ES2279232T3 - Procedimiento para la produccion pirometalurgica de cobre en un convertidor. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la producción pirometalúrgica de cobre en un convertidor, con las siguientes características: a) cargar el convertidor con masa fundida que contiene cobre, b) tratar la masa fundida de tal modo que los componentes extraños se conviertan en una escoria, hasta que la masa fundida comprenda predominantemente tan sólo Cu2S, c) retirar la escoria del convertidor, d) insuflar gas en la masa fundida que contiene Cu2S para elaborar una masa fundida de cobre muy pura mediante la retirada de azufre, e) vaciar el convertidor en un aparato dispuesto corriente abajo, f) introducir asimismo gas en la correspondiente masa fundida durante las etapas a), b), c) y e) del procedimiento.
Description
Procedimiento para la producción pirometalúrgica
de cobre en un convertidor.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la producción pirometalúrgica de cobre en un
convertidor.
En la fabricación pirometalúrgica del denominado
cobre blíster se utilizan como materias primas, por ejemplo,
mineral de cobre y/o materias primas secundarias. El objetivo es
fabricar el denominado cobre blíster con una pureza de por lo menos
un 96% en peso, preferentemente por encima del 99% en peso. Por
supuesto, se aspira a conseguir grados de pureza que estén tan
próximos al 100% en peso como sea posible.
Una parte esencial de esta producción de cobre
consiste en la denominada "conversión" en un convertidor. Tales
convertidores se conocen también con la designación de Peirce Smith
y Hoboken.
Para este tratamiento en convertidor se
introduce primero en el convertidor (se carga en el convertidor) una
masa fundida que contiene cobre.
En una etapa de tratamiento siguiente se
eliminan en la medida de lo posible o se transforman en una escoria
los componentes extraños, en particular el sulfuro de hierro.
Esta operación, que se denomina también
"escoriado", tiene el objetivo de depurar la masa fundida de
cobre hasta que ésta esté constituida en una parte muy predominante
por tan sólo Cu_{2}S (denominado también "white metal").
Al "escoriado" pertenece la retirada
siguiente de la escoria del convertidor.
Para producir cobre blíster a partir de la masa
fundida de Cu_{2}S se conocen procedimientos metalúrgicos
secundarios en los que se insufla un gas, en particular oxígeno, en
la masa fundida (US nº 4.830.667). En este caso, se retiran en la
medida de lo posible el azufre y otras materias extrañas, por
ejemplo níquel. A partir del documento US nº 4.830.667 A puede
deducirse que no se desea un contenido de níquel por encima de un
1,0% en peso.
Finalmente, la masa fundida formada de este modo
se extrae del convertidor.
Este procedimiento se utiliza con mucha
frecuencia, pero tiene algunas desventajas. Por ejemplo, durante el
"escoriado" debe retirarse la escoria, la mayoría de las veces
por medio de la abertura de carga del horno. En este caso, existe
el peligro de que se pierda masa fundida de cobre valiosa. El
procedimiento dura relativamente mucho tiempo cuando debe obtenerse
el elevado grado de pureza citado.
En el documento DE 38 09 477 A1 se describe un
procedimiento para retirar azufre de masas fundidas de cobre. En
este caso, la masa fundida se trata con un gas que contiene oxígeno
a una altura por encima aproximadamente de la mitad de la
profundidad del baño. Simultáneamente, se insufla gas de agitación
en la masa fundida a una distancia notable por debajo de la mitad de
la altura del baño y se prosigue el insuflado del gas de masa
fundida después de terminar el suministro de oxígeno. De esta
manera, se pretende reducir, en particular, el contenido de azufre y
níquel en la masa fundida.
Para reducir las salpicaduras que forman
salientes y fomentan el desgaste, el documento DE 42 05 657 A1 da a
conocer un procedimiento para el soplado de materiales de carga no
ferrosos en el que se funde el material de carga en un convertidor
y se remueve a continuación la masa fundida por medio del insuflado
de un gas por debajo de la superficie del baño.
El documento US 5.215.571 A se refiere a un
procedimiento para convertir una mata de cobre que contiene hierro,
en el que se sopla oxígeno sobre la superficie de la masa fundida
mientras que se remueve la propia masa fundida con un gas
inerte.
La invención aspira a optimizar el procedimiento
conocido. De este modo, la producción de cobre deberá ser posible en
menos tiempo y/o con mayor grado de pureza.
La invención parte de la siguiente
consideración: Durante el llenado (carga) del convertidor no se
realiza ningún trabajo metalúrgico en el reactor. El horno sirve
solamente como "tampón" o "aparato de retención". Esto se
aplica también a la última etapa del procedimiento, en la que se
evacúa la masa fundida del convertidor.
Estas etapas del procedimiento se usan según la
invención también para el tratamiento metalúrgico secundario de la
masa fundida. En otras palabras: ya durante la carga del convertidor
debe introducirse un gas de tratamiento en la masa fundida metálica
(masa fundida de cobre). Esto tiene la ventaja de que la denominada
etapa de "escoriado" comienza prácticamente al mismo tiempo
que la carga y no sólo con retardo temporal. El convertidor puede
utilizarse prácticamente desde el primer segundo en el sentido de
un tratamiento de la masa fundida.
Esto se aplica en el momento en el que la masa
fundida se retira del convertidor.
Un tratamiento de lavado durante el
"desescoriado" tiene la ventaja de que se aceleran la retirada
de componentes extraños y la formación de la escoria.
En esta etapa del procedimiento puede usarse el
tratamiento de lavado para un efecto adicional: Por medio de un
movimiento deliberado del baño metálico se puede conducir la escoria
deliberadamente en dirección a la abertura del convertidor, de la
cual se la extrae a continuación. Por tanto, se consigue una
separación más precisa entre la escoria, por un lado, y la masa
fundida, por otro, y se evita la pérdida de masa fundida observada
en el estado de la técnica.
Por consiguiente, la invención se refiere en su
forma de realización más general a un procedimiento para la
producción pirometalúrgica de cobre en un convertidor, con las
siguientes características:
- a)
- cargar el convertidor con masa fundida que contiene cobre,
- b)
- tratar la masa fundida de tal modo que los componentes extraños se conviertan en una escoria, hasta que la masa fundida comprenda principalmente sólo Cu_{2}S,
- c)
- retirar la escoria del convertidor,
- d)
- insuflar gas en la masa fundida que contiene Cu_{2}S para elaborar una masa fundida de cobre muy pura por retirada de azufre,
- e)
- vaciar el convertidor en un aparato dispuesto corriente abajo,
- f)
- introducir asimismo gas en la correspondiente masa fundida durante las etapas a), b), c) y e) del procedimiento.
El gas utilizado en las etapas a), b), c) y e)
del procedimiento, al igual que el gas utilizado en la etapa d) del
procedimiento, pueden consistir en su mayor parte o en su totalidad
en oxígeno. Asimismo, son posibles otros gases, también gases
inertes.
Al final de la etapa d) del procedimiento, la
proporción de oxígeno puede ser retirada deliberadamente y
sustituida por una proporción de gas inerte. En este caso, la
proporción de oxígeno puede estar al principio claramente por encima
del 50%, mientras que la proporción en gas inerte asciende a más del
50% hacia el final de esta etapa del procedimiento. De esta manera,
puede minimizarse la proporción de óxido de cobre (I). En la etapa
e) del procedimiento puede continuarse el tratamiento con gas
inerte.
El proceso de conversión propiamente dicho en la
etapa d) del procedimiento se puede representar químicamente como
sigue:
2Cu_{2}S +
3O_{2} \Rightarrow 2Cu_{2}O +
2SO_{2}
2Cu_{2}O +
Cu_{2}S \Rightarrow 6Cu +
SO_{2}
El vaciado de un convertidor con 300 toneladas
de cobre blíster dura aproximadamente una hora. Según la invención,
también durante esta etapa de vaciado, la masa fundida metálica debe
solicitarse (tratarse) también con gas. Por tanto, el tratamiento
metalúrgico secundario de la masa fundida de cobre puede realizarse
durante todo el proceso de conversión.
El suministro del gas (de los gases) puede
realizarse por medio de una pluralidad de elementos de lavado con
gas. Dichos elementos de lavado con gas (ladrillos de lavado con
gas) son conocidos desde hace décadas, en particular por el
tratamiento de masas fundidas de acero. Según la invención, dichos
elementos de lavado con gas pueden aceptarse sin mayores
limitaciones. En este caso, pueden utilizarse tanto elementos de
lavado con gas de porosidad dirigida como también elementos de esta
clase de porosidad no dirigida. El primer grupo está caracterizado
porque en los elementos de lavado están formadas unas hendiduras o
canales más o menos rectos a través de los cuales se introduce el
gas. Los elementos de lavado con gas de porosidad dirigida están
configurados como una "esponja". El gas debe moverse de poro a
poro a través del cuerpo.
Dichos elementos de lavado con gas (o también
dispositivos de lavado con gas de tipo tobera) pueden utilizarse
individualmente o en grupos en el fondo y/o en la pared del
convertidor. Según la invención, está previsto que éstos puedan
activarse individualmente, en grupos preseleccionables o bien todos
juntos. En este caso, los elementos de lavado con gas individuales o
grupos de elementos de lavado con gas pueden a su vez ser cargados
con un gas diferente o con una presión de gas diferente.
Preferentemente, está previsto para ello una
regulación de gas correspondiente. Esta puede ajustarse así para
poner en movimiento la masa fundida metálica de tal modo que la
escoria que flota sobre ella obtenga una dirección de circulación
determinada, por ejemplo en dirección a la abertura de sangrado.
El procedimiento puede realizarse de tal modo
que se introduzcan (se insuflen, se inyecten) gas o gases en la masa
fundida durante todas las etapas de tratamiento e
ininterrumpidamente.
En este caso, tanto el gas como la cantidad de
gas o la presión del gas pueden variarse durante las etapas de
tratamiento individuales.
En un convertidor que, por ejemplo, pueda alojar
300 toneladas de cobre blíster, pueden preverse, por ejemplo, 10
elementos de lavado con gas, cada uno con un caudal de lavado de,
por ejemplo, 200 litros por minuto.
El procedimiento posibilita una fabricación de
cobre pirometalúrgica claramente acelerada con un grado de pureza
que corresponde por lo menos al grado de pureza según el estado de
la técnica y que puede estar claramente por encima del 99,5% en
peso.
Claims (10)
1. Procedimiento para la producción
pirometalúrgica de cobre en un convertidor, con las siguientes
características:
- a)
- cargar el convertidor con masa fundida que contiene cobre,
- b)
- tratar la masa fundida de tal modo que los componentes extraños se conviertan en una escoria, hasta que la masa fundida comprenda predominantemente tan sólo Cu_{2}S,
- c)
- retirar la escoria del convertidor,
- d)
- insuflar gas en la masa fundida que contiene Cu_{2}S para elaborar una masa fundida de cobre muy pura mediante la retirada de azufre,
- e)
- vaciar el convertidor en un aparato dispuesto corriente abajo,
- f)
- introducir asimismo gas en la correspondiente masa fundida durante las etapas a), b), c) y e) del procedimiento.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
en el que durante la etapa a) del procedimiento se introduce en la
masa fundida un gas constituido principalmente por oxígeno.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
en el que durante la etapa b) del procedimiento se introduce en la
masa fundida un gas constituido principalmente por oxígeno.
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
en el que durante la etapa d) del procedimiento se introduce en la
masa fundida un gas constituido principalmente por oxígeno.
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
en el que durante la etapa e) del procedimiento se introduce en la
masa fundida un gas constituido principalmente por oxígeno.
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
en el que por lo menos en la segunda mitad de la etapa e) del
procedimiento el gas suministrado es por lo menos parcialmente un
gas inerte.
7. Procedimiento según la reivindicación 1,
en el que se realiza la introducción de gas por medio de una
pluralidad de elementos de lavado con gas que pueden cargarse en una
combinación preseleccionable y/o con una presión de gas
preseleccionable y con gases iguales o diferentes.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
en el que la introducción del gas se realiza de tal modo que la
escoria es conducida deliberadamente durante la etapa c) de
procedimiento en dirección a una abertura de extracción.
9. Procedimiento según la reivindicación 1,
en el que se introduce gas ininterrumpidamente en la masa fundida
durante todas las etapas del procedimiento.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en
el que se introduce el gas en una composición y cantidad diferentes
y/o con una presión de gas diferente durante las distintas etapas
del procedimiento.
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