FI119515B - Kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä - Google Patents

Description

1 119515

Kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä Keksinnön taustaa Keksinnön ala

Keksintö koskee pyrometallurgista menetelmää kuparin sulattamiseksi ja erityisesti se koskee menetelmää raakakuparin tai valkometallin (CU2S) saamiseksi, jossa menetelmässä ”valko-metallin” tarkoitetaan käsittävän Cu2S:n lisäksi valkometallin lähellä oleva metallikivi (jossa on hyvin vähän FeS:ia), happisulattamalla kuparisulfidirikastetta tai kuparisulfidirikasteesta saatua metallikiveä.

Alan kuvaus Tähän saakka kuparinsulatus on sisältänyt vaiheet: metallikiven sulatusprosessi, jossa kupari-sulfidirikaste happisulatetaan, osa malmin sisältämästä Fe:sta hapetetaan poistettavaksi kuonana, ja osa S:stä muuttuu SC^iksi, niin että Cu väkevöityy metallikiveen, joka on FeS:n ja Cu2S:n seosta; tätä seuraa valkometallin valmistusprosessi, jossa saadaan valkometallia (CU2S), joka ei sisällä juuri lainkaan Fe:aa sen jälkeen, kun Fe on poistunut kuonana hapettamalla saatua metallikiveä edelleen; ja kuparin valmistusprosessi, jossa saadaan raakakuparia hapettamalla tätä valkometallia edelleen. Metallikiven sulatusuunina käytetään tavallisesti autogeenistä sulatusuunia, kun taas valkometallin valmistusprosessi ja kuparin valmistusta : prosessi suoritetaan tavallisesti konvertterissa. Konvertteriuuni on panostyyppinen.

• · « · * * · ·

Koska kuparisulfidirikaste sisältää tavallisesti SiC^ia sivukivenä, metallikiven sulatusproses-sissa käytetään rautasilikaattikuonaa. Tavallisesti konvertterissa myös muodostuu rautasili- .···. kaattikuonaa, kun silikaattimineraaleja lisätään sulatusaineena (flux).

• « • · · . . Metallikiven sulatusuuni tuottaa metallikiveä, jonka kuparipitoisuus (matte grade; MG) on • · · tavallisesti 70 paino-% tai vähemmän, ja syöttää tätä konvertteriin. Konvertteri, joka on panos- • * ·*·* tyyppinen, muuttaa metallikiven valkometalliksi, ja sen jälkeen raakakupariksi, kuten edellä ·:**: on kuvattu. Koko laitoksen tuottavuuden lisäämiseksi on toivottavaa lisätä kuparipitoisuutta ·**'· metallikiven sulatusuunissa ja vähentää panosta panostyyppiseen konvertteriin. Mikäli hapetus ·· Φ voi jatkua metallikiven sulatusuunissa valkometallin muodostumiseen asti, valkometallin * · · *,,** valmistusprosessi konvertterissa on välttämätöntä. Edelleen mikäli se voi hapettua raakakupa- • φ *···* riksi, itse konvertteriprosessista tulee tarpeeton. Kuitenkin jos hapetusastetta metallikiven 2 119515 sulatusuunissa yritetään nostaa, saattaa ilmetä seuraavia, rautasilikaattikuonasta aiheutuvia ongelmia.

1) Magnetiittikomplikaatiot:

Kolmiarvoisen Fe:n liukoisuus rautasilikaattikuonaan on heikkoa. Tämä aiheuttaa niin kutsuttuja magnetiittikomplikaatioita, joissa kiinteää magnetiittia saostuu ja laskeutuu uunin pohjalle, sekä vastaavaa. Tämän ongelman välttämiseksi sulatuslämpötila on nostettava 1300 °C:een tai enemmän silloin, kun metallikiven kuparipitoisuutta (MG) nostetaan. Tämä kuitenkin jouduttaa uunin kuvun vaurioitumista. Lisäksi, vaikka rautasilikaattikuona voikin tuottaa raakakuparia ilman magnetiittikomplikaatioita, kun kuonan kuparipitoisuutta nostetaan hapettamalla osa kuparista, kuonan kuparipitoisuuden on tällöin oltava 25 % tai enemmän, ja raakakuparin saanto pienenee huomattavasti.

2) Kuparin hapetus ja liukeneminen:

Kun kuparipitoisuus (MG) nousee, kuparin liukeneminen oksidina rautasilikaattikuonaan lisääntyy huomattavasti.

3) Epäpuhtauksien pitoisuus:

Koska As:n, Sb:n ja vastaavien oksidien liukoisuus rautasilikaattikuonaan on heikkoa, nämä epäpuhtaudet väkevöityvät metallikiveen tai raakakupariin rautasilikaattikuonan ja metallikiven tai raakakuparin läsnä ollessa. Vaikutus on erityisen voimakas silloin, kun rautasilikaattikuona ja raakakupari esiintyvät samanaikaisesti, ja tätä pidetään yhtenä syynä siihen, miksi '* * raakakuparia ei voida saada suoraan runsaasti epäpuhtauksia sisältävästä kuparisulfidirikas-• · · *.· * teestä rautasilikaattikuonan läsnä ollessa.

• · • * · ♦ » · •j”: Näistä seikoista johtuen metallikiven sulatusuunissa käytettävä metallikiven kuparipitoisuuden •f! yläraja on tavallisesti noin 65-70 %.

·»· • · • · ···

Lisäksi samankaltaisista ongelmista johtuu se, että kun metallikiveä hapetetaan alhaisen S- : pitoisuuden raakakupariksi, jatkuvatoimista prosessia pidetään mahdottomana rautasilikaatti- • · · I./ kuonan läsnä ollessa, ja tavallisesti suoritetaan panosprosessi käyttäen konvertteria. On olemassa raportti (japanilainen tarkastamaton patenttijulkaisu nro Sho 58-224128), jossa *·**· kuvataan raakakuparin saanti metallikivestä jatkuvatoimisesti rautasilikaattikuonan läsnä j ollessa. Tässä tapauksessa raakakupari saatiin kuitenkin kolmen faasin, kuonan, valkometallin j V, ja raakakuparin läsnä ollessa, eikä voitu välttää sitä, että raakakuparin S-pitoisuus oli siinä niin • « korkea kuin 1,5 %, mikä lisäsi huomattavasti kuormitusta myöhemmissä prosesseissa • · raffinoimisuunissa.

3 119515 Näiden ongelmien välttämiseksi yksi tämän keksinnön keksijöistä on ehdottanut menetelmää valkometallin valmistamiseksi metallikiven sulatusuunissa japanilaisessa tarkastetussa patenttijulkaisussa nro Hei 5-15769. Tässä kuparisulfidirikasteen rauta poistetaan kalsiumferriitti-kuonana lisäämällä sulatusaineena kalkkia. Kalsiumferriittikuonan käytössä on se etu, että vältetään magnetiitin saostuminen ja sellaiset epäpuhtaudet kuin As, Sb tai vastaavat poistuvat kuonaan paremmin kuin rautasilikaattikuonaan. Siinä esiintyy kuitenkin jäljempänä kuvattuja ongelmia.

1) Kuparisulfidirikaste sisältää tavallisesti jonkin verran SiC^ria. Siitä syystä mahdollisimman puhtaan kalsiumferriittikuonan tuottamiseksi prosessoidaan vain sellaista kuparisulfidirikas-tetta, jonka Si02-pitoisuus on alhainen (3 % tai vähemmän).

2) Vaikka kuparisulfidirikasteen SiCVpitoisuus olisi alhainen, kuten edellä on mainittu, mahdollinen vähäinenkin määrä SiC^ria kalsiumferriittikuonassa huonontaa viskositeettia ja aiheuttaa vaahtoamista, mikä tekee uunin tasaisen toiminnan vaikeaksi. Tästä johtuen kalsium-ferriittikuonaa käytettäessä tulisi kuonassa olevan SiC^rn määrä säätää niin, että se on 1 % tai vähemmän (noin 1,7 paino-% tai vähemmän kuonassa olevaan Fe:aan nähden). Kun tällä menetelmällä saadaan valkometallia standardista kuparisulfidirikasteesta, joka koostuu pääosin kuparikiisusta, kuparisulfidirikasteen SiCVpitoisuus rajoitetaan käytännön syistä 0,4 %:iin tai vähempään.

3) Koska Pb:n liukoisuus kalsiumferriittikuonaan on niukkaa, Pb on vaikea levittää kuonaan ja ·:*" se väkevöityy valkometalliin.

* * · • · * » * · , 4) Kalsiumferriittikuonaan oksidina liukenevan kuparin määrä on suuri, ja väkevöinnillä saatu • · talteenottoprosentti on matala.

* • * .···, Toisaalta konvertteriprosessissa, jossa metallikivi muutetaan valkometalliksi tai raakakupa-• · riksi edelleen hapettamalla, rautasilikaattikuonasta aiheutuvien ongelmien välttämiseksi . , panoksittain toimivassa prosessissa uunin puhallus lopetetaan väliaikaisesti valkometallin ja kuonan läsnä ollessa ja kallistetaan sitä kuonan poistamiseksi, jolloin konvertteriin jää vain * · *;* valkometallia hapettavaksi raakakupariksi. Tämä menetelmä, jossa on useita panostyyppisestä *"*: prosessista aiheutuvia haittoja, tekee konvertterin käytöstä hankalaa.

* · · • · • · * · ·

Mitsubishin jatkuvatoimisessa kuparinsulatusprosessissa magnetiitin saostuminen vältetään • · käyttämällä konvertteriprosessissa (C-uuni) kalsiumferriittikuonaa, ja siinä valmistetaan * · ’*·** jatkuvatoimisesti raakakuparia metallikivestä, jonka kuparipitoisuus on noin 65 %. Siinä on kuitenkin seuraavia ongelmia, jotka aiheutuvat kalsiumferriittikuonasta.

4 119515 1) Kuonan kuparipitoisuus vaihtelee jatkuvasti hapen osapaineen mukaan, ja koska raaka-kuparin S-pitoisuus on alentunut, kuonan kuparipitoisuus tulee korkeammaksi. Käytännössä kun raakakuparin S-pitoisuus on noin 0,5-1 %, kuonan Cu-pitoisuus on 13-15 %, eikä sillä ole kuparin saannon kannalta vaikutusta, onko S-pitoisuus tätä pienempi tai tämänsuuruinen.

2) Kalsiumferriittikuonan kuparisisältö on pääasiassa oksidia, joka on kemiallisesti liuennutta, ja kuparin talteenottonopeus väkevöintiä käyttämällä on alhainen, jopa hitaasti jäähdyttäen.

3) Kuten edellä on mainittu, silloin kun kalsiumferriittikuonan SiCh on noin 1-3 %, viskositeetti lisääntyy huomattavasti ja esiintyy vaahtoamista. Siitä syystä on vaikeaa käyttää raaka-aineena rautasilikaattikuonaa sisältävää metallikiveä. Kun metallikiven Fe-pitoisuus on 10 %, S1O2, jonka annetaan sekoittua metallikiveen, on 0,2 % tai vähemmän metallikiven suhteen, ja on välttämätöntä kiinnittää erityistä huomiota siihen, että vältetään kuonan sekoittuminen metallikiveen, joka on tuotettu metallikiven sulatusprosessissa.

4) Koska Pb:n liukoisuus on niukkaa, Pb:tä on vaikea saada leviämään kuonaan, jolloin se väkevöityy raakakupariin. Raaka-aineesta, jonka Pb-pitoisuus on korkea, on vaikea valmistaa tavanomaisin menetelmin elektrolyysiin kykenevää anodia.

5) Samassa lämpötilassa verrattuna se aiheuttaa suurempaa tulenkestävien aineiden eroosiota konvertterissa kuin silikaattikuona, koska sen permeabiliteetti tulenkestäviin aineisiin on voimakasta.

• · · · • · * ·*· V · Rautakalsiumsilikaattikuonan suhteen Japanilaisessa tarkastamattomassa patenttijulkaisussa . J j: nro 2000-63963 ehdotetaan alue, jossa CaO/(SiC>2 + CaO) -painosuhde on 0,3-0,6 ja Fe/(FeOx ·:··: + S1O2 + CaO) -painosuhde on 0,2-0,5. Tämä alue on määritetty siitä syystä, että alueelta erotettava kuona ei ole täysin sulanutta ja yhdisteet, joiden sulamispiste on korkea, saostuvat .·**. eroon normaalissa sulatuslämpötilassa 1350 °C:een asti valkometallin, valkometallin lähellä ··· olevan metallikiven tai raakakuparin valmistusolosuhteissa.

• · • · · • · ·

Keksinnön yhteenveto * m .....— • · · Näin ollen tämän keksinnön kohteena on saada aikaan kuparisulfidirikasteen sulatusprosessi ··· ί,.,ί valkometallin tai raakakuparin valmistamiseksi kuparisulfidirikasteen tai metallikiven jatkuva- :v. toimisella hapetuksella 1280 °C:ssa tai sen alapuolella, mikä on se kuparinsulatuksen • · lämpötila, jossa ei esiinny magnetiittikomplikaatioita.

• · · 5 119515

Toisena keksinnön kohteena on saada aikaan kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä, joka on käyttökelpoinen SiC^ia sisältävän kuparisulfidirikasteen tai metallikiven käsittelyssä, siten että kuparin hävikki kuonaan on vähentynyt.

Edelleen keksinnön kohteena on saada aikaan kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä, jolla saavutetaan tehokas As:n, Sb:n ja Pb:n siirtyminen kuonaan.

Vielä eräänä keksinnön kohteena on saada aikaan kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä, jossa tulenkestävien aineiden eroosio on vähentynyt.

Edullisten suoritustapojen kuvaus

Erään keksinnön piirteen mukaan kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmän sisältämä sulatus-prosessi koostuu vaiheista, joissa Si02-lähtöainetta ja CaO-lähtöainetta lisätään sulatusaineena kuparisulfidirikasteeseen, ja kuparisulfidirikaste sulatetaan hapettamalla, jolloin muodostuu kuonaa ja ainakin yhtä valkometallin ja raakakuparin joukosta valittua siten, että ainakin osa kuparisulfidirikasteen Fe:sta poistetaan kuonaan, kun taas ainakin osa S:stä poistetaan S02:n muodossa, ja että kupari väkevöidään ainakin yhden valkometallin ja raakakuparin joukosta valitun muodossa, ja jossa menetelmässä kuonan koostumusta säädellään niin, että Ca0/(Si02 + CaO) -painosuhde on alueella 0,6-0,85, kun taas Fe/(FeOx + S1O2 + CaO) -painosuhde on alueella 0,5-0.6.

··“* Tässä piirteessä tuotettu kuona jäähdytetään hitaasti jähmettymistä varten, jauhetaan ja ··· V ! vaahdotetaan kuparin talteenottamiseksi, ja saatu kupari palautetaan sulatusprosessiin.

« ♦ • · · ·«« ·;·*: On toivottavaa, että kuparisulfidirikasteessa oleva Si02-pitoisuus on vähintään 1,7 paino-% ·;·♦· kuonaan poistettavaan Fe:aan nähden, ja että tuotetun kuonan lämpötila säädetään 1280 °C:een.

• · .·, ; Toisessa keksinnön yksityiskohdassa kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä sisältää metalli-• · · I..* kiven sulatusprosessin kuparisulfidirikasteen saattamiseksi hapetussulatukseen, jossa menetel- *!’ mässä ainakin osa kuparisulfidirikasteen Fe:sta poistetaan kuonaan, kun taas ainakin osa S:stä ’·**· poistetaan S02:n muodossa, jolloin muodostuu metallikiveä, joka koostuu FeS.n ja Cu2S:n :< t: seoksesta, ja sulatusprosessin, joka koostuu vaiheista, joissa SiCh-lähtöainetta ja CaO- lähtöainetta lisätään sulatusaineena metallikiveen ja metallikivi sulatetaan hapettamalla, jolloin • · muodostuu toista kuonaa ja raakakuparia siten, että ainakin osa kuparisulfidirikasteen Fe:sta * **' poistetaan toiseen kuonaan, kun taas ainakin osa S:stä poistetaan SC^rn muodossa, jolloin saadaan raakakuparia, ja jossa menetelmässä toisen kuonan koostumusta säädellään niin, että 6 119515

CaO/(SiC>2 + CaO) -painosuhde on alueella 0,6-0,85, kun taas Fe/(FeOx + S1O2 + CaO) -painosuhde on alueella 0,5-0.6.

Tässä keksinnön piirteessä ainakin toinen ensimmäisestä ja toisesta kuonasta jäähdytetään hitaasti jähmettymistä varten ja palautetaan metallikiven sulatusprosessiin.

On toivottavaa, että ainakin toinen ensimmäisestä ja toisesta kuonasta jäähdytetään hitaasti jähmettymistä varten, jauhetaan ja vaahdotetaan kuparin talteenottamiseksi, ja saatu kupari palautetaan metallikiven sulatusprosessiin, ja että ainakin toinen ensimmäisestä ja toisesta kuonasta palautetaan sulassa tilassa metallikiven sulatusprosessiin.

Samoin on toivottavaa, että kuparisulfidirikasteessa oleva Si02-pitoisuus on vähintään 1,7 paino-% toiseen kuonaan poistettavaan Fe:aan nähden, ja että toisen kuonan lämpötila säädetään 1280 °C:een.

Korkeassa hapen osapaineessa esiintyvien kuonien ominaisuuksia verrataan valkometallia tai raakakuparia valmistettaessa ja tulokset esitetään taulukossa 1.

a: Rautasilikaattikuona, jota käytetään tavanomaisessa kuparinsulatuksessa. b: Kalsiumferriittikuona, jota käytetään Mitsubishin menetelmässä, c: Rautakalsiumsilikaattikuona, jota käytetään tässä keksinnössä.

[Taulukko 1] • · · _ - ____ V : Kuonan ominaisuudet • " »I I - I ..|| T—' • #;,J Rautasilikaattikuona Kalsiumferriittikuona Rautakalsium- *:··· silikaattikuona ....: Alhainen viskositeetti X Korkea O Matala O Matala • · ,···. Niukka metallikiven ja X Paljon O Vähän O Vähän raakakuparin suspensio , , Niukka kuparin hapetus X Paljon X Paljon O Vähän • * · *. *ί ja liukeneminen • · · . ......... -- _ |_ ,

Niukka kuparin rikitys O Vähän X Paljon X Paljon ψ .,,.: ja liukeneminen ... Korkea Pb:n liukoisuus O Korkea X Heikko O Korkea * « • « II 1 — ......... — ........ - — -

As:n ja Sb:n liukoisuus X Heikko O Korkea O Korkea ·· · -- - — • V Magnetiitin liukoisuus X Heikko O Korkea O Korkea

Alentunut tulenkestä- O Vähän X Paljon O Vähän vien aineiden eroosio 7 119515

Rautakalsiumsilikaattikuonalla on erilaisia etuja, kuitenkin keksijöiden suorittamassa todellisessa tarkastelussa havaittiin, että alhaisella Si02-puolella, jossa Ca0/(Si02 + CaO) -paino-suhde on suurempi kuin 0,85, kuonan viskositeetti heikkenee ja toiminnasta tulee vaikeaa, ja kun Ca0/(Si02 + CaO) -painosuhde on pienempi kuin 0,85, kuona sulaa 1280 °C:ssa tai sen alapuolella ilman ongelmia ja kuparioksidin sulaminen kuonaan vähenee. Tämän seurauksena kuonan määrä vähenee, ja kun menetettyä kuparia arvioidaan yhtälöllä kuonan määrä x kupari-pitoisuus = kuparihävikki, havaitaan, että tavanomaisella menetelmällä (menetetyn kuparin määrä on pienempi tällä keksinnöllä kuin hyvin kuparipitoisen metallikiven sulatusmenetel-mällä, valkometallin sulatusmenetelmällä tai suoralla kuparin raffinoimismenetelmällä (direct copper refining method), jossa käytetään rautasilikaattikuonaa tai kalsiumferriittikuonaa) ja jopa vähemmän kuin menetelmällä, joka on kuvattu japanilaisessa tarkastamattomassa patenttijulkaisussa nro 2000-63963.

Se tämän keksinnön alue, jossa CaO/(SiC>2 + CaO) -painosuhde on 0,6-0,85 ja Fe/(FeOx + S1O2 + CaO) -painosuhde on 0,5-0,65, eroaa 1280 °C:n sulamisalueesta tavanomaisesti tunnettujen temaaristen yhdisteiden osalta FeO - S1O2 - CaO, FeO · Fe203 - S1O2 - CaO ja Fe203 -S1O2 - CaO, jotka näkyvät temaarisessa faasidiagrammissa. Toisin sanoen sellainen sulamis-alue kuin 1280 °C esiintyy vain alueilla, joissa FeO:n tai Fe203:n määrä on suuri.

Kuitenkin arvellaan, että valkometallin läheisen metallikiven tai raakakuparin todellisissa valmistusolosuhteissa sulamisalueen koko esimerkiksi sellaisessa lämpötilassa kuin 1280 °C suurenee riippuen kuonaan sulaneesta kuparioksidista. Tämän kohdan selventämiseksi on * · · · ** * välttämätöntä valmistaa kvatemaarinen faasidiagrammi kvatemaarisille yhdisteille Fe203 ;.·*·* (FeO) - CuO - Si02 - CaO.

* · * · · • · · "**: Esimerkki 1 * ~ ..........

• ·

Valmistettiin koostumus, joka sisälsi kuparisulfidirikastetta, silikajauhetta ja hienokalkkia · · (kukin on jauhettu kokoon 200 μιη tai pienemmiksi) tarkoin määrätyissä suhteissa, jotka ,·, : esitetään taulukossa 2, ja kuivattiin kuivan malmin saamiseksi. Pienessä liekkisulatusuunissa, • ·· jonka reaktorin sisäläpimitta oli 1,5 m ja korkeus 3,5 m, ja jonka laskeutusaltaan (settler) T sisäläpimitta oli 1,5 m ja pituus 5,2 m, edellä mainittu kuiva malmi puhallettiin reaktoriin yhdessä 50-%:isesti hapella rikastetun ilman kanssa reaktorin yläosassa sijaitsevasta väkevöi- • · · *...· mispolttimesta (concentrate burner) metallikiven ja kuonan saamiseksi. Väkevöimispolttimes- sa on raskasöljypoltin, ja raskasöljyn määrää säädeltiin siten, että reaktorin sisällä ylläpidettiin ]··, lämpötasapainoa. Toiminta oli käynnissä kolmen päivän ajan. Saadut tulokset esitetään * * taulukossa 2. Taulukosta 2 voidaan nähdä, että saatiin tasaisesti suuriprosenttista (MG 75 %) metallikiveä, joka oli lähellä valkometallia. Sulatusolosuhteet olivat: 454 Nm3/h masuuni- g 119515 ilmaa väkevöimispolttimessa, 50-%:isesti hapella rikastettua ilmaa. 43 1/h raskasöljyvirta, tuotetun kuonan keskilämpötila 1250 °C ja tuotetun metallikiven keskilämpötila 1153 °C.

[Taulukko 2] (Paino-%)

Ainemäärä (kg/h) Cu Fe S S1O2 CaO Käsittely Kuparisulfidirikaste 1031 32,8 25,0 30,3 5,8

Silika lÖ - M - 94Ä 1

Kalkki 202 .... 54,4

Tuotanto Sula metallikivi 494 75,8 1,1 20,1

Sula kuona 630 1,5 43,2 - 10,1 16,6

Esimerkki 2

Valmistettiin koostumus, joka sisälsi kuparisulfidirikastetta, silikajauhetta ja hienokalkkia (kukin on jauhettu kokoon 200 μηι tai pienemmiksi) tarkoin määrätyissä suhteissa, jotka esitetään taulukossa 3, ja kuivattiin kuivan malmin saamiseksi. Pienessä liekkisulatusuunissa, jonka reaktorin sisäläpimitta oli 1,5 m ja korkeus 3,5 m, ja jonka laskeutusaltaan (settler) sisä-läpimitta oli 1,5 m ja pituus 5,2 m, edellä mainittu kuiva malmi puhallettiin reaktoriin yhdessä 50-%:isesti hapella rikastetun ilman kanssa reaktorin yläosassa sijaitsevasta väkevöimispoltti-mesta (concentrate burner) raakakuparin ja kuonan saamiseksi. Väkevöimispolttimessa on raskasöljypoltin, ja raskasöljyn määrää säädeltiin siten, että reaktorin sisällä ylläpidettiin lämpötasapainoa. Toiminta oli käynnissä kolmen päivän ajan. Saadut tulokset esitetään taulu-kossa 3. Taulukosta 3 voidaan nähdä, että saatiin tasaisesti raakakuparia, jonka S-pitoisuus oli ,·, 0,98 %. Sulatusolosuhteet olivat: 833 Nm3/h masuuni-ilmaa väkevöimispolttimessa, 50- f · · %:isesti hapella rikastettua ilmaa, 25 1/h raskasöljyvirta, tuotetun kuonan keskilämpötila 1270 • · , °C ja tuotetun raakakuparin keskilämpötila 1252 °C.

• S ··· ***** [Taulukko 3] (Paino-%)

:\i Ainemäärä (kg/h) Cu Fe S S1O2 CaO

·***; Käsittely Kuparisulfidirikaste 1053 32,1 25,1 30,4 5,8

Silika T5 - M - 94Ä ..... Kalkki 2Ö6 - ~ “ - 5M~ ♦ ·· _ _. _____ **,.· Tuotanto Sula raakakupari 310 98,2 - 0,98 **.·. Sula kuona 611 3,9 42,0 - 9,9 16,2 * · * · -----1----'--- ·«» • « • · *·» 9 119515

Esimerkki 3 Käytettiin pientä liekkisulatusuunia, jonka reaktorin sisäläpimitta oli 1,5 m ja korkeus 3,5 m, ja jonka laskeutusaltaan (settler) sisäläpimitta oli 1,5 m ja pituus 5,2 m, ja valmistettiin koostumus, joka sisälsi metallikiveä, silikajauhetta ja hienokalkkia (kukin on jauhettu kokoon 200 pm tai pienemmiksi) tarkoin määrätyissä suhteissa, jotka esitetään taulukossa 4, ja kuivattiin kuivan malmin saamiseksi. Edellä mainittu kuiva malmi puhallettiin reaktoriin yhdessä 50-%:sesti hapella rikastetun ilman kanssa reaktorin yläosassa sijaitsevasta väkevöimispolttimesta (concentrate burner) raakakuparin ja kuonan saamiseksi. Väkevöimispolttimessa on raskas-öljypoltin, ja raskasöljyn määrää säädeltiin siten, että reaktorin sisällä ylläpidettiin lämpötasa-painoa. Toiminta oli käynnissä kolmen päivän ajan. Saadut tulokset esitetään taulukossa 4. Taulukosta 4 voidaan nähdä, että saatiin tasaisesti raakakuparia, jonka S-pitoisuus oli 0,05 %. Sulatusolosuhteet olivat: 375 Nm3/h masuuni-ilmaa väkevöimispolttimessa, 50-%:isesti hapella rikastettua ilmaa, 50 1/h raskasöljyvirta, tuotetun kuonan keskilämpötila 1257 °C ja tuotetun raakakuparin keskilämpötila 1240 °C.

[Taulukko 4] (Paino-%)

Ainemäärä (kg/h) Cu Fe S Si02 CaO Käsittely Metallikivi 1034 63,7 12,3 21,2 0,5

Silika 17 I M I 94Ä 1

Kalkki 78 - - - I 54,4 .···· Tuotanto Sula raakakupari 608 98,0 - 0,05

Sula kuona 3Π lÄl 41^9 - 6^Ö 14,0 • · t _ I I_ • * * · · »*·

Vertailuesimerkki 1 · 1--ΓΤ.-Π-1.....

| * Magnesiumupokkaassa, joka pidettiin 1300 °C:ssa, valmistettiin 30 g sulaa metallikiveä ja 40 *...* g sulaa kuonaa taulukossa 5 esitetyin koostumuksin, ja kuonasulaan puhallettiin kuparisulfidi-rikastetta, jolla oli samoin taulukossa 5 esitetty koostumus, ja Si02:ia (97-%:isesti tai * · ·,'·· enemmän puhdasta Si02:ia), lanssin (lance pipe) kautta yhdessä sellaisen kaasun kanssa, jossa *,,,! oli 95 % 02 ja 5 % N2 (tilavuus-%), kastamatta lanssia siihen.

* #··. [Taulukko 5] (Paino-%)

F’!*‘ Cu Fe .....S...... Si02 CaO

.***. Sula metallikivi 76,3 2,8 20,8 » ? ? _____

Sula kuona 5,0 42,0 - 30,0

Kuparisulfidirikaste 30,3 29,1 33,5 1,8 ίο 119515

Puhaltamiseen käytetty lanssi oli alumiinioksidia, ja sen kautta puhallettiin 37,5 g/min kupari-sulfidirikastetta, 7,6 g/min SiC^iia ja samalla puhallettiin 9,2 litraa/min kaasua, jossa oli 95 % O2 ja 5 % N2 (tilavuus-%).

Kun testin aloittamisesta oli kulunut viisi minuuttia, lisättäviä raaka-aineita oli mahdotonta puhaltaa sulaan, koska metallikivestä ja tuotetusta magnetiitista muodostui ainetta, jolla oli korkea sulamispiste, ja lisäksi nämä aineet tukkivat tanssin eikä testiä voitu jatkaa.

Vertailuesimerkki 2

Magnesiumupokkaassa, joka pidettiin 1300 °C:ssa, valmistettiin 60 g sulaa raakakuparia ja 40 g sulaa kuonaa taulukossa 6 esitetyin koostumuksin, ja kuonasulaan puhallettiin metallikiveä, jolla oli samoin taulukossa 6 esitetty koostumus, ja CaOria (98-%:isesti tai enemmän puhdasta CaO:ia), lanssin kautta yhdessä sellaisen kaasun kanssa, jossa oli 95 % 02 ja 5 % N2 (tilavuusko), kastamatta lanssia siihen.

[Taulukko 6] (Paino-%) I Cu I Fe I S I Si02 CaO Sula raakakupari 97,5 - 1,2

Sula kuona 16,4 47,6 - - 17,6 ,;*·· Metallikivi 65,0 9,5 21,2 0,5 V · · * · I « * « j*. Puhaltamiseen käytetty lanssi oli alumiinioksidia, ja sen kautta puhallettiin 20 g/min metalli-·« kiveä, 0,73 g/min CaO:ia ja samalla puhallettiin 0,20 litraa/min kaasua, jossa oli 95 % 02 ja 5 % N2 (tilavuus-%).

f · • · · *** Kun testin aloittamisesta oli kulunut kolmekymmentä minuuttia, kuona alkoi kiehua, jolloin . , suurin osa upokkaassa olleesta sulasta lensi ulos upokkaasta eikä testiä voitu jatkaa.

• « · « ·« • * «M • * ···* Vertailuesimerkki 3 m "" • m ·**’: Magnesiumupokkaassa, joka pidettiin 1300 °C:ssa, valmistettiin 60 g sulaa raakakuparia ja 40 • · · g sulaa kuonaa taulukossa 7 esitetyin koostumuksin, ja kuonasulaan puhallettiin metallikiveä, • · « jolla oli samoin taulukossa 7 esitetty koostumus, ja CaOria (98-%:ista tai puhdasta CaOria), * · *···* lanssin kautta yhdessä sellaisen kaasun kanssa, joka sisälsi 95 % 02 ja 5 % N2 (tilavuus-%), kastamatta lanssia siihen.

119515 π [Taulukko 7] (Paino-%)

Cu Fe S STÖ2 CaO

Sula raakakupari 97,5 - 1,2

Sula kuona 16,4 47,6 - - 15,7

Metallikivi 65,3 9,7 21,4

Puhaltamiseen käytetty lanssi oli tehty alumiinioksidista, ja sen kautta puhallettiin 20 g/min metallikiveä, 0,7 g/min CaO:ia ja samalla puhallettiin 4,2 litraa/min kaasua, jossa oli 95 % O2 ja 5 % N2 (tilavuus-%).

Puhaltamista jatkettiin keskeytyksittä 50 minuutin ajan edellä kuvatuissa olosuhteissa, ja sen jälkeen kun keskeyttämisestä oli kulunut 10 minuuttia, seurasi jäähdytys ja jähmetys, ja raakakuparin ja kuonan paino ja koostumus tutkittiin. Sen jälkeen laskettiin reaktiossa muodostuneen raakakuparin ja kuonan määrät ja koostumukset vähentämällä kummastakin koostumuksesta alun perin syötetyn raakakuparin ja kuonan määrä ja koostumus. Tulokset esitetään taulukossa 8.

Kun saatiin raakakuparia, jonka S-pitoisuus oli 0,06 %, kuonan kuparipitoisuus oli korkea ja raakakuparin saanto oli noin 80 %.

.:·*! [Taulukko 8] ··» • * « • · · ________________ .·. (Paino-%) • · · ,_______, — -

e*“. Tuotteen paino (g) Cu Fe S S1O2 CaO

* *t Tuotettu 534 98,3 - 0,06 raakakupari

Tuotettu kuona 290 32,7 32,0 - - 11,2 m φ

Teollinen käyttökelpoisuus

• M

» · ·· ·

Keksinnön mukainen menetelmä, jossa kuparisulfidirikastetta tai metallikiveä hapetetaan ,···. jatkuvatoimisesti valkometallin tai raakakuparin saamiseksi, mahdollistaa kuparisulfidi-• · rikasteen sulatuksen, joka on, ilman magnetiittikomplikaatioita, käyttökelpoinen sellaisen : *.* kuparisulfidirikasteen tai metallikiven käsittelyssä, joka sisältää Si02:ia, menetelmällä saadaan kuparin hävikki kuonaan vähäisemmäksi, kupari voidaan talteenottaa kuonasta vaahdottamalla, sillä saadaan As, Sb ja Pb poistettua hyvin kuonaan ja se vahingoittaa tulenkestäviä aineita vähemmän.

Claims (11)

119515

1. Kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä happisulattamalla kuparisulfidirikastetta ja poistamalla suurin osa kuparisulfidirikasteen sisältämästä Fe:sta kuonaan, samoin kuin poistamalla osa tai suurin osa siinä olevasta S:stä SiC^na, jolloin kuparisulfidirikasteesta saadaan kuparia valkometallina, valkometallia lähellä olevana metallikivenä (nearly white matte) tai raakakuparina, joka menetelmä on tunnettu siitä, että happisulatus suoritetaan siten, että tuotetaan kuonaa, jossa CaO/(SiC>2 + CaO) -painosuhde on 0,6-0,85 ja Fe/(FeOx + S1O2 + CaO) -painosuhde on 0,5-0,6, ja valkometallia, valkometallin lähellä olevaa metallikiveä tai raakakuparia, lisäämällä kuparisulfidirikasteeseen fluksina Si02-materiaalia ja CaO-materiaalia, jolloin kuonan lämpötila säädetään 1280 °C:seen tai sen alapuolelle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä, tunnettu siitä, että tuotettua kuonaa jäähdytetään hitaasti sen jähmeyttämiseksi, minkä jälkeen se jauhetaan ja vaahdotetaan, ja talteenotettu kuparimäärä saatetaan uudelleen happisulatusprosessiin.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä, tunnettu siitä, että kuparisulfidirikasteen SiCVpitoisuus on vähintään 1,7 paino-% kuonaan ; poistuvaan Fe:aan nähden. • « M··*

·;··· 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä, tunnettu .· *’.♦ siitä, että tuotetun kuonan lämpötila pidetään 1280 °C:ssa. V,·1

5. Kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä happisulattamalla kuparisulfidirikastetta, ja * « · ·...· poistamalla osa kuparisulfidirikasteen sisältämästä Fe:sta ja S:stä kuonaan ja SiC^rina, ja • :*j happisulattamalla edelleen metallikiveä, joka on saadun FeS:n ja Cu2S:n seosta, Fe:n ja ··· · :***: S:n poistamiseksi kuonana ja SiC^na, jolloin saadaan raakakuparia, • · · : joka menetelmä on tunnettu siitä, että happisulatus suoritetaan siten, että tuotetaan • · · kuonaa, jossa CaO/(SiC>2 + CaO) -painosuhde on 0,6-0,85 ja Fe/(FeOx + S1O2 + CaO) -painosuhde on 0,5-0,6, ja raakakuparia, lisäämällä metallikiveen Si02-materiaalia ja CaO-materiaalia, jolloin kuonan lämpötila säädetään 1280 °C:seen tai sen alapuolelle. 119515

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä, tunnettu siitä, että tuotettu kuona jäähdytetään hitaasti ja jähmeytetään, minkä jälkeen se jauhetaan ja vaahdotetaan, ja talteenotettu kuparimäärä saatetaan uudelleen metallikiven happisulatusprosessiin.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä, tunnettu siitä, että tuotettu kuona pidetään sulassa tilassa ja saatetaan uudelleen metallikiven happisulatusprosessiin.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä, tunnettu siitä, että tuotettu kuona jäähdytetään ja jähmeytetään, ja saatetaan sitten uudelleen metallikiven happisulatusprosessiin.

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä, tunnettu siitä, että metallikiven Si02-pitoisuus on vähintään 1,7 paino-% kuonaan poistuvaan Fe:aan nähden.

. 10. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kuparisulfidirikasteen sulatusmenetelmä, tunnettu • · ..._ siitä, että tuotetun kuonan lämpötila pidetään 1280 °C:ssa. • · · • · · t « · • · · • • · · · • · • · • · · t · • · · • · · • · • · · • · • · • · 1

• · • · · • 1 1 M1 ♦ ··· • · • · • · · • 1 • · · • · Φ * 1 · 119515 *