen 1 besitzt eine Gesamtlänge von 9,50 m und einen lichten Durchmesser von 3,50 m. Die Länge des Oxidationsraumes 2 ist 6,50 m, die des Reduktionsraumes 3,00 m. Der maximale Füllungsgrad des Raffinationsofens 1 beträgt 250 t, bedingt durch den zentral an der Stirnseite angeordneten Abgaskanal 10.
  • Bei Inbetriebnahme des mit dem Brenner 11 vorgeheizten Raffinationsofens 1 laufen über die Eintragsvorrichtung 9 30 t/h in einem Schachtofen erschmolzenes Kupfer zu. Bei einer Füllung von 80 t kann mit entsprechend tief gedrehter Schlackenabzugsvorrichtung 5 mit der Oxidationsbehandlung begonnen werden. Es werd -n hierzu 200 Nm3/h Luft über die Düse 14 eingetragen. Das Kupfer fließt durch eine in der Trennwand 4 angebrachte Öffnung in den Reduktionsraum 3, in dem ebenfalls nach vergleichsweise kurzer Zeit mit dem Reduktionsprozeß begonnen werden kann. Hierzu werden über die Düse 15 600 Nm3/h Methan zugeführt.
  • Dem zunehmenden Kupferinhalt wird durch eine entsprechende Drehbewegung des Raffinationsofens 1 Rechnung getragen. Gleichzeitig wird über die Schlackenabzugsvorrichtung 5 durch Überlauf über den Schlackendamm 6 ständig bzw. in kurzen Intervallen Schlacke in Mengen von 1000 kg/h entnommen.
  • Nachdem der Raffinationsofen 1 mit 250 t Kupfer gefüllt ist, wird mit dem Gießen von Anoden begonnen. Hierzu wird der Stich 7 geöffnet und der Stopper 18 des Ablaufkastens 8 gezogen. Die Gießleistung beträgt 50 t/h und ist mithin höher als der Kupferzulauf. Die Kupferabnahme wird durch entsprechende Drehung des Raffinationsofens 1 derart, daß über die Schlackenabzugsvorrichtung 5 weiterhin ständig bzw. in kurzen Intervallen Schlacke entnommen werden kann, berücksichtigt.
  • Nach 6 Stunden wird der Gießvorgang bei einer Füllung von 130 t für 4 Stunden eingestellt, wodurch die Kupfermenge im Raffinationsofen wieder auf 250 t ansteigt.
  • Infolge eines konstanten Kupferzulaufs mit praktisch gleicher Beschaffenheit können innerhalb der gesamten beschriebenen Versuchskampagne die dem Oxidationsraum 2 und dem Reduktionsraum 3 zugeführten Gasmengen konstantgehalten werden.

Claims (5)

1. Drehbarer Raffinationsofen für NE-Metalle mit einer Eintragsvorrichtung für flüssiges Metall, einem angrenzenden Oxidationsraum mit am Ofenmantel angeordneter Schlackenabzugsöffnung, einem durch eine Trennwand gebildeten Siphon und einem dadurch mit dem Oxidationsraum kommunizierend verbundenen Reduktionsraum mit Metallstich, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstich (7) am Ofenmantel auf der Seite der Schlackenabzugsöffnung (5), jedoch tiefer liegend, angeordnet ist.
2. Raffinationsofen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete daß der Metallstich (7) einen an den Ofenmantel angebauten, praktisch senkrecht zur Ofenachse verlaufenden, mit einem Stopper (18) verschließbaren Ablaufkasten (8) aufweist.
3. Raffinationsofen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raffinationsofen (1) eine die Ofenachse in vertikaler Richtung bewegende Kippvorrichtung (16) aufweist.
4. Raffinationsofen gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Eintragsöffnung für das flüssige Metall gegenüberliegenden Stirnseite mindestens ein Brenner (11) angeordnet ist.
5. Raffinationsofen gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintragsvorrichtung (9) für das flüssige Metall durch die zentral an der Stirnseite angeordnete Abgasöffnung des Raffinationsofens (1) geführt ist.
EP79200375A 1978-08-25 1979-07-09 Raffinationsofen für NE-Metalle Expired EP0008468B1 (de)

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