EP0992597A1 - Verfahren zum Polen von Kupfer mit Wasserstoff und Stickstoff - Google Patents

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EP0992597A1
EP0992597A1 EP99119000A EP99119000A EP0992597A1 EP 0992597 A1 EP0992597 A1 EP 0992597A1 EP 99119000 A EP99119000 A EP 99119000A EP 99119000 A EP99119000 A EP 99119000A EP 0992597 A1 EP0992597 A1 EP 0992597A1
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melt
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copper
deoxidizing
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Frank Steffner
Hans-Joachim Dauterstedt
Michael Albrecht
Eberhard Wernicke
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Linde GmbH
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B15/00—Obtaining copper
    • C22B15/0026—Pyrometallurgy
    • C22B15/0028—Smelting or converting
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/05—Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ

Definitions

  • the invention relates to a process for polishing (deoxidizing) copper in molten liquid State in which a gaseous deoxidizer is passed into the melt becomes.
  • the last process step before casting is a reduction in the molten copper bath.
  • the technical term for this process stage is Poland.
  • the reducing agent used (various feedstocks) primarily has the task of reducing the oxygen content to a certain final size and expelling sulfur dioxide in the copper bath.
  • the technology currently used provides for the use of hardwood trunks that are pressed into the liquid copper bath using a crane. The very intensive reactions of the wood with the melt that occur bring about a reduction in the oxygen component and - if present - the sulfur dioxide component. It is always of the utmost importance that the most important, harmful additives have been slagged before the reduction process begins and that the surface of the bath has been removed cleanly.
  • the metal oxides in the slag which float on the copper bath are reduced to metals, appear as metal impurities in the anode copper and sometimes interfere with further processing by wet metallurgy.
  • approx. 7- 8 fm trunks with bound indoor crane and crane driver are required.
  • the process is discontinuous because new logs have to be made available after the imported wood has burned down.
  • the part of the wood that is not immersed in the copper bath burns outside the melt or the flame furnace and further reduces the overall efficiency to a total of approx. 35%.
  • As a result of the length dimension of the pole rods it is also impossible to completely avoid that exhaust gases are emitted into the furnace hall.
  • the high level of heat at the work gate puts a great strain on the employees working there (crane operators, 1st and 2nd refiners).
  • Polishing with CH 4 in anode operation was and is problematic because a very important requirement, the high starting temperature of the oxidized anode copper, can only be achieved with great effort.
  • natural gas poling could often be introduced at least as a partial process, particularly in the remelting work for the production of wire bars. Because the leading material was of cathode quality, the temperatures of approx. 1,250 ° C were reached even without major energy losses, which then allowed natural gas poling with two lances economically.
  • the technological conditions provided, with an oxygen content of approximately 800-1,000 ppm, to continue the pole process with logs until the end, because the O 2 removal at these contents is quick and the sampling and O 2 determinations did not cumulate .
  • the reducing agent in the examples mentioned cannot react directly with the oxygen in the copper, it must first be broken down into reactive constituents (CO / H 2 ), which, however, can only be achieved by supplying energy. Therefore, the considerations were made to use a gas as a reducing agent, which is already a reducing agent and supplies the process with energy through its "combustion". The use of hydrogen for this purpose has therefore already been proposed.
  • the flame furnace is stationary; the delivery exists made of CM material inside and fireclay outside and this is off in the range the 2nd layer down.
  • the furnace rack is on the front compared to the two permanently installed natural gas / oxygen burners.
  • the exhaust gas leaves the furnace chamber via an underground duct system to the furnace filter and through the work gate via the auxiliary hood filter system.
  • the oven is over two vault openings cold-charged and has a capacity of approx. 155 t total use with an anode output of around 135 - 140 t per batch.
  • Injection device or pole for H 2 addition 3/4 "gas pipe was used as the outer jacket, into which an approx. 3/8" pipe was inserted. Since the gas flow should flow through the inner pipe, both gas pipes were welded to the threaded head piece. The pipe length of the pollanze was 3 m. The lower part was thermally protected from plastic fabric combined with fireclay mortar and soda water glass. A pulpy mixture was produced from both components and pulled evenly, spirally over the outer tube via a spindle with a roller seat for the absorption of the tissue. The lance was covered at the lower end with a length of approx. 1.5 m.
  • the present invention is therefore based on the task, a simple feasible, functional and also effective deoxidation process based on to specify gaseous treatment agents.
  • a hydrogen is used as the deoxidation gas and a gas mixture containing 35 to 90% by volume, preferably nitrogen, Hydrogen is applied.
  • a deoxidation gas is preferably used Hydrogen-nitrogen mixture with 60 to 72 vol% hydrogen is applied.
  • H 2 / N 2 mixture shortened the effective pole time compared to poling with natural gas, and reduced wear on the pollances could be achieved.
  • the H 2 / N 2 mixture acts not only as a reducing agent but also as an energy source due to the exothermic reactions in the copper melt.
  • the flow rate per lance (H 2 / N 2 mixture) is advantageously in the range from 200 to 350 m 3 N / h and lance.
  • the ratio of the amount of hydrogen in m 3 N / batch of theoretical consumption to actual consumption results in utilization rates from 077 to greater than 1 (!). Due to this fact, it is likely that the swirling up of the copper bath in the immersion area of the pollanzes by the flame gases of the natural gas / oxygen furnace will result in a further, noteworthy reduction . In the example cases, an air ratio of ⁇ ⁇ 0 6 was observed for furnace heating. Compared to Tru with natural gas, the use of H 2 / N 2 mixture> 60/40 vol.% And the described atmospheric conditions increases the degree of energy efficiency by a factor of two.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polen (Desoxidieren) von Kupfer in schmelzflüssigem Zustand, bei dem ein gasförmiges Desoxidationsmittel in die Schmelze geleitet wird, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Desoxidationgas ein Wasserstoff und Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, enthaltendes Gasgemisch mit 35 bis 90 Vol-% Wasserstoff angewandt wird. Mit Vorteilen wird als Desoxidationgas ein Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch mit 60 bis 72 Vol-% Wasserstoff angewandt wird und zudem eine desoxidierende Atmosphäre über der Schmelze erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polen (Desoxideren) von Kupfer in schmelzflüssigem Zustand, bei dem ein gasförmiges Desoxidationsmittel in die Schmelze geleitet wird.
Die Anwendung von Wasserstoffgas und Erdgas zur Desoxidation von Kupfer ist - neben der von Holz oder daraus gewonnenen Materialien - bekannt (vgl. DE-PS 34 27 435).
Einleitende Betrachtung zur Reduktion von flüssigem Kupfer
Im Raffinationsprozeß zur Erzeugung von Anodenkupfer erfolgt als letzte Prozeßstufe vor dem Gießen eine Reduktion im schmelzflüssigen Kupferbad. Der Fachausdruck für diese Prozeßstufe ist das Polen. Das eingesetzte Reduktionsmittel (verschiedene Einsatzstoffe) hat dabei vornehmlich die Aufgabe den Sauerstoffgehalt auf ein bestimmtes Endmaß zu senken und im Kupferbad befindliches Schwefeldioxid auszutreiben. Die derzeit angewendete Technologie sieht den Einsatz von Hartholzstämmen vor, die mittels Kran in das flüssige Kupferbad eingedrückt werden. Die dabei stattfindenden sehr intensiven Reaktionen des Holzes mit der Schmelze bewirken eine Senkung der Sauerstoffkomponente und - wenn vorhanden - der Schwefeldioxidkompontene. Es ist immer von größter Wichtigkeit, daß vor Beginn des Reduktionsprozesses die wichtigsten, schädlichen Beimengungen verschlackt worden sind und die Badoberfläche sauber abgezogen ist. Ansonsten werden die in der Schlacke sich befindlichen, auf dem Kufperbad schwimmenden Metalloxide zu Metallen reduziert, treten als Metallverunreinigungen wieder im Anodenkupfer auf und stören teilweise sehr erheblich in der Weiterverarbeitung auf naßmetallurgische Wege. Für den gesamten Reduktionsprozeß von 3-4 Stunden, werden ca. 7- 8 fm Stämme benötigt mit gebundenem Hallenkran und Kranfahrer. Der Prozeß läuft diskontinuierlich ab, weil nach dem Abbrennen des eingeführten Holzes neues Stämme bereitgestellt werden müssen.
Der Teil des Holzes, der nicht in das Kupferbad eintaucht, verbrennt außerhalb der Schmelze bzw. des Flammofens und senkt den Gesamtwirkungsgrad zusätzlich auf insgesamt ca. 35 %. Infolge der Längenabmessung der Polstangen ist ferner nicht völlig zu vermeiden, daß Abgase in die Ofenhalle emittiert werden. Die hohe Wärmeentwicklung am Arbeitstor belastet die dort tätigen Mitarbeiter sehr (Kranfahrer, 1. und 2. Raffinierer).
Einsatz von Wasserstoff zum Polen
Der Polprozeß ist bekanntermaßen schon mit verschiedensten Reduktionsmitteln durchgeführt worden. Neben der ursprünglichen Methode mit Holzstämmen wurde z.B. in den 80-er Jahren Erdöl der Sorte HT-B unter 2 % Schwefel-Gehalt zur Anodenerzeugung verwendet. Fast gleichzeitig wurden Versuche gefahren, mit CH4 die Reduktionsphase zu gestalten.
Das erstgenannte Ölen brachte jedoch große Umweltprobleme mit sich, wenn der anfallende Kohlenstoff im Abgas keine Nachbehandlung und Filterung erfuhr.
Das Polen mit CH4 im Anodenbetrieb war und ist problematisch, weil eine sehr wichtige Voraussetzung, die hohe Starttemperatur des oxidierten Anodenkupfers, nur mit großem Aufwand erreichbar ist.
Jedoch konnte insbesondere bei der Umschmelzarbeit zur Herstellung von Drahtbarren das Erdgaspolen häufig zumindest als Teilprozeß eingeführt werden.
Dadurch, daß das Vorlaufmaterial Kathodenqualität besaß, wurden auch ohne große energetische Verluste die Temperaturen von ca. 1.250°C erreicht, welche dann ein Erdgaspolen mit zwei Lanzen wirtschaftlich zuließen. Die technologische Bedingungen sahen begründet vor, bei einem Sauerstoffgehalt von etwa 800 -1.000 ppm, den Polprozeß mit Holzstämmen bis zum Ende weiterzuführen, weil die O2-Entfernung bei diesen Gehalten schnell vor sich geht und die Probenahme sowie O2-Bestimmungen nicht miteinander kumulierten.
Da in den genannten Bespielen das Reduktionsmittel nicht unmittelbar mit dem Sauerstoff im Kupfer reagieren kann, muß zunächst eine Aufspaltung in reaktionsfähige Bestandteile (CO/H2) erfolgen, die allerdings nur mit Energiezuführung zu erreichen ist. Deshalb gingen die Überlegungen dahin, ein Gas als Reduktionsstoff einzusetzen, welches schon Reduktionsmittel ist und dem Prozeß durch seine "Verbrennung" Energie zuführt. Daher wurde der Einsatz von Wasserstoff für diesen Zweck bereits vorgeschlagen.
Beispiel für Wasserstoff-Polung
Im Flammofen eines Anodenbetriebes einer ehemaligen Kupferhütte wurde eine Wasserstoff-Polung durchgeführt. Der Flammofen ist stationär; die Zustellung besteht aus CM-Material innen sowie aus Schamott außen und diese ist im Herdbereich ab der 2. Schicht nach unten angeordnet. Der Ofenabstich befindet sich stirnseitig gegenüber der beiden festinstallierten Erdgas/Sauerstoffbrenner. Das Abgas verläßt den Ofenraum über ein unterirdisch geführtes Kanalsystem zum Ofenfilter sowie durch das Arbeitstor über das System des Nebenhaubenfilters. Der Ofen wird über zwei Gewölbe-Öffnungen kalt beschickt und besitzt ein Fassungsvermögen von ca. 155 t Gesamteinsatz bei einem Anodenausbringen von etwa 135 - 140 t pro Charge.
Weitere Ofendaten:
Chargenzeit
= 28 - 30 Stunden
Erdgasverbrauch
= 105 m3/t An.
O2-Verbrauch
= 185 m3/t An.
Schlackenabfall
= 10 % v. Vorlf.
Anodenkupfer
= 99,2 % Cu
Kupferbadoberfläche
= ca. 24 - 26 m2
Eindüsvorrichtung bzw. Pollanze für die H2-Zugabe: Es wurde Gasrohr 3/4 " als Außenmantel benutzt in das ein ca. 3/8" Rohr eingeschoben wurde. Da der Gasstrom durch das innere Rohr fließen sollte wurden am Kopfstück mit Gewindeausführung beide Gasrohre verschweißt. Die Rohrlänge der Pollanze betrug 3 m. Der unter Teil erfuhr einen Thermoschutz aus Kunststoff-Gewebe in Verbund mit Schamottmörtel und Natronwasserglas. Aus beiden Komponenten wurde in breiiges Gemisch erzeugt und über eine Spindel mit Rollensitz für die Aufnahme des Gewebes gleichmäßig, spiralenförmig über das Außenrohr gezogen. In einer Länge von ca. 1,5 m wurde die Lanze am unteren Ende damit überzogen.
Die Gesamtausführung einer derartigen Pollanze erfüllte damit folgende Faktoren:
  • Hohe Standzeit durch mechanische Stabilität (Doppelrohr) und Feuerfestschutz durch das Aufbringen der Isolation in Selbstherstellung.
  • Dichte Verbindung durch Verschraubung am Lanzenende mit einem flexiblen Metallschlauch mit Kugelhahn.
  • Gute Ausströmgeschwindigkeit am ´Übergang mit Lanze zu Flüssigkupfer bei einem konstant eingestellten Druck.
  • Einfache Herstellung; unkomplizierte Handhabung beim Wechsel und während des Polprozesses; geringe Fertigungskosten.
Ablauf:
  • Einleitung des Polvorgangs: Vor dem Polvorgang wird das Leitungssystem mit Stickstoff gespült: Spüldauer 2 min.
  • Polvorgang mit Wasserstoff: Polen unter Wasserstoff-Eintrag über die beschriebene, in die Cu-Schmelze eintauchende Pollanze oder auch mehrere Pollanzen.
  • Abschluß-Stickstoff-Spülung.
Die Anwendung von Wasserstoffgas zur Desoxidation ergibt jedoch folgende Nachteile:
  • die Pollanzen unterliegen einem relativ hohen Verschleiß;
  • insbesondere gegen Ende der Desoxidationsprozesses langer Zeitbedarf bis Desoxidationsziel erreicht ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabenstellung zugrunde, ein einfach durchführbares, funktionsfähiges und auch effektives Desoxidationsverfahren auf der Basis gasförmiger Behandlungsmittel anzugeben.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß als Desoxidationgas ein Wasserstoff und Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, enthaltendes Gasgemisch mit 35 bis 90 Vol-% Wasserstoff angewandt wird. Vorzugsweise wird erfindungsgemäß als Desoxidationgas ein Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch mit 60 bis 72 Vol-% Wasserstoff angewandt wird. Weitere Ausgestaltungsvarianten sind den anhängenden Unteransprüchen zu entnehmen.
Überraschenderweis konnte festgestellt werden, daß durch den Einsatz eines H2/N2-Gemisches eine Verkürzung der effektiven Polzeit im Vergleich zum Polen mit Erdgas erzielt sowie eine Verringerung des Verschleißes der Pollanzen erreicht werden kann. Das H2/N2-Gemisch wirkt nicht nur als Reduktionsmittel sondern gleichzeitig als Energietträger aufgrund der exothermen Reaktionen in der Kupferschmelze.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben:
Es wird ein Polvorgang mit einem Ofen und mit einer Eindüsvorrichtung wie oben beschrieben vorgestellt. Vor dem Polvorgang wird das Leitungssystem mit Stickstoff gespült. Hierzu erfolgen folgende Bedienschritte:
  • Eintauchen der Eindüsungslanze in die Cu-Schmelze,
  • Schließen der Hauptabsperrung für Wasserstoff und der Absperrung sowie der Hauptabsperrung für Stickstoff aus dem Tank,
  • Öffnen de Strangabsperrung für Wasserstoff,
  • Öffnen des angeschlossenen Stickstoff-Bündels,
  • Öffnen der Hauptabsperrung für Stickstoff - Spüldauer 2 min.
Zum Polen erfolgt:
  • Schließen des angeschlossenen Stickstoff-Bündels,
  • Schließen der Hauptabsperrung für Stickstoff,
  • Öffnen der Hauptabsperrung für Wasserstoff sowie einer Absperrung sowie der Hauptabsperrung für Stickstoff aus dem Tank,
  • Polen unter Wasserstoff-Stickstoff-Eintrag.
Beendigung des Polvorgangs:
Zur Beendigung des Polvorgangs wird das Leistungssystem erneut mit Stickstoff gespült. Bedienschritte:
  • Die Eindüsenlanzen verbleiben in der Cu-Schmelze,
  • Schließen de Hauptabsperrung für Wasserstoff,
  • Öffnen des angeschlossenen Stickstoff-Bündels,
  • Öffnen der Hauptabsperrung für Stickstoff,
  • Spüldauer 2 min.,
  • Schließen des angeschlossenen Stickstoff-Bündels,
  • Schließen der Hauptabsperrung für Stickstoff,
  • Schließen der Strangabsperrung für Wasserstoff und der Absperrung sowie der Hauptabsperrung für Stickstoff aus dem Tank,
  • Herausziehen der Eindüsungslanzen aus der Cu-Schmelze
  • Druckentlastung des Leitungssystems durch kurzzeitiges Öffnen einer Strangabsperrung für Wasserstoff.
Ergebnis der geschilderten H2/N2-Polung:
Der Verschleiß der Pollanzen ist gegenüber der Verfahrensweise mit reinem Wasserstoff deutlich reduziert. Die Pollanzen konnten für bis zu 3 Chargen wiederverwendet werden.
Der Volumenanteil von H2 im H2/N2 Gemisch liegt besonders vorteilhaft im Bereich 60 bis 72 Vol.-%.
Durchschnittliche H2/N2 Verbräuche bezogen auf den Versuchszeitraum:
  • H2 = 8,474 m3 N / t Anoden
  • N2 = 4,45 m3 N / t Anoden.
Die Durchflußmenge je Lanze (H2/N2-Gemisch) bewegen sich vorteilhaft im Bereich von 200 - 350 m3 N/h und Lanze. Dabei wurden mit Einblasdrücken von 10 bar vor Lanze und einem Lanzenaustrittsquerschnitt von 1,2265 * 10-4 m2 (di = 12,5 mm) günstige Ergebnisse erreicht.
Zur Ermittlung der optimalen Zustellung der Pollanzen konnte - bezogen auf die vorhandenen Verhältnisse - festgestellt werden, daß mit der Erhöhung des Versorgungsdruckes und mit der damit verbundenen geringeren Austrittsquerschnitten d = 10 mm und steigender Austrittsgeschwindigkeit über 12 bar hinaus keine Intensivierung der Reduktion erreicht werden konnte. Nachteilig bei diesen Versuchen mit Einblasdrücken bis 15 bar war der höhere Verschleiß der Pollanzen. Die Einsatzdauer pro Lanze lag maximal nur bei einer Charge.
Mit der gewählten Lanzenkonstruktion sind Austrittsgeschwindigkeiten in Höhe der Schallgeschwindigkeit erreicht worden. Die Uberdrücke am Austrittsquerschnitt werden auf etwa 2 - 3 bar geschätzt.
Bei der Verwendung von Düsen ergeben sich, bezogen auf den Vordruck von 10 bar, höhere Staudrücke am Austritt der Lanzen etwa 5 - 6 bar. Dadurch werden auch höhere Austrittsgeschwindigkeiten erreicht, die unter Umständen noch zu einer weiteren Intensivierung der Reduktion führen können.
Energetische Effizienz
Von den bisher bekannten Verfahren zur Reduktion von Kupferschmelzen mit dem Einsatz von
  • Holz (sog. Polstangen)
  • Heizöl, L u. M (Steinkohleheizöl) und
  • Erdgas, H
geht der Trend bei der Herstellung von Kupferanoden hin zum Gaspolen mit der Verwendung von Erdgas der Gruppe H.
Obwohl für einen Vergleich des Nutzungsgrades die jeweilige Ofentype, das Chargengewicht und die eingesetzten kupferhaltigen Vorlaufmaterialien von Einfluß sind, kann doch - bezogen auf einen Sauerstoffgehalt im Bad von ≤ 1 % - eine Vergleichbarkeit zu den in der entsprechenden Fachliteratur für angegebene spezifische Verbräuche bei der Herstellung von Kupfer-Anoden zur Bewertung des Nutzungsgrades angenommen werden.
Der Produktionslauf zur Herstellung der Kupferanoden im Chargenregime mit der Untergliederung der Prozeßstufen ist:
  • Einsetzen,
  • Einschmelzen,
  • Oxidieren,
  • Polen,
  • Vergießen und
  • Vorbereiten.
Bezogen auf das Chargenregime werden für den Polvorgang im Mittel etwa 10 % der Zeitdauer benötigt. Zur Bewertung des Nutzungsgrades kann in erster Näherung die durchschnittlich zu reduzierende Sauerstoffmenge mit 9 kg / t Anoden zu Grunde gelegt werden. Dies entspricht bei einem Nutzungsgrad = 1.
Es gilt:
Figure 00080001
H2-Bedarf pro t: 9 3222,4 *0,5 = 12,6 m3 N/t Anoden
Zusammenstellung der Ist-Polgas-Verbräuche sowie der theoretisch erforderlichen Wasserstoffverbrauchsmengen:
Chargennummer Chargengewicht H2-Ist verbrauch m3 N/Charge N2-Ist Verbrauch M3 N/Charge H2/N2 Verhältnis Theoretischer H2-Verbrauch m3 N/Charge
39 133,3 1.003 900
40 134,4 1.240 300
41 145,7 1.028 400 71,98/28,02 1.285
44 139,3 1.058 600 63,8/36,2 1.073
45 140,5 1.086 650 62,55/37,45 1.261
46 129,8 1.086 250 - - (Fertigpolen mit Holz)
47 140,3 1.396 750 65,05/34,95 1.604
50 139,4 1.168 450 72,19/27,81 1.550
51 134,7 1.304 750 63,48/36,52 1.371
52 126 1.040 650 61,54/38,46 1.177
55 135,7 1.222 600 67/33 1.581
56 144,8 912 600 60,32/39,68 1.521
57 144,5 1.049 650 61,74/38,26 987
58 139 1.360 650 66,77/33,23 1.332
61 139 1.587 1.000 61,34/38,66 1.230
Aus dem Verhältnis der Wassertoffmengen in m3 N / Charge theoretischer Verbrauch zu Ist-Verbrauch resultieren Nutzungsgrade von 077 bis größer 1(!). Aufgrund dieser Tatsache ist wahrscheinlich, daß durch die Aufwirbelung des Kupferbades im Eintauchbereich der Pollanzen durch die Flammengase der Erdgas/Sauerstoff-Feuerung eine weitere, nennenswerte Reduktion erfolgt.
In den Beispielfällen wurde zur Ofenbeheizung eine Luftverhältniszahl von λ ≥ 0 6 eingehalten. Im Vergleich zum Polen mit Erdgas wird bei der Verwendung von H2/N2-Gemisch > 60/40 Vol.% und den geschilderten Atmosphärenverhältnissen der energetische Nutzungsgrad um das 2-fache erhöht.
Durch den Einsatz von Wasserstoff und Stickstoff in den angegebenen Mengenverhältnissen und deren Einleitung - vorteilhafter Weise in einem Eintauchwinkel von größer 30 bis 90° - mit einem definierten Volumenstrom und mit einem derfinierten Versorgungsdruck sowie durch die Einhaltung einer reduzierenden Ofenatmosphäre ergeben sich besonders vorteilhafte Bedingungen beim Polen. Besonders gute Ergebnisse wurden insbesondere mit einer Befeuerung des Raffinierofens mit Erdgas/Sauerstoff erzielt.
Durch die Aufwirbelung des Kupferbades bei den Pollanzen durch das Reduktionsmittel einerseits und durch die Flammengase andererseits entstehen offensichtlich ausgesprochen günstige Reduktionsbedingungen mit nennenswerter Reduktion auch über dem Schmelzebad, wo 1300 bis 1400 °C herrschen. Die Luftverhältniszahl der Heizbrenner beträgt hierbei vorteilhafterweise zwischen 0,5 und 0, 8, vorzugsweise liegt sich im Bereich von 0,6 bis 0,7.
Insgesamt ergibt sich mit dem geschilderten Verfahren,
  • also einem Verfahren zur Desoxidation von Kupferschmelzen in einen Raffinierofen mit direkter Flammbeheizung und mit Einblasen eines brennbaren, gasförmigen Reduktionsmittels in die Schmelze, das dadurch gekennzeichnet ist,
    daß als Reduktionsmittel ein Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff in einem Volumenverhältnis von 60 zu 40 bis 72 zu 28 eingesetzt wird und
    daß im Ofenraum eine desoxidierende Atmosphäre durch entsprechende Einstellung der Ofenbeheizung, d.h. der Heizbrenner, auf eine Lufverhältniszahl von 0,5 bis 0,8 eingehalten wird,
  • ein hochwirksames, schnelles und gut praktikables Verfahren zur Desoxidation und Raffination von Kupfer.

    • Claims (7)

    1. Verfahren zum Polen (Desoxideren) von Kupfer in schmelzflüssigem Zustand, bei dem ein gasförmiges Desoxidationsmittel in die Schmelze geleitet wird,
      dadurch gekennzeichnet, daß als Desoxidationgas ein Wasserstoff und Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, enthaltendes Gasgemisch mit 35 bis 90 Vol-% Wasserstoff angewandt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Desoxidationgas ein Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch mit 50 bis 75 Vol-%, vorzugsweise 60 bis 72 Vol-%, Wasserstoff angewandt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über der Schmelze eine desoxidierende Atmosphäre erzeugt wird.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die desoxidierende Atmosphäre über der Schmelze durch entsprechende Einstellung der Heizbrenner erzeugt wird.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Desoxidationsmittel in und auf die Schmelze geleitet wird und damit zumindest ein Teil der reduzierenden Atmosphäre über der Schmelze erzeugt wird.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von Rohrlanzen das Desoxidationsgas mit Vordrucken von 5 bis 15 bar, vorzugsweise 8 bis 12 bar, in die Schmelze eingebracht wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von Rohrlanzen die Durchflußmenge je Lanze (H2/N2-Gemisch) im Bereich von 200 - 350 m3 N/h eingestellt wird, wobei Lanzenaustrittsquerschnitte von 1 bis 1,5 * 10-4 m2 (= cm 2) eingehalten werden.
    EP99119000A 1998-09-29 1999-09-27 Verfahren zum Polen von Kupfer mit Wasserstoff und Stickstoff Expired - Lifetime EP0992597B1 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE19844667A DE19844667A1 (de) 1998-09-29 1998-09-29 Verfahren zum Polen von Kupfer
    DE19844667 1998-09-29

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0992597A1 true EP0992597A1 (de) 2000-04-12
    EP0992597B1 EP0992597B1 (de) 2002-07-24

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    ID=7882666

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP99119000A Expired - Lifetime EP0992597B1 (de) 1998-09-29 1999-09-27 Verfahren zum Polen von Kupfer mit Wasserstoff und Stickstoff

    Country Status (4)

    Country Link
    EP (1) EP0992597B1 (de)
    AT (1) ATE221135T1 (de)
    DE (2) DE19844667A1 (de)
    ES (1) ES2180245T3 (de)

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