FI115774B - Pyrometallurginen systeemi ja vähän pölyävä menetelmä sulien kirjometallimateriaalien kylvyn sulattamiseksi ja/tai konvertoimiseksi - Google Patents

Description

115774

Pyrometallurginen systeemi ja vähän pölyävä menetelmä sulien kirjometallimateriaallen kylvyn sulattamlseksi ja/tai konvertoimiseksi 5 Esillä oleva keksintö koskee kirjometallisulfidi- materiaalien pyrometallurgista käsittelyä yleensä ja tarkemmin sanoen vähän pölyävää patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista kylpysysteemiä ja siihen liittyvää patenttivaatimuksen 10 johdannon mukaista menetelmää epäjalojen 10 metallisulfidimateriaalien jatkuvaksi tai puolijatkuvaksi konvertoimiseksi ja/tai sulattamiseksi epäpuhtaaksi metalliksi tai korkealaatuiseksi metallikiveksi.

Lukuisia jatkuvia tai puolijatkuvia konversiopro-sesseja on ehdotettu epäjaloille metallisulfidimateriaa-15 leille. Ne voidaan yleisesti ryhmitellä kylpy- ja liekki-konversioprosesseiksi.

Ensinmainittu ryhmä sisältää kuparisulfidin konversion puoliraakakupariksi ja rautaa sisältävän epäjalon metalliaineksen konversion epäpuhtaaksi metalliksi tai 20 korkealaatuiseksi ainekseksi, kuten on selostettu US-pa-tenteissa 5 281 252, 5 215 571 ja 5 180 423 (Inco-proses-j". si) ; jatkuvan kuparin konversion, kuten on selostettu CA- patenteissa 552 319 ja 954 700 (Mitsubishi-prosessi) .

• · · |... Inco-prosesissa kiinteitä epäjaloja metallisulfi- 25 dimateriaaleja syötetään konvertteriin, kun taas Mitsu- • · * · · bishi-prosessissa konvertteriin menevä syöttö koostuu su- • · · *.'.* lasta metallikivestä. Sekä Inco- että Mitsubishi-konvert- • · · • * · *.* ' tereissa hapettava kaasu puhalletaan sulan kylvyn pinnalle puhallustankojen avulla.

• t j 30 Jälkimmäiseen ryhmään kuuluvat Inco- ja Kennecott-

Outokumpu-liekkikonversioprosessit. Kummassakin näistä tapauksista hienoksi jauhettu korkealaatuinen kuparikivi *;;; reagoi hapettavan kaasun kanssa sulan kylvyn yläpuolella ’·;** olevassa suspensiossa.

2 1 15774

Vaikka kaikki edellä mainitut prosessit edustavat suuria edistysaskeleita perinteiseen Peirce-Smith-kylpy-konversioon verrattuna, niissä on epäkohtia. Mitsubishin jatkuvatoimisen konvertterin toiminta riippuu sulan metal-5 likiven syötöstä; näin ollen keskeytykset primäärisulatuk-sessa johtavat tuotannon nettomenetyksiin. Konvertterin tulenkestoisen osan eroosio ja korroosio prosessissa käytetyn erittäin syövyttävän kalkkiferriittikuonan johdosta on myös ongelma, vaikka tätä on jossain määrin lievennetty 10 voimakkaalla vesijäähdytteisten kuparilohkojen käytöllä konvertterin seinämässä. Ruiskutushormin kuluminen rajoittaa konvertterin tuotantokykyä Incon kuparisulfidikylpy-konversio-prosessissa. Lisäksi US-patentissa 5 180 423 selostetun systeemin nimenomainen geometria johtaa suhteel-15 lisen suurten tilavuusvirtausnopeuksien syntymiseen astian päätyseinämien ja pakokaasujen poistoaukon välillä ja tämän seurauksena voimakkaaseen pölyämiseen, kun hienoksi jauhettuja materiaaleja syötetään yksinkertaisesti pudottamalla kylvyn pinnalle. Sitä paitsi tämä geometria ra-20 joittaa puhallustankojen lukumäärän kahteen ja rautaa sisältävien metallikivien konvertoinnissa se ei johda ha-:·. pettävän kaasun optimaaliseen syöttöön kylvyn pinnan sopi- ;·. ville alueille, mikä johtaa kuonan satunnaiseen ylihapet- tumiseen (US-patentti 5 215 571) . Huomattava pölyäminen • · 25 erityisesti prosessoitaessa korkealaatuista kuparikiveä (valkometalli) on liekkikonversiolle ominainen ongelma.

'•L‘ On olemassa jatkuvia tai puolijatkuvia kylpysula- • « * V · tus- ja konvertointiprosesseja, kuten Noranda-, El Tenien- te- ja Vanyukov-prosessit, joissa käytetään hormeja hape- jj j 30 tuskaasun syöttöön ja jopa kiinteää syöttöä sulatus- tai konvertointiastiaan. Kuonan vaahtoamista saattaa esiintyä *. näissä systeemeissä, kun haluttu tuote, esim. raakakupari * · » ·;;; johtaa samanlaiseen erittäin hapettuneiden kuonien tuotan- *·;·' toon. Asiaankuuluvia ovat myös Mitsubishin sulatusuuni- ja : 35 äskettäin kehitetty Isasmelt-prosessi (tunnetaan myös ni- 115774 3 mellä Ausmelt tai Sirosmelt), joissa käytetään puhallus-tankoja hapetuskaasun puhaltamiseen suurilla nopeuksilla kylvyn voimakkaan sekoittumisen aikaansaamiseksi. Tulen-kestoisen osan kuluminen ja puhallustangon nopea kuluminen 5 ovat näihin prosesseihin liittyviä vaikeuksia.

Tämän keksinnön oikeuksien omistaja on ollut tienraivaajana huokoisten tulppien käytössä konvertterissa kylvyn pohjapirskottamiseksi pinnan alta. Yläpuhallustek-niikoita on kehitetty happea sisältävien kaasujen suuntaa-10 miseksi alueelle, joka on suoraan huokoisten tulppien yläpuolella (US 5 180 423 ja 5 215 571) . Pölyäminen on kuitenkin edelleen ongelma, kuten US-patentissa 5 281 252 mainitaan.

Keksinnön tavoitteena on aikaansaada käsittelysys-15 teemi, joka vähentää oleellisesti nykyisiin prosessointi-laitteisiin liittyvää pölyämistä. Tähän päämäärään päästään keksinnön mukaisella systeemillä, jolle on tunnusomaista se mitä on sanottu patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosassa ja menetelmälle, jolle on tunnusomaista pa-20 tenttivaatimuksen 10 tunnusmerkkiosan tunnusmerkit.

Yläpuhalluksella varustettu, pohjalta sekoitettu :·. konvertointiastia sisältää huokoisia tulppia, jotka on si- • «· :·. joitettu astian pohjalle. Hapettavia kaasuja puhalletaan • » * kylvyn pinnalle kohti vähintään yhtä huokoisten tulppien • · 25 vaikutusympyrää tai sen keskelle. Huokoisista tulpista kohoava kaasuvirta avaa vaikutusympyröitä tai "kylpysilmiä" *··’** kuonakerroksen läpi paljastaen alla olevaa uutta metalli- • · « *.* · kiveä. Syöttö pudotetaan muiden huokoisten tulppien vaiku- tusympyröihin pölyämisen ollessa vähäisempää.

: 30 Kuvio on yksinkertaistettu, osittain poikkileikat- tu sivukuvanto tämän keksinnön toteutusmuodosta.

* I «

Kuvio esittää ei-rajoittavaa esimerkkiä pyrometal-;;; lurgisesta astiasta 10, joka on hyödyllinen kirjometalli- *···' kiven jatkuvassa konversiossa, vaikkei rajoitukaan siihen.

: 35 Astia 10, joka on esitetty tyhjänä, on vaakasuoralta leik- 115774 4 kaukseltaan nelikulmion muotoinen ja sillä on pitkänomainen sylinterimäinen runko 12.

Astiaa 10 voidaan haluttaessa pyörittää tavanomaiseen tapaan käyttäen vähintään yhtä yhteensovitettua sar-5 jaa hammastettuja teloja 14 ja 16. Tela 14 ympäröi runkoa 12, kun taas tela 16 toimii lisäksi tukena. Pyörimisliike aiheutetaan teloille 14 ja 16 standardimekaanisin keinoin.

Astia 10 on vuorattu tulenkestoisella materiaalilla, tavallisesti tiivissaumaisella tiilellä, joka muodos-10 taa oleellisesti jatkuvan vuorauksen 20.

Useat tulenkestoiset huokoiset tulpat 18, jotka on sijoitettu astian 10 pohjalle ja vuorauksen 20 sisään, sallivat inerttien pirskotuskaasujen ruiskuttamisen sulaan kylpyyn, joka voi koostua lopullisesta tuotteesta. Tulpis-15 ta 18 purkautuva, ylös kohoava kaasu johtaa kylvyn tehokkaaseen ja tasaiseen sekoittumiseen, mikä parantaa lämmön-ja massansiirtoa kaikkialla astiassa 10.

Tämän keksinnön tarkoituksiin käytetään ilmaisuja "kylvyn silmän vaikutusalueet tai -piirit". Nämä merkitse-20 vät molemmat sitä yleisesti pyöreää kylvyn silmää ja sitä välittömästi ympäröivää aluetta, jonka muodostavat inertit ·'·,, kaasut, jotka kohoavat kylvyn läpi ja paljastavat metalli- kiveä. Kylvyn silmän ja siihen liittyvän vaikutuspiirin .···. koko ja syvyys ovat kylvyn viskositeetin ja kylvyn läpi • · 25 virtaavan kaasun paineen, nopeuden tilavuuden funktio.

• · , Keksinnön lopullisena tavoitteena on suunnata syöttö, ha- • « t pettävä kaasu ja/tai polttimen tuotos yleisesti kohti vai- • Il '·’ * kutusaluetta tai tarkemmin sanoen suoraan itse kylvyn sil mään .

· 30 Prosessin poistokaasut, jotka sisältävät rikkidi- * » » oksidia, lasketaan ulos astian keskiosassa ylhäällä olevan aukon 22 läpi poistokanavaan 24 lisäkäsittelyä varten.

*!!! Hapettavaa kaasua, yleensä puhdasta happea tai ha- • i ;* peliä rikastettua ilmaa puhalletaan kylvyn pinnalle ylös- » 35 vedettävien puhallustankojen 26 avulla. Puhallustangot 26 5 115774 on sijoitettu kattoon puhaltamaan suoraan huokoisten tulppien 18 keskelle. Vaihtoehtoisesti ne voivat puhaltaa sivulle huokoisten tulppien 18 vaikutusalueille tai -piireihin. Käytön aikana, kun pirskottavat kaasut kohoavat kyl-5 vyn läpi, ne avaavat kylvyn silmän suhteellisen paksun kuonakerroksen läpi paljastaen näin uutta metallikiveä tai rikkiä sisältävää metallia hapettavan kaasun vaikutukselle. Näin ollen on edullista sijoittaa puhallustangot 26 niin, että ne puhaltavat suoraan tai epäsuorasti huokois-10 ten tulppien 18 vaikutuspiiriin. Tämä voidaan tehdä tähtäämällä puhallustangot 26 suoraan tulppien 18 yläpuolelle, jolloin niiden vastaavat keskiviivat 28 ovat suoraan päällekkäin. Vaihtoehtoisesti puhallustangot 26 voidaan suunnata sivulle keskikohdasta niin, että ne suuntaavat 15 ainakin huomattavan osan hapettavasta kaasusta silmän läheisyyteen. Tämä voidaan tehdä kallistamalla puhallustangot 26 sopivaan kulmaan astian 10 katolla niin, että ne tähtäävät likimäärin tulpista 18 purkautuviin kaasuvirtoi-hin.

20 Kaasutilavuudet ja -paineet ovat astian geometri an, kylvyn syvyyden, käsiteltävien materiaalien jne. funk- j\t tio. Kinetiikan on oltava sellainen, että kylpyä sekoite- taan riittävästi, muttei häiritä voimakkaasti. Valitse- • t · ,···, maila kaasuvirtausparametrit järkevästi kylvyn silmä avau- 25 tuu, kylpy sekoittuu ja yläpuolinen tilavuusvirtausnopeus • · , minimoituu.

• · ·

Syöttömateriaalia, kuten kiinteää epäjalon metal- • · > *·’ ’ Iin sulfidia, joka voi koostua jostakin seuraavista materiaaleista tai niiden seoksesta: korkealaatuinen malmi, » » ·,· I 30 rikaste, rakeistettu tai hienonnettu metallikivi ynnä

I t I

: : juoksute tarpeen mukaan, pudotetaan joko suoraan muiden j;, huokoisten tulppien 18 vaikutuspiirien keskelle ylösvedet- » tävän putken 30 avulla, joka on työnnetty astian katon *;* läpi ja sijoitettu puhallustangon 26 ja vastaavan pääty- 35 seinämän väliin. Vaikka esillä olevan keksinnön edulli- • » 6 115774 sessa toteutusmuodossa kuivaa sulfidimateriaalia syötetään astiaan, systeemi hyväksyy märän syötön. Polttimet 32, jotka ovat ensisijaisesti happi-polttoainetyyppiä, on sijoitettu katolle astian 10 kumpaankin päähän lämpöva-5 jausten kompensoimiseksi tarpeen mukaan. Polttimet 32 on sopivasti sijoitettu parantamaan kiinteän syötön nopeaa sulamista.

Esitetyssä toteutusmuodossa hiekan/juoksutteen lähde 34 ja murskatun metallikiven 36 lähde jakavat yhtei-10 sen syöttöputken 38. Syöttöputki 38 voi olla suoraan liitetty polttimeen 32 tai se voi olla suunnattu polttimen 32 läheisyyteen.

Kuten puhallustankojen 26 kohdalla, syöttöputki 30, joka voi olla asetettu tai jätetty asettamatta linjaan 15 polttimen 32 kanssa, pudottaa syöttönsä suoraan kylvyn silmän keskelle tai sen läheisyyteen. On edullista asettaa syöttöputki 30 ja polttimet 32 samaan linjaan tulppien 18 keskiviivan (symmetria-akseli) 28 kanssa.

Esillä olevan keksinnön jatkuvan konversiosystee- 20 min erikoisgeometria johtaa hyvin pieniin kaasun tilavuus- virtausnopeuksiin kiinteän sulfidimateriaalin syöttökoh- j1.j# dissa, mikä minimoi pölyämisen. On havaittu, että jopa » syötettäessä kuivia, hienoksi jauhettuja materiaaleja pö- i · · ,'···_ lyämismäärä on vain 1 paino-% syötöstä.

• · **'. 25 Tilavuusvirtausnopeus (tunnetaan myös nimellä tyh- • · , jän putken tilavuusvirtausnopeus), määritellään kaasun vo- • · · lumetriseksi virtaukseksi astian tarkoin määritellyllä • i · V ' alueella jaettuna kyseisellä poikkipinta-alalla. Tavan omaisissa konverttereissa tilavuusvirtausnopeus on suuri, jtj | 30 mikä aiheuttaa valtavia pölyämisongelmia, kun hienojakoi- siä hiukkasia syötetään astiaan. Kaasujen kineettinen ko-konaisenergia yläpuolisessa tilassa on sellainen, että ‘li; mikä tahansa hienojakoinen hiukkanen joutuu nopeasti pu- ·;2 halletuksi ympäri astiaa.

• 1 1 * t · • » » 2 • y 1 115774 7

Sitä vastoin esillä oleva systeemi synnyttää epätavallisen pieniä tilavuusvirtausnopeuksia, mikä saa vastaavasti aikaan pienen kineettisen energian syöttöhiukka-sille. Kylpyä sekoitetaan yhä pohjalta, mutta kaasujen ki-5 netiikka yläpuolisessa tilassa on riittävän liikkumaton salliakseen syötön tasaisen, keskeytymättömän pudotuksen kylvyn silmiin ilman heikentävää pölyämistä.

Esillä olevan keksinnön muussa toteutusmuodossa sulfidisyöttö voi koostua kokonaan tai osittain sulasta 10 primäärisestä sulavasta metallikivestä. Kouruja voidaan käyttää tämän materiaalin jatkuvaan siirtämiseen ja syöttämiseen ehdotetun systeemin kylvyn pinnan yläpuolella.

Tapauksessa, jossa astiaa ei ole määrä pyörittää, laskuhanaa 42 käytetään metallikiven ja/tai kuonan laske-15 miseen kaukaloon 40. Savukaasukanava 44 ohjaa tuloksena olevat päästöt pois jatkokäsittelyä varten.

Metallituotteen uloslaskua ja kuonan kuorintaa voidaan harjoittaa jatkuvasti tai jaksoittain. Konvertoitaessa raudatonta kuparisulfidia raakakupariksi kuonaa ei 20 muodostu. Raakakuparia voidaan vuodattaa jatkuvasti yli, laskea ulos panoksittain tai jopa kaataa poistokaasuaukon (suun) 22 läpi, jos konvertteri on sylinterimäistä kallis- ;·. tettavaa tyyppiä. Viimemainitussa tapauksessa konvertterin • · · \.. suu on sijoitettava niin, että vältetään sulan kylvyn tun- • · 25 keutuminen puhallustankoihin, syöttöputkiin ja poltinauk-koihin. Konvertoitaessa rautaa sisältäviä kirjometalliki- • · · *···· viä on myös olemassa erilaisia uloslasku- ja kuorinta- • · · V * vaihtoehtoja. Kuonaa ja metallituotetta voidaan samanai kaisesti ja jatkuvasti vuodattaa yli varaaja-astiaan, mis- • · : : : 30 sä tapauksessa sulan kylvyn pinnalla on hyvin ohut kuona- kerros. Vaihtoehtoisesti kuonakerroksen voidaan antaa saa- • · * vuttaa syvyys, joka on yhteensopiva kuonan jatkuvan tai ajoittaisen ylivalutuksen kanssa samalla, kun se yhä sai- • · lii metallikivisilmien kehittymisen hapettavaa kaasua ;35 syöttävien puhallustankojen alapuolelle. Tässä viimemaini- 115774 8 tussa tapauksessa metallituotetta voidaan laskea ulos jatkuvasti tai jaksoittain.

Hakemuksen tekijät ovat koekäyttäneet esillä olevan keksinnön systeemiä käyttäen murskattua, rautaa sisäl-5 tävää kupari-nikkelikiveä ja myös hienoksi jauhettua, nikkeliä sisältävää kuparisulfidimateriaalia, joka on tuotettu erottamalla pienen rautapitoisuuden (1 %) nikkeli-kuparikiveä. Seuraavat kaksi esimerkkiä, jotka on otettu tästä kokeellisesta tutkimustyöstä, kuvaavat paremmin 10 esillä olevan keksinnön luonnetta ja etuja.

Esimerkki A

Yhtenäisen sulatusuunin metallikiven jatkuva kon vertointi yläpuhalluksella ja pohjasekoituksella 269 tonnia yhtenäistä kupari-nikkeliensisulatetta 15 konvertoitiin jatkuvasti Incon koetehdasmittakaavan liek-kisulatusreaktorissa (FSR) 10. Astian 10 sisämitat olivat: pituus noin 7,62 m ja halkaisija noin 1,52 m.

Edulliset tilavuusvirtausnopeudet syötölle voivat vaihdella välillä noin 0,05 - 0,5 todellista m/s 20 (1 250 °C:ssa). Vertailun vuoksi olemassa olevassa vähän pölyävässä Inco-liekkisulatusuunissa tilavuusvirtausnopeu- det vaakasuorassa yläpuolisessa tilassa ovat noin 1 m/s.

Esillä olevassa keksinnössä käytetty tilavuusvirtausnopeus .···. on kertaluokkaa pienempi kuin vähän pölyävässä liekkisula- tttt; 25 tusuunissa.

• · . Tätä tutkimustyötä varten FSR 10 varustettiin vii- *> · · ;;; dellä huokoisella tulpalla 18 pohjalta tapahtuvaa typen • · · '·’ * puhallusta varten ja kahdella pystysuoralla, vesijäähdyt teisellä happitangolla 26, joiden sisähalkaisija oli :,· i 30 1,27 cm, kuviossa esitetyllä tavalla. Samoin kuviossa on

• · I

esitetty kiinteiden aineiden syöttöputki 30 ja kaksi hap-pi-luonnonkaasupoltinta 32. Syöttöputki 30 asennettiin ta-[!’.! sapintaan reaktorin 10 katon kanssa. Toinen polttimista 32 sijoitettiin sopivasti syöttöputken 30 yhteyteen kiinto-;.j.: 35 aineiden sulamisen edistämiseksi. Typen puhallukseen tar- 115774 9 koitetut huokoiset tulpat 18 sijoitettiin seuraavasti: yksi syöttöputken 30 alapuolelle, yksi kummankin happitan-gon 26 alapuolelle, yksi savuhormin 22 alapuolelle ja yksi pohjoisen (vasemman) puoleisen polttimen 32 alapuolelle.

5 Ajokausi koostui neljästätoista jatkuvasta konver- sioerästä, joista kukin kesti noin 10 tuntia. Keskimääräiset koeolosuhteet ja syötön ja tuotteiden analyysit esitetään taulukossa 1. Primäärimetallikivi murskattiin 100 % risesti alle 1,27 cm:n kokoon.

10 Muuttumattomissa olosuhteissa etäisyys syöttöput ken 30 kärjestä kylpyyn oli 95 cm. Syöttö, primäärimetallikivi ynnä välttämätön piihiekkajuoksute putosivat kylvyn silmään, joka aikaansaatiin kuonakerrokseen typellä, jota puhallettiin huokoisen tulpan 18 läpi, joka sijaitsi syöt-15 töputken 30 alapuolella. Jatkuva konvertointi toteutettiin hapella, jota puhallettiin kahden pystysuoran tangon 26 läpi. Kumpikin happisuihku törmäsi sitä vastaavaan kylvyn silmään. Happitankojen kärjen etäisyys kylvyn pinnasta oli joko 25 tai 50 cm. Sulan kylvyn lämpötilaa, ts. noin 20 1 250 °C metallikiven osalta ja 1 280 - 1 300 °C kuonan osalta ylläpidettiin konvertointireaktioiden synnyttämän :·. lämmön ja luonnonpolttimien 32 syöttämän lämmön yhdistel- :·. mällä.

Laskuaukko 42, joka sijaitsi FSR-astian 10 pohjoi-25 sessa (vasen) päätyseinämässä, käytettiin tuotemetalliki-ven ja kuonan jatkuvaan ylijuoksutukseen useimmissa eris-*··' sä. Tämä toimintatapa minimoi kuonakerroksen syvyyden, mi- '.· 1 kä helpotti kylvyn silmien muodostamista syöttöputken 30 ja happitankojen 26 alapuolella. Kuitenkin joissakin eris- • » 30 sä metallikiveä laskettiin erikseen ulos kanavien (ei esi- • 1 · · tetty) läpi, jotka sijaitsivat reaktorin 20 pohjoisessa päätyseinämässä samalla, kun yhä annettiin kuonan virrata ;;; yli. Tämä menettely salli nostaa kuonakerroksen syvyyden • · ’y1 noin 11 cm:iin. Tulpista 18 kohoavat typpikuplat synnytti- : 35 vät yhä kylvyn silmiä paksumpaan kuonakerrokseen ja happi- • i · · » » · » 115774 ίο hyötysuhde oli samanlainen kuin havaittiin erissä, joissa käytettiin metallikiven ja kuonan yhdistettyä ylijuoksutusta .

Tämän ajokauden aikana esiintynyt keskimääräinen 5 happihyötysuhde yli 90 %. Tuotettiin metallikiveä, jossa oli vain 4,2 % Fe:aa samalla, kun ylläpidettiin hyvää kuonan juoksevuutta. Keskimääräinen pölyämismäärä oli hyvin pieni, ts. 0,33 paino-% syöttömetallikivestä. Mitään sulamattomien kiintoaineiden kertymistä syöttöputken 30 alle 10 ei tapahtunut. Astia 10 valui tyhjäksi ajokauden lopussa lukuun ottamatta seinämille kertymistä kylvyn tason yläpuolella, mikä johtui räiskymisestä lähellä happitankoja 26.

15 Taulukko 1

Keskimääräiset koeolosuhteet

Metallikiven syöttönopeus, kg/h 1 990

Hiekkajuoksutteen nopeus, kg/h 160

Happitankojen etäisyys kylvystä, cm 25 - 50

Konvertoivan 02in ja metallikiven pai- 0,184 nosuhde *” Huokoiset tulpat, N2, 1/min/tulppa 20 - 30 » ’···' I======j2s£££IL=3^=Ji䣣£iäiälLJi£ii22ii£==!il!==s===========,

Cu Ni Co Fe S Si02

Primäärime- 25, 3 22,1 0, 62 22,7 26,2 0,7 tallikivi : .·. Tuotemetal- 37,1 33,3 0,55 6, 3 21,7 • · 1 ·· likivi • 1 Τ’ Kuona 1,6 2, 1 0, 60 49, 9 0, 9 23,0 • · »»» · * · · » · » 11 115774

Esimerkki B

Kuparisulf idin (C112S) jatkuva konvertointi yläpu- halluksella ja pohjasekoituksella 263 tonnia täysuunikuivaa, nikkeliä sisältävää 5 Cu2S-rikastetta, jota saatiin Cu/Ni-Bessemer-metallikives-tä ja joka tunnetaan lyhenteellä MK, konvertoitiin jatkuvasti puoliraakakupariksi, ts. rikkikyllästeiseksi kupariksi Incon koemittakaavan FSR-astiassa 10. Koostumuksen lisäksi hiukkaskoko on pääasiallinen ero tämän materiaalin 10 ja esimerkin A yhtenäisen kupari-nikkelirikasteen välillä. MK on erittäin hienojakoista hiukkasen ekvivalenttihalkai-sijan ollessa keskimäärin vain 11 pm. Näin ollen tutkimustyön eräs päätavoite oli mitata MK-materiaalin pölyämis-määrä.

15 Astian konfiguraation, ts. huokoisten tulppien, happitankojen, syöttöputken ja polttimien sijainti oli olennaisesti sama kuin esimerkissä A kuvattu. Kuitenkin tällä kertaa syöttöputki 30 päättyi vesijäähdytteiseen osaan, mikä teki mahdolliseksi sen työntämisen FSR-astiaan 20 10 ja tämä puolestaan sen mahdollisen vaikutuksen tutkimi sen, joka syöttöputken kärjen korkeudella on pölyämiseen.

Ajettiin kaksitoista jatkuvaa konvertointierää, joista kukin kesti 10 - 12 tuntia. Tämän ajokauden jokai-.·*·, sen viikon pääasialliset koeolosuhteet on koottu tauluk- 25 koon 2, jossa esitetään myös MK-syötön ja tuotteena olevan

• * * I

• · , puoliraakakuparin koostumukset. Mitään kuonaa ei muodostu

» i I

konvertoitaessa MK-materiaali puoliraakakupariksi.

• » · '·’ ' Syötön aikana pieni määrä typpeä, joka riitti ai kaansaamaan kärjen tilavuusvirtausnopeudeksi 2,8 m/s,

• I

|,| * 30 ajettiin putken 30 läpi. Typpivirtaus sai aikaan sulun :t FSR-astian vapaasta tilasta ja on saattanut auttaa syötön h tasaamisessa. Kuten taulukossa 2 esitetään etäisyys syöt- töputken kärjestä kylpyyn vaihteli välillä 25 - 95 cm.

• · ;·' Pisimmällä etäisyydellä putken kärki oli tasapinnassa FSR- : : 35 astian 10 katon kanssa. Pölyämisen määrä oli hyvin pieni • » 115774 12 kaikissa tapauksissa, ts. 0,9 - 1,8 paino-% eikä osoittanut mitään riippuvuutta syötön pudotuskorkeudesta.

Kylvyn lämpötilaa pidettiin noin 1 300 °C:ssa konversion synnyttämällä lämmöllä, jota täydennettiin luon-5 nonkaasupolttimilla. Happihyötysuhde konversion aikana oli suunnilleen 80 %. Mitään ongelmia ei todettu MK-syötön sulatuksen ja kuumakäsittelyn aikana.

Taulukko 2 10 Kuparisulfidin konversio

Koeolosuhteet vk 1 vk 2 vk 3

Rikasteen syöttönopeus, kg/h 1 700 1 700 1 700

Happitankojen etäisyys kylvys- 50 50 50 tä, cm 0,19 0,22 0,22

Konvertoivan C>2:n ja syötön painosuhde 25 50 95

Syöttöputken etäisyys kylvystä, cm 20-30 20-30 20-30

Huokoiset tulpat, N2:n nopeus, : ’·· 1/min/tulppa • *

» M

'...· Syötön ja tuotteiden analyysit (%)

Cu Ni S

Rikaste 71-76 2, 4-3, 5 20-23 • » ·

Puoliraakakupari 91-94 3,3-4,0 1,2-1,6 .**·. Yhteenvetona esillä olevan keksinnön systeemissä 15 neuvotaan huokoisten tulppapulputtimien, puhallustankojen, » » * ··· syöttöputkien ja polttimien ylhäältä puhaltavaa, pohjalta sekoittavaa järjestelyä astiassa tarkoituksena aikaansaa-. da: tehokas ja tasainen sulan kylvyn sekoitus, mikä paran- 115774 13 taa lämmön- ja massansiirtoa; uusia metallifaasikylvyn silmiä suhteellisen paksun kuonakerroksen läpi, kun sitä on läsnä, hapettavaa kaasua puhaltavien tankojen alapuolelle ja kiinteää syöttöä pudottavien putkien alapuolelle; 5 pieniä kaasun tilavuusvirtausnopeuksia syöttöalueilla, mikä sallii kuivien, hienoksi jauhettujen materiaalien pudottamisen hyvin pienellä pölyämisellä. Lisäksi sekoitus-, puhallus- ja syöttölaitteet ovat toisistaan riippumattomia ja niitä voidaan vaivatta käyttää tai sulkea 10 erikseen ainoana poikkeuksena huokoiset tulppapulputtimet, joiden on syötettävä inerttiä kaasua niiden ollessa upotettuna sulaan kylpyyn.

Vaikka lakisäädösten mukaisesti tässä on esitetty ja kuvattu tämän keksinnön erikoistoteutusmuotoja, alaan 15 perehtyneet käsittävät, että patenttivaatimusten kattamaan keksinnön muotoon voidaan tehdä muutoksia ja että tiettyjä keksinnön piirteitä voidaan toisinaan käyttää hyödyksi käyttämättä vastaavasti muita piirteitä.

* * * • * · • » · • > • * · • · • · » · » t · • ·

Claims (10)

115774 14

1. Pyrometallurginen systeemi, joka käsittää astian (10), joka sisältää rungon (12), joka runko rajoittaa 5 sisäänsä keskikammion ja joka astia sisältää alaosan sulan materiaalin säilyttämiseksi, katon, joka on rajoitettu astian alaosan yläpuolelle, ja kaksi vastakkaista seinämää, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi välineen (18) kaasun puhaltamiseksi sulaan materiaaliin, joka väli-10 ne ulottuu astian alaosan läpi ja joka kaasua puhaltava väline on sovitettu muodostamaan vähintään yhden kylvyn silmän sulaan materiaaliin, hapettavan kaasun puhallus-tangon (26) , joka on sijoitettu sulan materiaalin yläpuolelle suuntaamaan hapettava kaasu kohti kylvyn silmän vai-15 kutuspiiriä, ja välineen (30) materiaalin syöttämiseksi astiaan, joka väline on sijoitettu sulan materiaalin yläpuolelle syötön suuntaamiseksi kohti kylvyn silmän vaikutuspiiriä .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen systeemi, t u n- 20. e t t u siitä, että sulan materiaalin yläpuolelle on sijoitettu poltin (32) ja se on suunnattu kohti kylvyn silmän vaikutuspiiriä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen systeemi, t u n- .*··. n e t t u siitä, että poltin (32) on sijoitettu suoraan t”\ 25 kaasunpuhallusvälineen (26) yläpuolelle.

, 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen systeemi, t u n- • * · ; n e t t u siitä, että hapettavan kaasun puhallustanko » · '·' ' (26) on edestakaisin liikuteltava.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen systeemi, t u n- ft k j.j · 30 n e t t u siitä, että hapettavan kaasun puhallustanko • · I (26) on sijoitettu välittömästi sulan materiaalikylvyn yläpuolelle astiaan ja suoraan kaasunpuhallusvälineen (18) ’!!! yläpuolelle.

*; 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen systeemi, t u n- :,;.i 35 n e t t u siitä, että hapettavan kaasun puhallustangon • »· • · 115774 15 (26) ja kaasun puhallusvälineen (18) keskiviivat ovat yhtenevät .

7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen systeemi, tunnettu siitä, että poltin- ja syöttövälineet (32, 30) 5 ovat molemmat suoraan kaasunpuhallusvälineen yläpuolella.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen systeemi, tunnettu siitä, että poltin- ja syöttövälineet (32,30) jakavat yhteisen astian tuloaukon.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen systeemi, t u n-10 n e t t u siitä, että aukko on samalla viivalla kaasunpuhallusvälineen (18) kanssa.

10. Vähän pölyävä menetelmä sulien kirjometallima-teriaalien kylvyn sulattamiseksi ja/tai konvertoimiseksi, jossa menetelmässä: 15 a) järjestetään reaktoriastia (10), jossa on poh jaosa, katto, vastakkaiset seinämät ja kammio niiden välissä, tunnettu siitä, että b) muodostetaan vähintään yksi kylvyn silmä kyl-20 pyyn puhaltamalla kaasua pohjaosan läpi kammioon, c) syötetään hapettavaa kaasua kylvyn silmän vai-kutuspiiriä kohti kylvyn yläpuolelta, d) ajetaan syöttö kohti kylvyn silmän vaikutuspii- ...< riä kylvyn yläpuolelta, 25 e) ohjataan polttimen (32) tuotos kohti silmän vaikutuspiiriä ja '1!·' f) poistetaan sulaa materiaalia astiasta. i * · 1 • t · I t » • t • · » I ( | I t » · • · » » ♦ » 11 5774 16