FI56397C - OIL ANALYZING FOR SUSPENSIONSSMAELTNING AV FINFOERDELADE SULFID- OCH / ELLER OXIDMALMER ELLER -KONCENTRAT - Google Patents

OIL ANALYZING FOR SUSPENSIONSSMAELTNING AV FINFOERDELADE SULFID- OCH / ELLER OXIDMALMER ELLER -KONCENTRAT Download PDF

Info

Publication number
FI56397C
FI56397C FI208874A FI208874A FI56397C FI 56397 C FI56397 C FI 56397C FI 208874 A FI208874 A FI 208874A FI 208874 A FI208874 A FI 208874A FI 56397 C FI56397 C FI 56397C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
suspension
reaction zone
melt
reaction
furnace
Prior art date
Application number
FI208874A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI208874A (en
FI56397B (en
Inventor
Olavi August Aaltonen
Jyrki Tapani Juusela
Original Assignee
Outokumpu Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Outokumpu Oy filed Critical Outokumpu Oy
Priority to FI208874A priority Critical patent/FI56397C/en
Priority to DE19752529758 priority patent/DE2529758C2/en
Priority to CA230,816A priority patent/CA1072343A/en
Priority to AU82742/75A priority patent/AU501911B2/en
Priority to BE157996A priority patent/BE831016A/en
Priority to GB2838175A priority patent/GB1507941A/en
Priority to ZM8775A priority patent/ZM8775A1/en
Publication of FI208874A publication Critical patent/FI208874A/fi
Priority to US05/647,506 priority patent/US4113470A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI56397B publication Critical patent/FI56397B/en
Publication of FI56397C publication Critical patent/FI56397C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00General methods of reducing to metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B15/00Obtaining copper
    • C22B15/0026Pyrometallurgy
    • C22B15/0028Smelting or converting
    • C22B15/0047Smelting or converting flash smelting or converting

Description

ΠΓ5ϊ^η ra1 KUULUTUSJULKAISU CCOQ7 4s3fjB ™ (11* UTLÄGGN I NGSSKRIFT ** ' C ^45j Patentti myönn.-tty 10 OI 1930 ^¾¾ Patent seidelit V * (51) Kv.lk.*/lnt.ci.* c 22 B 5/00 SUOMI —FINLAND (21) P*t*nttlh»k«mu*— Ptttntan«6knln| 2088/7^ (22) Htk«mUptlvi — Ansttknlngtdtg 05.07.7^ΠΓ5ϊ ^ η ra1 ANNOUNCEMENT CCOQ7 4s3fjB ™ (11 * UTLÄGGN I NGSSKRIFT ** 'C ^ 45j Patent granted-tty 10 OI 1930 ^ ¾¾ Patent seidelit V * (51) Kv.lk. * / Lnt.ci. * c 22 B 5/00 FINLAND —FINLAND (21) P * t * nttlh »k« mu * - Ptttntan «6knln | 2088/7 ^ (22) Htk« mUptlvi - Ansttknlngtdtg 05.07.7 ^

(23) Alkupilvl — Gilti(h«tsdag O5.O7.7U(23) Alkupilvl - Gilti (h «tsdag O5.O7.7U

(41) Tullut julkiseksi — Bllvlt offantllf 06.01.76 FMOTttl- 1· r.klrtwlh>niOi> (u fm.Mk.lp™. |. kppLMku™ p™.-(41) Become public - Bllvlt offantllf 06.01.76 FMOTttl- 1 · r.klrtwlh> niOi> (u fm.Mk.lp ™. |. KppLMku ™ p ™ .-

Patent- och registerstyrelsen ' Aniökin utltgd oeh utl.«krtft*n publtnrad 28.09.79 (32)(33)(31) Pyydetty «tuolkuu* —Baglrd prlorltat (71) Outokumpu Oy, Outokumpu, Suomi-Finland(Fl) (72) Olavi August Aaltonen, Pori, Jyrki Tapani Juusela, Pori, Suomi-Finland(Fl) (7U) Berggren Oy Ab (5U) Menetelmä ja laite hienojakoisten sulfidi- ja/tai oksidimalmien tai rikasteiden suspensiosulattamiseksi - Förfarande och anordning för suspensionssmaltning av finfördelade sulfid- och/eller oxid-malmer eller -koncentrat Tämä keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteeseen hienojakoisten sulfidi- tai oksidi- ja sulfidimalmien ja rikasteiden suspensiosulattamiseksi .Patent- och registerstyrelsen 'Aniökin utltgd oeh utl. «Krtft * n publtnrad 28.09.79 (32) (33) (31) Requested« t determined * —Baglrd prlorltat (71) Outokumpu Oy, Outokumpu, Suomi-Finland (Fl) (72 ) Olavi August Aaltonen, Pori, Jyrki Tapani Juusela, Pori, Finland-Finland (Fl) (7U) Berggren Oy Ab (5U) Method and apparatus for suspension smelting of finely divided sulphide and / or oxide ores or concentrates - Förfarande och anordning för suspensionssmaltning av finfördel This invention relates to a method and apparatus for suspending finely divided sulphide or oxide and sulphide ores and concentrates.

Sulfidirikasteiden suspensiosulatus, joka perustuu suomalaiseen patenttiin 22 69U, on tullut yhä enenevässä määrin käyttöön eri puolilla maailmaa. Se on tunnetusti energiataloudellisesti edullinen ja lisäksi ympäristönsuojeluystävällinen sulatusmenetelmä. Tämä ns. autogeeninen liekkisulatusmenetelmä ei kuitenkaan missään vielä ole täysin autogeeninen, ilman ulkopuolista polttoainetta toimiva, vaan liekkisulatusuuniin pitää käyttää eri paikkoihin eri suuria määriä polttoainetta, tavallisimmin öljyä. Liekkisulatusmenetelmä on hyvin tunnettu ja kuvattu monissa artikkeleissa (mm. Journal of Metals,Suspension smelting of sulphide concentrates, which is based on the Finnish patent 22 69U, has become increasingly used in various parts of the world. It is known to be an economically advantageous and, in addition, environmentally friendly smelting method. This so-called however, nowhere is the autogenous flame smelting process completely autogenous, operating without external fuel, but the flame smelting furnace must use different amounts of fuel, usually oil, in different places. The flame smelting method is well known and described in many articles (e.g. Journal of Metals,

June 1958, Petri Bryk, Jöhn Ryselin, Jorma Honkasalo ja Rolf Malmström: "Plash Smelting Copper Concentrates" ja "The First International Flash Smelting Congress, Finland, October 23-27, 1972").June 1958, Petri Bryk, Jöhn Ryselin, Jorma Honkasalo and Rolf Malmström: "Plash Smelting Copper Concentrates" and "The First International Flash Smelting Congress, Finland, October 23-27, 1972").

C 22 B 15/00 2 56397C 22 B 15/00 2 56397

Lyhyesti esitettynä menetelmä on seuraava. Kuivattu hienojakoinen rikaste sekä kiertävä lentopöly ja mahd. kuonaa muodostavat aineet ja ilma ja/tai happiseos esilämmitettynä tai kylmänä johdetaan pystysuorassa suunnassa olevaan liekkisulatusuunin reaktiokuiluun ylhäältä alaspäin, jossa hapetusreaktiot tapahtuvat suspensiossa korkeassa lämpötilassa. Reaktiolämmön ja mahdollisen lisäpolttoaineen vaikutuksesta pääosa reaktiotuotteista sulaa (eräitä kuonakomponentteja lukuunottamatta). Kuparirikasteen kyseessä ollen seuraavia summareak-tioita voidaan ajatella tapahtuvan reaktiokuilussa:Briefly, the method is as follows. The dried fines and the circulating air dust and possibly slag-forming substances and the air and / or oxygen mixture, preheated or cold, are introduced into a vertical flame melting furnace reaction shaft from top to bottom, where the oxidation reactions take place in suspension at high temperature. Under the influence of the heat of reaction and possible additional fuel, most of the reaction products melt (with the exception of some slag components). In the case of copper concentrate, the following total reactions can be considered to take place in the reaction pit:

2 Cu PeS2 Cu2S + 1/2 S2 + 2 PeS2 Cu PeS2 Cu2S + 1/2 S2 + 2 PeS

Cu2S + 1 1/2 02 —*-Cu20 + S02Cu 2 S + 1 1/2 O 2 - * - Cu 2 O + SO 2

PeS2 —>FeS + 1/2 S2 1/2 S2 ♦ O, — S02PeS2 -> FeS + 1/2 S2 1/2 S2 ♦ O, - S02

PeS + 1 1/2 02 ->FeO + S02 3 PeO + 1/2 02 —* Fe3Oi|PeS + 1 1/2 02 -> FeO + SO2 3 PeO + 1/2 02 - * Fe3Oi |

Muilla rikasteilla tapahtuu samantapaisia reaktioita. Reaktiokuilus-ta putoava suspensio joutuu vaakasuoraan uuniosaan ns. alauuniin eli setleriin, jossa on vähintään kaksi, mutta toisinaan kolme eri sula-tekerrosta. Alinna voi olla metallikerros, tavallisimmin blisterkupa-ri, sen päällä joko kivikerros tai suoraan päällimmäisenä kuonakerros. Useimmiten alinna on kivikerros ja sen päällä kuonakerros. Pääosa suspensiossa olevista sula- tai kiintoainehiukkasista putoaa suoraan reaktiokuilun alla olevaan sulatteeseen suunnilleen kuonanlaskulämpö-tilassa, hienojakoisin osa jatkaa kaasujen mukana matkaa uunin toiseen päähän. Matkalla tapahtuu koko ajan suspension laskeutumista alauuniin. Sen toisesta päästä kaasut johdetaan suoraan ylös ns. nousuputkea pitkin, josta edelleen kaasunkäsittelylaitteisiin, jäte-lämpökattilaan ja sähkösuodattimeen. Sulatus pyritään tavallisesti suorittamaan mahdollisimman autogeenisesti, ilman ulkopuolista polttoainetta. Tämä hoidetaan reaktiokuilussa ilman esilämmityksellä ja/ tai sen happirikastuksella.Other concentrates undergo similar reactions. The suspension falling from the reaction shaft enters the horizontal furnace part of the so-called to a lower furnace, i.e. a settler, with at least two but sometimes three different layers of melt. The bottom can be a metal layer, most usually a blister cup, with either a stone layer on top or a slag layer directly on top. Most often, the bottom is a layer of stone and the top is a layer of slag. Most of the molten or solid particles in the suspension fall directly into the melt below the reaction shaft at approximately the slag settling temperature, with the finest part continuing with the gases to the other end of the furnace. Along the way, the suspension settles into the lower furnace all the time. At its other end, the gases are led directly up to the so-called along the riser, from where on to gas treatment equipment, waste boiler and electrostatic precipitator. Defrosting is usually performed as autogenously as possible, without external fuel. This is treated in the reaction shaft by preheating the air and / or enriching it with oxygen.

Tavanomaisilla sulfidirikasteilla, jotka sisältävät kalkkopyriittiä, pentlandiittejä, pyriittejä ym. raudan sulfideja, on havaittu, että raudan hapettuminen reaktiokuilussa ei johda toivotun FeO:n syntymiseen, vaan joudutaan aina Pe^O^-asteelle asti.With conventional sulfide concentrates containing chalcopyrite, pentlandites, pyrites and other iron sulfides, it has been found that oxidation of iron in the reaction shaft does not lead to the formation of the desired FeO, but is up to the degree of Pe 2 O 2.

Mitä korkeampaan kiveen sulatuksessa pyritään, so. mitä pidemmälle 3 56397 rikaste reaktiokuilussa ko. lämpötiloissa hapetetaan, sitä täydellisemmin hapettunut rauta esiintyy reaktiokuilun alaosassa magnetiittina, Fe^O^. Myös muiden metallien oksideja saattaa syntyä. Joka tapauksessa ekvivalenttimäärä rautasulfidia FeS tai muita metallisul-fideja jää hapettumatta. Loppureaktiot tapahtuvat miltei yksinomaan hiukkasten pudottua alauunin sulatteeseen ja halutut kivi-ja/tai metalli- ja kuonafaasit syntyvät. Seuraavat reaktiot ovat mahdollisia:The higher the aim of stone melting, i.e. the further 3 56397 concentrate in the reaction shaft in question. temperatures are oxidized, the more completely the oxidized iron appears at the bottom of the reaction shaft as a magnetite, Fe 2 O 2. Oxides of other metals may also be formed. In any case, an equivalent amount of ferrous sulfide FeS or other metal sulfides remains unoxidized. The final reactions take place almost exclusively after the particles have fallen into the melt of the lower furnace and the desired rock and / or metal and slag phases are formed. The following reactions are possible:

Ia 3Fe3%s) + FeS(2) 10Fe0(s) + S02(g) ΔΗ°1300ο Ξ + 398 kJIa 3Fe3% s) + FeS (2) 10Fe0 (s) + SO2 (g) ΔΗ ° 1300ο Ξ + 398 kJ

Ib ^Pe30U(1)+ FeS(a) 10 Fe0(s) + S02(g) ΔΗ 1300° = 16 kJIb ^ Pe30U (1) + FeS (a) 10 Fe0 (s) + SO2 (g) ΔΗ 1300 ° = 16 kJ

II 2Pe0(s) + Si02(g) 2Fe0 ' Si02(2) ΔΗ°1300° ' + 73,5 ^II 2Pe0 (s) + SiO2 (g) 2Fe0 'SiO2 (2) ΔΗ ° 1300 °' + 73.5 ^

III Cu2S(2) + 2Cu20(2) 6Cu(2) + SC>2(g) ΔΗ°ΐ300° ’ + 76,2 kJIII Cu2S (2) + 2Cu20 (2) 6Cu (2) + SC> 2 (g) ΔΗ ° ΐ300 ° '+ 76.2 kJ

IV 3Cu2°(2) + FeS(2) 6Cu(2) + Fe0(s) + S02(g)IV 3Cu2 ° (2) + FeS (2) 6Cu (2) + Fe0 (s) + SO2 (g)

ΔΗ 1300° = - 35 kJΔΗ 1300 ° = - 35 kJ

V Cu2°(2) + FeS(2) Fe0(s) + Cu2S(2) ΔΗ 1300° = " 115 kJV Cu2 ° (2) + FeS (2) Fe0 (s) + Cu2S (2) ΔΗ 1300 ° = "115 kJ

la+H ^Pe3^4(s) + Fe^(2) + 3^^2(s) 5(2FeO * ^-^-^2^(2) + ^2(g)la + H ^ Pe3 ^ 4 (s) + Fe ^ (2) + 3 ^ ^ 2 (s) 5 (2FeO * ^ - ^ - ^ 2 ^ (2) + ^ 2 (g)

ÄH°1300° + 766 kJΛ ° 1300 ° + 766 kJ

Ib + II (i) + FeS^2^ + 5Si02^^ 5(2FeO · Si02^2^ ^^2(g)Ib + II (i) + FeS ^ 2 ^ + 5SiO2 ^ ^ 5 (2FeO · SiO2 ^ 2 ^ ^ ^ 2 (g)

ΔΗ°1300° " + 352 kJΔΗ ° 1300 ° "+ 352 kJ

Normaaleissa kuparisulatuksissa lämpötalouden kannalta merkittävin on magnetiitin pelkistämis- ja kuonanmuodostumisreaktioiden (Ia+II tai Ib+II) yhdistelmä. Merkittäviä määriä kuparioksiduulia Cu20 alkaa esiintyä reaktiokuilun alaosassa vasta pyrittäessä yli 75 % Cu-sisäl-tävään kiveen tai metalliseen kupariin. Tällöinkin kuitenkin magnetiitti on pelkistettävä riittävän alhaiseksi, jotta kuparihäviöt kuonaan eivät olisi kohtuuttoman suuret, joten aina reaktio I+II on merkitsevä. Muita reaktioita tapahtuu pienissä määrin, mutta ne eivät ole lämpötaloudellisesti kovin vaikuttavia. Paitsi näitä endotermisiä reaktioita on alauunissa myös lämpöhäviöitä.In normal copper smelting, the most significant in terms of temperature economy is the combination of magnetite reduction and slag formation reactions (Ia + II or Ib + II). Significant amounts of copper oxide Cu 2 O begin to appear at the bottom of the reaction shaft only when aiming for a rock or metallic copper containing more than 75% Cu. Even then, however, the magnetite must be reduced low enough so that the copper losses to the slag are not unreasonably large, so that the reaction I + II is always significant. Other reactions occur to a small extent, but are not very effective in terms of heat economy. In addition to these endothermic reactions, there are also heat losses in the lower furnace.

Nykyisen käytännön mukaan alauunireaktioiden hoitamiseksi ja lämpö-häviöiden korvaamiseksi poltetaan sekä reaktiokuilun alla että pitkin alauunia öljyä, kaasua tai hiiltä. Reaktiokuilun alla, jossa endoter-miset reaktiot tapahtuvat, sekoittuu sulate kehittyvän S02~kaasun johdosta hyvin ja lämmönsiirto on tehokasta, mutta muualla uunissa,jossa kuona on miltei seisovaa, on lämmönsiirto huonoa. Mittauksilla on todettu, että tällaisessa seisovassa kuonassa lämpötilaero on 5-10°C/ cm. Jos kuonan laskulämpötila on 1250-1300°C, saattaa sen pintalämpö- n 5 6 3 ϋ 7 tila olla helposti 100°C korkeampi. Lämmönsiirto polttokaasuista kuonan läpi on vaikeaa kuonan korkean pintalämpötilan ja vasta-säteilyn vuoksi. Koko kaasumäärä joudutaan kuumentamaan korkeaan lämpötilaan ja lämpöhäviöt uunin sulatteen yläpuolella olevassa osassa tulevat suuriksi. Siten kaasumäärä kasvaa ja kalliit kaasun-käsittelylaitteet, jätelämpökattila, sähkösuodatin, puhaltimet jne. pitää mitoittaa sen mukaan suuriksi.According to current practice, oil, gas or coal are burned both under the reaction shaft and along the bottom furnace to treat sub-furnace reactions and to compensate for heat losses. Under the reaction shaft where the endothermic reactions take place, the melt mixes well due to the SO 2 gas evolved and the heat transfer is efficient, but elsewhere in the furnace where the slag is almost stationary, the heat transfer is poor. Measurements have shown that the temperature difference in such standing slag is 5-10 ° C / cm. If the lowering temperature of the slag is 1250-1300 ° C, its surface temperature 5 6 3 ϋ 7 can easily be higher than 100 ° C. Heat transfer from the combustion gases through the slag is difficult due to the high surface temperature of the slag and the back radiation. The entire amount of gas has to be heated to a high temperature and the heat losses in the part above the furnace melt become large. Thus, the amount of gas increases and expensive gas treatment equipment, waste heat boiler, electric filter, fans, etc. have to be dimensioned accordingly.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa yllä mainitut haitat ja aikaansaada menetelmä ja laite hienojakoisten sulfidi- tai oksidi-ja sulfidimalmien ja -rikasteiden suspensiosulattamiseksi, jolloin ilmassa ja/tai hapessa olevaa hienojakoisen raaka-aineen suspensiota johdetaan suspension ja sen alla olevan sulan yhteiseksi muodostamassa reaktiovyöhykkeessä ylhäältä alaspäin suspensiossa olevan raaka-aineen hapettamiseksi ja osasulattamiseksi, minkä jälkeen sus-pensiovirta saatetaan muuttamaan kulkusuuntaansa kohtisuorasti sivuille päin, niin että pääosa suspensiovirran sisältämistä raaka-aineosasista törmää kertyneen sulan pintaa vasten suspensioreaktio-vyöhykkeen alaosassa, ja jäännössuspensiovirta johdetaan nousu-virtausvyöhykkeeseen, jossa se mahdollisesti jälkisulfidoidaan, jäähdytetään sekä erotetaan jäännössuspensiovirrasta kiintoaineet, jotka mahdollisesti palautetaan reaktiovyöhykkeeseen.The object of the present invention is to obviate the above-mentioned drawbacks and to provide a method and an apparatus for suspending finely divided sulphide or oxide and sulphide ores and concentrates, the suspension of fines in air and / or oxygen being passed from top to bottom in a reaction zone formed jointly by the suspension and the melt below. to oxidize and partially melt the raw material in the suspension, after which the suspension stream is caused to change its direction perpendicular to the sides so that most of the raw material components in the suspension stream collide with the surface of the accumulated melt , cooling and separating from the residual suspension stream solids which are optionally returned to the reaction zone.

Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.The main features of the invention appear from the appended claim 1.

Keksinnön mukaan edellä selostettujen nykyisen käytönnön mukaisia haittoja voidaan vähentää kahdellakin tavalla. Reaktiokuilu lyhennetään tai tehdään alunperin niin lyhyeksi, että korkein lämpötila ja reaktioaste reaktiokuilussa ja sen jatkeena olevassa alauunin osassa saavutetaan juuri ennen suspension erottamista kaasuista 5 56397 sulatteeseen. Tällöin saavutetaan säästöä investointikustannuksissa, kun reaktiokuilu voidaan tehdä paljon nykyistä matalammaksi. Liekki-sulatoissa reaktiokuilun korkeus ja kuilun päälle rakennettavat raskaat siilorakenteet määräävät koko sulaton korkeuden ja vaikuttavat siten huomattavasti investointi- ja myös käyttökustannuksiin (materiaalin siirrot ylös siiloihin). Myös lämpöhäviöt pienenevät reaktiokuilun lyhentämisen myötä. Tämä vaikuttaa erikoisesti sellaisissa tapauksissa, joissa rikasteella on pieni lämpöarvo ja joudutaan käyttämään ylimääräistä polttoainetta reaktiokuilussa.According to the invention, the disadvantages of the present practice described above can be reduced in two ways. The reaction shaft is shortened or initially made so short that the highest temperature and reaction rate in the reaction shaft and its extension of the lower furnace is reached just before the suspension is separated from the gases into the melt. In this case, savings in investment costs are achieved when the reaction gap can be made much lower than at present. In flame smelters, the height of the reaction shaft and the heavy silo structures built on top of the shaft determine the entire height of the smelter and thus have a significant impact on investment and also operating costs (material transfers up to the silos). Heat losses also decrease as the reaction gap is shortened. This is especially the case in cases where the concentrate has a low calorific value and additional fuel has to be used in the reaction shaft.

Eräs vaihtoehtoinen tapa on sovittaa raaka-aineen syöttölaite siten, että syöttökohdan etäisyys sulan pinnasta on säädettävissä halutun suuruiseksi ilman että reaktiokuilun pituutta tarvitsee muuttaa.An alternative way is to arrange the feed material of the raw material so that the distance of the feed point from the surface of the melt can be adjusted to the desired size without having to change the length of the reaction shaft.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 on poikkileikattu sivukuvanto koeliekkisulatusuunista, kuviot 2-4 esittävät hapen jakautumaa reaktiokuilussa, kuvio 5 sul-fidien hapettumista reaktiokuilussa, kuvio 6 reaktiokuilun kaasun lämpötilat reaktiomatkan funktiona ja kuvio 7 esittää eri yhdisteiden stabiliteettidiagrammia happi- ja rikkipaineen funktioina.The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 is a cross-sectional side view of a test flame melting furnace, Figures 2-4 show oxygen distribution in the reaction shaft, Figure 5 as a function of sulfur pressure.

Prosessin endotermisten reaktioiden vaatima lämpömäärä on sitä suurempi, mitä rikkaampaan kiveen pyritään. Alla olevat kokeet antanevat tästä kuvan. Ne on laskettu koeuunissa, kuvio 1 (1-2 t rikastetta/h) saatujen tulosten pohjalta. Kokeissa ei ole ollut lentopölyjen palautusta, mutta kuona- ja kivimäärät on laskettu saatujen analyysien perusteella niinkuin olisi ollut täydellinen lentopölyjen uudelleen kierrätys .Tämä ei kuitenkaan oleellisesti vaikuta tarkastelujen tulokseen.The amount of heat required for the endothermic reactions of the process is higher the richer the stone is sought. The experiments below should give a picture of this. They have been calculated in a test furnace, Figure 1 (1-2 t concentrate / h) based on the results obtained. There has been no recovery of air dust in the tests, but the amounts of slag and rock have been calculated on the basis of the analyzes received as if there had been a complete recycling of air dust. However, this does not materially affect the outcome of the reviews.

6 563976 56397

Kuparirikasteanalyysi:Kuparirikasteanalyysi:

Cu 19,0 %Cu 19.0%

Pe 38,5 % S 34,5 %Pe 38.5% S 34.5%

Si02 4,0 % 3+ ·Si02 4.0% 3+ ·

Kivestä on analysoitu happi ja kuonasta Fe , joiden perusteella on laskettu Fe^O^-pitoisuudet. Kuonan rikistä ja kuparista on laskettu siihen jäänyt kivimäärä ja sen rauta. Kun kuonan kokonaisraudas-ta vähennetään sen magnetiittinä esiintyvä rauta ja edelleen siinä kivenä oleva rauta, saadaan reaktion I mukaan syntynyt FeO-määrä. Magnetiitin liukenemislämpönä on käytetty sen sulamislämpöä 138 kJ/mol. Kaikki arvot on laskettu per tonni rikastetta.Oxygen has been analyzed from the rock and Fe from the slag, from which the Fe 2 O 2 concentrations have been calculated. The amount of stone and iron left in the slag has been calculated from the sulfur and copper. By subtracting the iron present as a magnetite from the total iron of the slag and further the iron in it as a rock, the amount of FeO formed according to reaction I is obtained. The melting heat of magnetite is 138 kJ / mol. All values are calculated per ton of concentrate.

Koe IKoe I

Kiveä 327 kg Kuonaa 683 kgStone 327 kg Slag 683 kg

Cu 55,0 % Cu 1,5 %Cu 55.0% Cu 1.5%

Fe 20,0 % Fe 46,8 % S 21,9 % S 1,6 % O 2,1 % Fe2°k 13,5 %Fe 20.0% Fe 46.8% S 21.9% S 1.6% O 2.1% Fe2 ° k 13.5%

Si02 31,5 %SiO2 31.5%

Magnetiittimäärä: kivessä 25 kg kuonassa 92 " 117 kgAmount of magnetite: in the stone 25 kg in slag 92 "117 kg

Kuonaan syntynyt Fe2+ reaktion II mukaan 253 kg, joka reaktion la+II mukaan vaatii lämpöä 345 x lo3 kJ ja Ib+II mukaan 159 x 10 kJ· Magnetiitin "liukeneminen" vaatii lämpöä 69 x 103 kJ.The slag Fe2 + according to reaction II 253 kg, which according to reaction Ia + II requires heat 345 x lo3 kJ and according to Ib + II 159 x 10 kJ · The "dissolution" of magnetite requires heat 69 x 103 kJ.

Lämmön tarve yhteensä 4l4 x lo3 kJ, jos Fe^O^^ -^9 x 103 kJ, jos Fe301((1)iTotal heat demand 4l4 x lo3 kJ if Fe ^ O ^^ - ^ 9 x 103 kJ if Fe301 ((1) i

Koe 2Test 2

Kiveä 240 kg Kuonaa 803 kgStone 240 kg Slag 803 kg

Cu 73,3 % Cu 1,8 %Cu 73.3% Cu 1.8%

Fe 5,4? Pe 46,3$ S 20,5 % S 0,4 $ O 0,45? Fe3°4 20)5 *Fe 5.4? Pe $ 46.3 S 20.5% S $ 0.4 O 0.45? Fe3 ° 4 20) 5 *

Si02 31,0 %SiO2 31.0%

Magnetiittimäärä: kivessä 4 kg kuonassa 165 kg 169 kg 2 + 1 5 6 3 % 7Amount of magnetite: in stone 4 kg in slag 165 kg 169 kg 2 + 1 5 6 3% 7

Kuonaan syntynyt Pe reaktion II mukaan 252 kg, joka reaktion Ia+II mukaan vaatii lämpöä 345 x 10^ kJ ja lb+II mukaan 159 x 10^ kJ. Magnetiitin liukeneminen vaatii lämpöä 100 x 10^ kJ.The slag-formed Pe according to reaction II is 252 kg, which according to reaction Ia + II requires a heat of 345 x 10 ^ kJ and according to lb + II 159 x 10 ^ kJ. Dissolution of magnetite requires heat of 100 x 10 ^ kJ.

3 . 3 Lämmön tarve yhteensä 445 x 10 kJ, jos Fe^O^^ tai 159 x 10 kJ, jos Fe304(1)>3. 3 Total heat demand 445 x 10 kJ if Fe ^ O ^^ or 159 x 10 kJ if Fe304 (1)>

Todelliset lämmöntarpeet lienevät edellämainittujen rajojen välissä.Actual heat demand is likely to be within the above limits.

Saadut tulokset eivät suinkaan ole absoluuttisia. Ei tiedetä tarkasti mitä reaktioita ja miten ne todella reaktiokuilussa tapahtuvat. Tiedetään kuitenkin, että mitä matalampi Cu-kivi on, sitä enemmän se pystyy määrätyssä lämpötilassa liuottamaan hapettunutta rautaa.The results obtained are by no means absolute. It is not known exactly what reactions and how they actually occur in the reaction gap. However, it is known that the lower the Cu rock, the more it is able to dissolve oxidized iron at a given temperature.

Matalaan kiveen pyrittäessä lämmöntarve lähenee minimiä 159 x 10^ kJ. Korkeaan kiveen pyrittäessä vain osa hapettuneesta raudasta voi liueta kivipisaroihin, muun ollessa kiinteänä magnetiittina. Lämmöntarve lähenee tällöin maksimia. Analyysitulokset on saatu jäähdytetyistä näytteistä. Reaktiokuilussa putoavasta suspensiosta on myös eri korkeuksilta otettu jäähdytettyjä näytteitä ja analysoitu ne sekä kaasu-analyysejä ja tehty lämpötilan mittauksia. Näistä näytteistä on mikroskooppisesta voitu todeta, että hapettunut rauta on ollut reaktio-kuilussa käytännöllisesti katsoen magnetiittina eikä kuonanmuodostu-misreaktiot (MeO + SiOg) ole vielä alkaneet, vaan SiO^ on ollut yleensä reagoimattomana. Koesulatuksissa on rikaste ollut 0,1 % E^O kuivattua eikä siinä ole ollut yli 2 mm:n rakeita. Kuvioissa 2, 3 ja 4 on esitetty hapen jakaantumat reaktiokuilussa erilaisissa sulatusolo-suhteissa. 0^- ja SC^-pitoisuudet ovat kaasukromatografianalyysejä ja O. (Pe 0 ) on laskettu erotuksena kiintoaineeseen (sulaan) sitou-(— x y tuneeksi. Kuvioista käy selvästi ilmi, että tässä koeuunissa jo alle 2 m:n reaktiomatkalla riippumatta kovin paljon olosuhteista, kaasu-nopeudesta, syötön määrästä, happirikastuksesta ja prosessi-ilman esilämmitysasteesta, saavutetaan lähes pysyvä reaktiotulostaso.When aiming for a shallow rock, the heat demand approaches a minimum of 159 x 10 ^ kJ. When aiming for a high rock, only part of the oxidized iron can dissolve in the rock droplets, the rest being a solid magnetite. The heat demand then approaches its maximum. The analysis results are obtained from chilled samples. Chilled samples from the suspension falling in the reaction shaft have also been taken from different heights and analyzed, as well as gas analyzes and temperature measurements. From these microscopic samples it has been found that the oxidized iron has been practically a magnetite in the reaction shaft and the slag formation reactions (MeO + SiOg) have not yet begun, but SiO 2 has generally been unreacted. In the test smelters, the concentrate has been 0.1% E 2 O dried and has no granules larger than 2 mm. Figures 2, 3 and 4 show the oxygen distributions in the reaction shaft under different melting conditions. The 0 ^ and SC ^ concentrations are gas chromatographic analyzes and O. (Pe 0) has been calculated as the difference between the solid (molten) bound (- xy) and it is clear from the figures that in this test furnace with a reaction distance of less than 2 m, regardless of the conditions , gas velocity, feed rate, oxygen enrichment, and process air preheating degree, an almost constant level of reaction result is achieved.

Kuviossa 5 on esitetty vastaavat reaktiokuilun kiintoaineanalyyseis-tä lasketut ns. kuparikivipitoisuudet ja lopulliset pitoisuudet.Figure 5 shows the corresponding so-called solids calculated from the solid analyzes of the reaction shaft. copper rock concentrations and final concentrations.

Tästä huomataan, että koeolosuhteissa reaktiokuilureaktiot johtivat n. 40 % Cu-kiveen, lopullinen n. 60 % Cu-kivi saavutettiin alauunis-sa. Tässä on huomattava, että kuviossa 5 olevat pisteet on laskettu sisältävän vain Cu„S + FeS, .... ... x eikä ollenkaan magnetiittia liuenneena. Todellisuudessa esim. n. 40 % Cu-kivi sisältää myös happea n. 5 %, joten kivipitoisuudet olisivat todellisuudessa huomat- 8 56397 tavasti alle 40 % Cu. Kuviossa 6 esitetään termoelementeillä reak-tiokuilusta eri korkeuksilta mitatut lämpötilat. Nämä mittaustulokset sopivat hyvin yhteen kuvioiden 2,3 ja 4 analyysitulosten kanssa vahvistaen toteamusta, että pääosa reaktiokulussa tapahtuvista reaktioista on loppunut jo n. 2 m:n matkalla. Teoreettisessa tarkastelussa lämmön siirrosta ja reaktionopeudesta reaktiokuilussa on tultu siihen tulokseen, että reaktionopeuden kuilussa määrää yksinomaan partikkelin lämpenemisnopeus ja että tässä osaprosessissa partikkelin ja kaasun välisellä nopeuserolla on huomattava merkitys. Rikasteen syttymisen jälkeen on r.eaktiolämpöjen osuus määräävä koko suspension käyttäytymisen kannalta. Reaktiokuiluolosuhteissa kuivan rikaste-partikkelin lämpenemisaika syttymislämpötilaan on suuruusluokaltaan 0,1 s, eli syttyminen tapahtuu heti reaktiokuilun holvin alla. Kun keskimääräiseksi rikastepartikkeliksi otetaan 0 = 37/Um, saadaan kaa- sudiffuusioon perustuvan laskutavan mukaan 67 % sen rikistä poltettua -4 10 sekunnissa. Endotermiset reaktiot ja tapahtumat, kuten sulfaattien ja karbonaattien hajaantuminen, pyriittisen rikin tislautuminen, kosteuden haihtuminen ja mikropelletoituminen jne. hidastuttavat sekä lämpenemistä että myös palamisreaktioita. Myös huono rikasteen hajos-tus, pötkynä meno, johtaa reaktioiden huomattavaan keskimääräiseen hidastumiseen. Esim. pyriittiä voidaan tällöin löytää reaktiokuilun alaosasta ja rikaste voi myös muodostaa kasan alauuniin. Normaalitapauksissa, kun on kuiva hienojakoinen rikaste, hyvä hajotus, pääosa eksotermisistä reaktioista tapahtuu välittömästi reaktiokuilun yläosassa ja endotermiset sulatteessa reaktiokuilun alla. Näytteet, jotka on otettu liekkisulatusuunin kuonasta heti reaktiokuilun jälkeen (a) ja uunin toisesta päästä kuonan laskusta (b), vahvistavat tätä käsitystä, että pääosa alauunin reaktioista on tapahtunut heti reaktiokuilun alla ja vain pölylaskeumasta johtuvia jälkireaktioita sekä kiven ja metallin laskeutumista tapahtuu alauunissa reaktiokuilun jälkeisellä osalla.From this, it is noted that under the experimental conditions, the reaction shaft reactions resulted in about 40% Cu rock, the final about 60% Cu rock was reached in the lower furnace. It should be noted here that the dots in Figure 5 have been calculated to contain only Cu „S + FeS, .... ... x and no magnetite dissolved at all. In reality, for example, about 40% Cu rock also contains about 5% oxygen, so that in reality the stone contents would be considerably less than 40% Cu. Figure 6 shows the temperatures measured at different heights from the reaction shaft with thermocouples. These measurement results are in good agreement with the analysis results of Figures 2, 3 and 4, confirming the finding that the majority of the reactions in the reaction process have already been completed in a distance of about 2 m. A theoretical analysis of heat transfer and reaction rate in the reaction shaft has led to the conclusion that the reaction rate in the shaft is determined solely by the heating rate of the particle and that in this sub-process the rate difference between particle and gas is of considerable importance. After the ignition of the concentrate, the proportion of reaction temperatures is decisive for the behavior of the whole suspension. Under the reaction shaft conditions, the warming time of the dry concentrate particle to the ignition temperature is of the order of 0.1 s, i.e. the ignition takes place immediately below the vault of the reaction shaft. When the average concentrate particle is taken as 0 = 37 μm, according to the calculation method based on gas diffusion, 67% of its sulfur is burned in -4 to 10 seconds. Endothermic reactions and events such as decomposition of sulfates and carbonates, distillation of pyritic sulfur, evaporation of moisture and micropelletization, etc. slow down both heating and combustion reactions. Poor digestion of the concentrate, go to bed, also results in a considerable average slowing of the reactions. For example, pyrite can then be found at the bottom of the reaction shaft and the concentrate can also form a pile in the bottom furnace. Normally, when there is a dry finely divided concentrate, good decomposition, most of the exothermic reactions occur immediately at the top of the reaction pit and endothermic in the melt below the reaction pit. Samples taken from the slag of the flame melting furnace immediately after the reaction shaft (a) and from the other end of the furnace from the slag drop (b) confirm this notion that most of the sub-furnace reactions have taken place immediately below the reaction shaft and only dust deposition and rock and metal deposition in the sub-furnace part of it.

Cu % Pe % S % Pe3°i| % Si°2 % a) 2,6 ' 43,3 0,5 17,5 31,5 b) 2,4 43,5 0,3 16,5 30,5 c) 18,6 33,0 8,4 25,7 26,1 c) = vastaava kuilunäyte ennen alauunia.Cu% Pe% S% Pe3 ° i | % Si ° 2% a) 2.6 '43.3 0.5 17.5 31.5 b) 2.4 43.5 0.3 16.5 30.5 c) 18.6 33.0 8, 4 25.7 26.1 c) = corresponding shaft sample before the lower furnace.

Kun rikasteella on refeictiolämpöä riittävästi ja reaktiokuilu lyhennetään, nousee suspension lämpötila lämpöhäviöiden pienentymistä vastaavalla määrällä. Tässä on kyseessä keksinnön toinen erittäin huomattava etu. joka käytetään hyödyksi. Tämä suspension lämpötilan 9 56397 nousu, sen entalpian muutos, käytetään hyväksi alauunissa tapahtuvissa endotermisissä reaktioissa. Siis reaktiokuilussa eksotermisten hapetusreaktioiden antama ylimääräinen lämpö käytetään tehokkaasti hyödyksi alauunin endotermisissä pelkistys- ja kuonanmuodostusreak-tioissa. Tehokkuus on ymmärrettävissä siten, että partikkelit, joiden pitää alauunissa reagoida endotermisesti keskenään, sisältävät jo tarvittavan lämpömäärän, mitä ei, niinkuin nykyisin, tarvitse antaa polttamalla jotain polttoainetta reaktiokuilun alla tai lähistöllä.When the concentrate has sufficient heat of refraction and the reaction gap is shortened, the temperature of the suspension increases by an amount corresponding to the reduction of heat losses. This is another very significant advantage of the invention. which is used to advantage. This increase in the temperature of the suspension, 9 56397, the change in its enthalpy, is exploited in endothermic reactions in the lower furnace. Thus, the excess heat provided by exothermic oxidation reactions in the reaction shaft is effectively utilized in the endothermic reduction and slag formation reactions of the lower furnace. Efficiency can be understood as meaning that the particles, which must react endothermically with each other in the lower furnace, already contain the required amount of heat, which, as at present, does not have to be given by burning some fuel under or near the reaction shaft.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin esimerkkien avulla.The invention is described in more detail below by means of examples.

Tarkastellaan teollisuusmittakaavaista liekkisulatusuunia, jossa reaktiokuilun sisäläpimitta oli 4,2 m ja korkeus 7,5 m. Alauunissa lisäksi reaktiomatkaa sulatteeseen n. 2 m. Mitatut reaktiokuilun lämpö-häviöt 5430 x 103 kJ/h ± 15 %.Consider an industrial-scale flame melting furnace with an inner shaft diameter of 4.2 m and a height of 7.5 m. In the lower furnace, the reaction distance to the melt is about 2 m. The measured heat loss of the reaction shaft is 5430 x 103 kJ / h ± 15%.

Syöttö n. 30 t/h plus 10 % kiertävää lentopölyä.Feed approx. 30 t / h plus 10% circulating air dust.

Prosessi-ilman esilämmitys n. 200°C ja happirikastus 32 % 02.Preheating of process air approx. 200 ° C and oxygen enrichment 32% 02.

Reaktiokuilu oli autogeeninen, ei lisäpolttoainetta ja alauuniin putoavan suspension lämpötila n. 1300°C.The reaction gap was autogenous, no additional fuel and the temperature of the suspension falling into the bottom furnace was about 1300 ° C.

Reaktiokuilun alla poltettiin öljyä 200 kg/h ja muualla uunissa n.Under the reaction shaft, oil was burned at 200 kg / h and elsewhere in the furnace n.

250 kg/h, alempi lämpöarvo 13,6 · 103 kJ (poistok. 1400°C). Kuonan keskimääräinen laskulämpötila öli n. 128o°C ja kiven n. 1180°C. Poistokaasujen lämpötila alauunista oli n. 1400°C tai yli.250 kg / h, lower calorific value 13.6 · 103 kJ (removal 1400 ° C). The average settling temperature of the slag was about 128 ° C for oil and about 1180 ° C for the stone. The temperature of the exhaust gases from the lower furnace was about 1400 ° C or more.

Kuparirikasteseos LentopölysyöttöCopper concentrate mixture Air dust supply

Analyysi: Analyysi:Analysis: Analysis:

Cu 18,3 % Cu 25,10 %Cu 18.3% Cu 25.10%

Fe 28,5 % Fe 24,30 % 3 26,7 % S 7,30 %Fe 28.5% Fe 24.30% 3 26.7% S 7.30%

Zn 1,9 % Zn 5,50 %Zn 1.9% Zn 5.50%

SiC>2 16,8 % Pb 1,70 % muuta 7,8 % SiC>2 3,70 % 100,0 % happea+ muuta 32,40 % 100,0 t 10 56397SiC> 2 16.8% Pb 1.70% change 7.8% SiC> 2 3.70% 100.0% oxygen + other 32.40% 100.0 t 10 56397

Kiveä 255 kg/t rikast.: Kuonaa 620 kg/t rikast.:Stone 255 kg / t concentrate: Slag 620 kg / t concentrate:

Analyysi: Analyysi:Analysis: Analysis:

Cu 70,0 % Cu 1,9 %Cu 70.0% Cu 1.9%

Fe 8,3 % Fe 42,6 % s 21,2 % S 0,5 % O 0,46 % Zn 26,9 %Fe 8.3% Fe 42.6% s 21.2% S 0.5% O 0.46% Zn 26.9%

Fe^Ojj 15,8 %Fe ^ Ojj 15.8%

MgO+CaO 1,9 % A1205 2,0 %MgO + CaO 1.9% Al 2 O 5 2.0%

Reaktiokuilun ainetase per 1 tonni rikastetta:Material balance of the reaction shaft per 1 tonne of concentrate:

Sisään:In:

Rikastetta 1000 kgConcentrate 1000 kg

Lentopölyä 100 "Air dust 100 "

Happea 208 m^n 297 "Oxygen 208 m ^ n 297 "

Typpeä 442 " 553 » 1950 kgNitrogen 442 "553» 1950 kg

Ulos:Out:

Sula-kiintoainesuspensiota 900 kg900 kg of molten solid suspension

Lentopölyn oksideja 8l "Air dust oxides 8l "

Typpeä 442 m^n 553 "Nitrogen 442 m ^ n 553 "

Rikkioksidia 144 m^n 412 nSulfur oxide 144 m ^ n 412 n

Happea 3 m^n 4 " 1950 kgOxygen 3 m ^ n 4 "1950 kg

Esimerkki 1Example 1

Kuilutuotteen lämpötilan .nostolla korvataan alauunissa käytetty öljy 450 kg/h. Siitä saatu hyötylämpö on n. 210 x 10^ kJ/h, tr^k , kun alauunin poistokaasut ovat 1400 C. Kun kiven lasku otetaan alauunin toisesta päästä eikä reaktiokuilun alta, voidaan alauunin poistokaasujen lämpötilan sallia laskevan 1350°C:een, jolloin alauunin lämmöntarve pienenee n. 157 x 10^ kJ/h, trik :een.Increasing the temperature of the shaft product replaces the oil used in the lower furnace with 450 kg / h. The useful heat obtained from it is about 210 x 10 ^ kJ / h, tr ^ k, when the exhaust gases of the lower furnace are 1400 C. When the rock fall is taken from one end of the lower furnace and not below the reaction shaft, the temperature of the lower furnace exhaust gases can be allowed to the heat demand is reduced to about 157 x 10 ^ kJ / h, trick.

Kuilutuotteiden lämpösisällön muutos välillä 1300-l400°C.Change in the heat content of shaft products between 1300-144 ° C.

Sula+kiintoainesuspensio 0,8 · 10^ kJ/°C, t rikast.Melt + solid suspension 0.8 · 10 ^ kJ / ° C, t enriched.

(Pe3°4(D )(Pe3 ° 4 (D)

Prosessikaasut 1>0 · 10^ kJ/ - ”Process gases 1> 0 · 10 ^ kJ / - ”

Lentopöly 0,06- 10^ kJ/ - 11 -Flight dust 0.06- 10 ^ kJ / - 11 -

Yhteensä 1,9 * 105 kJ/°C, t rikast.Total 1.9 * 105 kJ / ° C, t enriched.

11 563*711 563 * 7

Kuilutuotteen lämpötilaa on nostettava 157 x ίο3 kj/h, trik- = ^ ι,9 x 103 kJ/°c, trik< Tämä merkitsee reaktiokuilun lyhentämistä nykyisestä 7>5 m:sta noin 1-1,5 m:iin. Tällöin myös liekkiuunista poistuva kaasumäärä pienenee 3 n. 5100 m n/h, mikä on n. 22 %. Tämä vapautuva kaasuvolyymi voidaan käyttää kapasiteetin suurentamiseen seuraavan esimerkin mukaan.The temperature of the shaft product must be raised by 157 x ίο3 kj / h, trik- = ^ ι, 9 x 103 kJ / ° c, trik <This means that the reaction gap is shortened from the current 7> 5 m to about 1-1.5 m. In this case, the amount of gas leaving the flame furnace also decreases by 3 approx. 5100 m n / h, which is approx. 22%. This released gas volume can be used to increase the capacity according to the following example.

Esimerkki 2Example 2

Kapasiteetin suurentaminen n. 29 %· Käytetään esimerkki I:n mukaista uunia ja samaa happirikastusta 32 % 0p. öljynpoltosta vapautunut kaa-suvolyymi 5100 nrn/h käytetään reaktiokuilussa lisärikasteen hapetta-miseen. Tämä merkitsee n. 8,7 tp^k /h lisää eli n. 29 % ja kuilutuotteen lämpötilan nousua n. 30-40°C esimerkki 1 arvosta. Kaasumäärä ja kaasun käsittelylaitteet pysyvät entisellään.Capacity increase approx. 29% · The furnace according to Example I and the same oxygen enrichment 32% 0p are used. the gas volume 5100 nrn / h released from the oil combustion is used in the reaction shaft to oxidize the additional concentrate. This means an increase of about 8.7 tp ^ k / h, i.e. about 29%, and an increase in the temperature of the shaft product of about 30-40 ° C from the value of Example 1. The amount of gas and the gas treatment equipment remain the same.

Esimerkki 3Example 3

Investointikustannusten pienentäminen. Rakennetaan uusi laitos vanhan laitoksen syöttö- ja happirikastusarvoilla. Reaktiokuilun keksinnön mukaisesta lyhentämisestä johtuen sulattorakennus tulee n. 6 m matalammaksi ja kaasunkäsittelylaitteet n. 27 % pienemmiksi. Tämä merkitsee paitsi huomattavaa investointikustannusten pienentämistä myös käyttökustannusten alenemista, sillä liekkiuunin syöttömateriaa-lia ei tarvitse nostaa yhtä korkealle kuin vanhassa laitoksessa ja pienemmät kaasujen käsittelylaitteet merkitsevät tietenkin myös pienempiä käyttökustannuksia. Lyhyt reaktiokuilu ei myöskään tarvitse kuin murto-osan tulenkestävää vuorausmateriaalia verrattuna pitkään, nykyisen käytännön mukaiseen kuiluun.Reducing investment costs. A new plant will be built with the feed and oxygen enrichment values of the old plant. Due to the shortening of the reaction shaft according to the invention, the smelter building will be about 6 m lower and the gas treatment equipment about 27% smaller. This means not only a significant reduction in investment costs but also a reduction in operating costs, as the feed material of the flame furnace does not have to be raised as high as in the old plant and smaller gas treatment equipment of course also means lower operating costs. Also, a short reaction gap requires only a fraction of a refractory lining material compared to a long gap according to current practice.

Esimerkki 4Example 4

Kapasiteetin suurentaminen voimakkaasti sallimalla reaktiokuilutuot-teen lämpötilan nousta tavanomaista korkeammalle. Reaktiokuilu lyhennetään vanhasta kuten esimerkissä 1 tai rakennetaan uusi vastaavan korkuinen laitos. Pidettäessä kaasumäärä entisenä , täy tyy kapasiteetin suurentamiseksi prosessi-ilman happirikastusta lisätä. Esimerkki 2:ssa päästiin 32 % happirikastuksella 38,7 t^,^k /h kapasiteettiin. Kun happirikastus nostetaan 50 #:iin nousee syöttökapasi-teetti 65 /h eli runsas 67 %. Jos jäähdytystä reaktiokuilussa ja alauunin etuosassa ei tehosteta, nousevat kuilutuotteen lämpötilat 12 56397 n. 300~^00°C. Käytännössä kuilutuotteiden ja alauunin sulatteiden lämpötilan nousu lisää myös lämpöhäviöitä. Näin suurten lämpötilojen nousujen ollessa kyseessä on kuitenkin jäähdytyksen tehostamiseen kiinnitettävä erikoista huomiota. Tämä tehokas jäähdytys voidaan suorittaa tunnetulla tavalla esim. pakkokiertoisella painevesijääh-dytyksellä, jolloin suuri osa lämpöhäviöistä voidaan saada höyrynä talteen. Paitsi kapasiteettietua, saavutetaan tämän esimerkki IV:n korkeasta reaktiolämpötilasta toinenkin huomattava etu. Lämpötilan kohotessa raudan hapettumistaipumus magnetiitiksi voimakkaasti vähenee. Tämä ilmenee kuvasta 7 , jossa on esitettynä raudan- ja kupari-yhdisteiden tasapainotilapiirroksia eri lämpötiloissa. Arvot ovat osittain ekstrapoloituja matalammista lämpötiloista. Niistä huomataan, että lämpötilan kohotessa tasapainoa FeO/Fe^O^ vastaavat happipaineet myös kohoavat. Siten esim.Vigorously increasing the capacity by allowing the temperature of the reaction shaft product to rise above normal. The reaction shaft is shortened from the old one as in Example 1 or a new plant of equivalent height is built. While keeping the amount of gas the same, it is necessary to increase the capacity of the process without increasing the oxygen enrichment. In Example 2, a capacity of 38.7 t / h / h / h was reached with 32% oxygen enrichment. When the oxygen concentration is raised to 50 #, the feed capacity increases to 65 / h, i.e. a good 67%. If the cooling in the reaction shaft and in the front of the lower furnace is not intensified, the temperatures of the shaft product will rise from 12 to 300397 about 300 ~ ^ 00 ° C. In practice, an increase in the temperature of shaft products and sub-furnace melts also increases heat loss. However, in the case of such large temperature rises, special attention must be paid to improving cooling efficiency. This efficient cooling can be carried out in a known manner, e.g. by forced-circulation pressurized water cooling, in which case a large part of the heat losses can be recovered as steam. Apart from the capacity advantage, another considerable advantage of the high reaction temperature of this Example IV is obtained. As the temperature rises, the tendency of iron to oxidize to magnetite decreases sharply. This is evident from Figure 7, which shows equilibrium plots of iron and copper compounds at different temperatures. Values are partially extrapolated from lower temperatures. It is observed that as the temperature rises, the oxygen pressures corresponding to the equilibrium FeO / Fe 2 O 2 also increase. Thus e.g.

lämpöt. 1300°C; pn = 10~7,6 atm u2 1500°C; pn = 10~5,3 atm u2 1700°C; pn = 10“3,2 atm u2temp. 1300 ° C; pn = 10 ~ 7.6 atm u2 1500 ° C; pn = 10 ~ 5.3 atm u2 1700 ° C; pn = 10 “3.2 atm u2

Samaan tapaan lämpötilan nosto edistää metallisen kuparin muodostumista tasapainopiiroksen Cu/C^O mukaan. Täten on mahdollista tehdä rautapitoisista kuparirikasteista entistä helpommin suoraan metallista kuparia liekkisulatusuunissa jo reaktiokuilussa. Korteaa reaktio-lämpötilaa voidaan vielä käyttää hyväksi ns. sekarikasteita sulattaessa. Nämä sekarikasteet sisältävät usein kuparirikasteen ohella huomattavia määriä esim. sinkki-, lyijy- ym. yhdisteitä, joita ei tavanmukaisin esim. vaahdotuskeinoin ole voitu erottaa. Niitä on vaikea käyttää tehokkaasti missään nykyisessä prosessissa. Tässä esimerkissä mainittu korkealämpötila suspensiosulatus antaa kuitenkin hyvät mahdollisuudet prosessoida myös näitä ns. sekarikasteita. Tiedetään, että näiden epäpuhtautena esiintyvien aineiden kuten sinkin, lyijyn, arsenin, antimonin,vismutin ym. yhdisteiden höyrynpaineet kasvavat voimakkaasti lämpötilan myötä, joten niiden rikastaminen korkeassa lämpötilassa varsinaisesta perusrikasteesta lentopölyihin on mahdollista. Nämä epäpuhtauksina esiintyneet arvokkaat aineet voidaan siten prosessoida tunnetuilla tavoilla erikseen ja varsinaisesta perusrikasteesta, tavallisimmin kuparirikasteesta, saadaan prosessoitua ensiluokkaista metallia.Similarly, raising the temperature promotes the formation of metallic copper according to the equilibrium circuit Cu / C ^ O. Thus, it is possible to more easily make ferrous copper concentrates directly from metallic copper in a flame melting furnace already in the reaction shaft. The crude reaction temperature can still be used for the so-called when thawing mixed concentrates. These mixed concentrates often contain, in addition to the copper concentrate, considerable amounts of e.g. zinc, lead, etc. compounds which could not be separated by conventional e.g. flotation means. They are difficult to use effectively in any current process. However, the high-temperature suspension melting mentioned in this example provides good opportunities to process these so-called concentrate of. It is known that the vapor pressures of these impurity substances such as zinc, lead, arsenic, antimony, bismuth, etc. increase sharply with temperature, so that their enrichment at high temperature from the actual basic concentrate to air dust is possible. These valuable substances, which have occurred as impurities, can thus be processed separately in known ways, and the actual base concentrate, most usually copper concentrate, can be processed into first-class metal.

Esimerkkejä keksinnön edullisuudesta ja käyttömahdollisuuksista voisi tietenkin tehdä lisää, mutta nämä kai valaisevat asiaa jo riittäväs- 13 56397 ti. Yhteenvetona keksinnön antamista eduista ja mahdollisuuksista esitetään seuraavaa.Of course, more examples of the advantages and possibilities of using the invention could be made, but these already shed sufficient light on the matter. The advantages and possibilities of the invention are summarized as follows.

-Säästää energiaa, koska rikasteen sisältämä lämpöenergia annetaan mahdollisimman tehokkaasti itse prosessille.-Saves energy because the thermal energy contained in the concentrate is given as efficiently as possible to the process itself.

-Pienentää sulattojen investointi- j a käyttökustannuksia, koska reak-tiokuilu ja koko sulatto tehdään nykyiseen käytäntöön verrattuna ratkaisevasti matalammaksi.-Reduces the investment and operating costs of the smelters, as the reaction gap and the entire smelter are made significantly lower compared to the current practice.

-Koska polttoainetta ei tarvita alauunissa, ovat kaasumäärät ja kaa-sunkäsittelylaitteet minimissä, joka vaikuttaa sekä investointi- että käyttökustannuksia pienentävästi.-Because no fuel is needed in the sub-furnace, gas volumes and gas treatment equipment are kept to a minimum, which has the effect of reducing both investment and operating costs.

-Vanhan laitoksen kapasiteettia voidaan huomattavasti nostaa, koska alauunissa ei polteta öljyä.-The capacity of the old plant can be significantly increased because no oil is burned in the sub-furnace.

-Mahdollistaa entistä paremmin mm. suoran kuparin valmistuksen liekki-uunissa myös normaaleista, kalkkopyriittisistä kuparirikasteista.-Enables even better e.g. direct copper production in the flame furnace also from normal, chalky pyrite copper concentrates.

-Mahdollistaa entistä paremmin ns. sekarikasteiden käytön kuparinval-mistukseen, koska korkeassa reaktiolämpötilassa haihtuvat komponentit voidaan rikastaa erikseen lentopölyyn.-Allows better so-called. the use of mixed concentrates for the production of copper, since the components volatile at the high reaction temperature can be separately enriched in air dust.

-Korkeita lämpötiloja käytettäessä laitteiden kestokyvyn kannalta välttämättömät suurentuneet lämpöhäviöt voidaan saada höyrynä talteen*-When using high temperatures, the increased heat losses necessary for the durability of the equipment can be recovered as steam *

Claims (6)

1. Menetelmä hienojakoisten sulfidi- tai oksidi- ja sulfidimalmien ja -rikasteiden suspensiosulattamiseksi, jolloin ilmassa ja/tai ha-pessa olevaa hienojakoisen raaka-aineen suspensiota johdetaan suspension ja sen alla olevan sulan yhteisesti muodostamassa reaktio-vyöhykkeessä ylhäältä alaspäin suspensiossa olevan raaka-aineen hapettamiseksi ja osasulattamiseksi, minkä jälkeen suspensiovirta saatetaan muuttamaan kulkusuuntaansa kohtisuorasti sivulle näin, niin että pääosa suspensiovirran sisältämistä raaka-aineosasista törmää kertyneen sulan pintaa vasten suspensioreaktiovyöhykkeen alaosassa, ja jäännössuspensiovirta johdetaan nousuvirtausvyöhykkeeseen, jossa se mahdollisesti jälkisulfidoidaan, jäähdytetään sekä erotetaan jään-nössuspensiovirrasta kiintoaineet, jotka mahdollisesti palautetaan reaktiovyöhykkeeseen, tunnettu siitä, että suspensiosulatuk-sen energiatalouden parantamiseksi ja kapasiteetin nostamiseksi säädetään raaka-aineen syöttöä ja/tai ilman esilämmitysastetta ja/tai happisisältöä ja/tai lisätään raaka-ainesyötön mukaan tai oheen polttoainetta suspensioreaktiovyöhykkeessä ylhäältä alaspäin putoavien osasten lämpötilan sovittamiseksi sellaiseksi, että sulaan törmäävien osasten lämpösisältö kattaa sulassa tapahtuvien endotermisten reaktioiden vaatiman lämmön mahdolliset lämpöhäviöt mukaanluettuna.A method for melting a suspension of finely divided sulfide or oxide and sulfide ores and concentrates, wherein the suspension of finely divided feedstock in air and / or acid is passed in a reaction zone formed jointly by the suspension and the underlying melt to oxidize the feedstock in the suspension from top to bottom. and partial melting, after which the slurry stream is caused to change direction perpendicular to the side so that most of the raw material contained in the slurry stream collides with the accumulated molten surface at the bottom of the slurry reaction zone. reaction zone, characterized in that in order to improve the energy economy and increase the capacity of the slurry smelter, the feed of the raw material and / or without the preheating rate and / or ha depending on the feedstock feed or the addition of fuel in the suspension reaction zone to adjust the temperature of the particles falling from top to bottom so that the heat content of the particles impinging on the melt covers the heat required by endothermic reactions in the melt, including possible heat losses. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulaan törmäävien osasten haluttu lämpösisältö aikaansaadaan syöttämällä hienojakoista raaka-ainetta sisältävää suspensiota sus-pensioreaktiovyöhykkeeseen kohdasta, joka on sovitettu noin 2-6 metrin korkeudelle sulan pinnasta.A method according to claim 1, characterized in that the desired heat content of the particles impinging on the melt is obtained by feeding a suspension containing finely divided raw material to the suspension reaction zone from a point arranged at a height of about 2-6 meters from the surface of the melt. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulaan törmäävien osasten haluttu lämpösisältö synnytetään säätämällä suspension virtausnopeus suspensioreaktiovyöhykkeessä siten, että suspension viipymisaikana raaka-aineen hapetuksessa syntynyt reaktiolämpö on riittävä osasten saattamiseksi haluttuun lämpötilaan.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the desired heat content of the particles impinging on the melt is generated by adjusting the flow rate of the suspension in the suspension reaction zone so that the reaction heat generated during oxidation of the raw material is sufficient to bring the particles to the desired temperature. 4. Patenttivaatimusten 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että suspension virtausnopeus suspensioreaktiovyöhykkeessä säädetään siten, että suspension keskimääräinen viipymisaika suspensioreaktiovyöhykkeessä on noin 0,5-2 sekuntia. 56397 15Process according to Claims 1, 2 or 3, characterized in that the flow rate of the suspension in the suspension reaction zone is adjusted so that the average residence time of the suspension in the suspension reaction zone is about 0.5 to 2 seconds. 56397 15 5. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän soveltamiseksi tarkoitettu suspensiosulatusuuni, jossa on vaakasuora alauuni (A), johon ainakin yhden pystysuoran suspensioreaktiovyöhykkeen (B) ja nousu-virtausvyöhykkeen (C) alapäät on yhdistetty, jonka suspensioreaktiovyöhykkeen yläpäässä on laitteet (D) hienojakoisen sulfidi- tai oksidi- ja sulfidimalmin tai -rikasteen suspension muodostamiseksi ilman ja/tai hapen kanssa sekä tämän suspension johtamiseksi alasDäin reaktiovyöhykkeessä (B) kohtisuorasti alauuniin (A) kertyneen sulan pintaa vasten suspension pääosan purkamiseksi sulaan ja nousuvirtaus-vyöhykkeessä (C) on laitteet (E) jäännössuspension poistamiseksi sen yläosasta, minkä lisäksi alauunissa on laitteet kuonan ja metallin sekä kiven poistamiseksi alauunista, tunnettu siitä, että suspensioreaktiovyöhykkeessä (B) on raaka-aineen syöttökohdan ja sulan välinen etäisyys korkeintaan yhtä kuin suspensioreaktiovyöhykkeen tehollinen halkaisija.A slurry melting furnace for applying the method according to claim 1, having a horizontal lower furnace (A) to which the lower ends of the at least one vertical slurry reaction zone (B) and the upstream flow zone (C) are connected, the slurry reaction zone having finely divided oxide sulfide sulfide - and sulphide ore or concentrate to form a suspension with air and / or oxygen and to direct this suspension downwards in the reaction zone (B) perpendicular to the surface of the melt accumulated in the lower furnace (A) to discharge the main part of the suspension into the melt and in the upflow zone (C) from its upper part, in addition to which the lower furnace has devices for removing slag and metal as well as rock from the lower furnace, characterized in that the distance between the feedstock feed point and the melt in the suspension reaction zone (B) is at most equal to the effective diameter of the suspension reaction zone. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen suspensiosulatusuuni, tunnet-t u siitä, että raaka-aineen syöttökohdan ja sulan välisen etäisyyden suhde suspensioreaktiovyöhykkeen (B) teholliseen halkaisijaan on noin 0,7-0,9- 16 56397Suspension melting furnace according to Claim 5, characterized in that the ratio of the distance between the feed point and the melt to the effective diameter of the suspension reaction zone (B) is about 0.7 to 0.9 to 16 56397
FI208874A 1974-07-05 1974-07-05 OIL ANALYZING FOR SUSPENSIONSSMAELTNING AV FINFOERDELADE SULFID- OCH / ELLER OXIDMALMER ELLER -KONCENTRAT FI56397C (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI208874A FI56397C (en) 1974-07-05 1974-07-05 OIL ANALYZING FOR SUSPENSIONSSMAELTNING AV FINFOERDELADE SULFID- OCH / ELLER OXIDMALMER ELLER -KONCENTRAT
DE19752529758 DE2529758C2 (en) 1974-07-05 1975-07-03 Furnace for suspension melting of fine-grain sulphidic or oxidic and sulphidic ores and concentrates
AU82742/75A AU501911B2 (en) 1974-07-05 1975-07-04 Process and device for suspension smelting of finely divided sulfidic and/or oxidic ores or concentrates
BE157996A BE831016A (en) 1974-07-05 1975-07-04 METHOD AND DEVICE FOR MELTING, IN SUSPENSION, CONCENTRATES OR FINALLY DIVIDED SULPHIDE AND / OR OXIDE MINERALS
CA230,816A CA1072343A (en) 1974-07-05 1975-07-04 Process and device for suspension smelting of finely-divided sulfidic and/or oxidic ores or concentrates
GB2838175A GB1507941A (en) 1974-07-05 1975-07-04 Process and device for flash smelting of finely-divided sulphidic and/or oxidic ores or concentrates
ZM8775A ZM8775A1 (en) 1974-07-05 1975-07-09 Process and device for suspension smelting of finely divided sulfidic and or oxidic ores or concentrates
US05/647,506 US4113470A (en) 1974-07-05 1976-01-08 Process for suspension smelting of finely-divided sulfidic and/or oxidic ores or concentrates

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI208874A FI56397C (en) 1974-07-05 1974-07-05 OIL ANALYZING FOR SUSPENSIONSSMAELTNING AV FINFOERDELADE SULFID- OCH / ELLER OXIDMALMER ELLER -KONCENTRAT
FI208874 1974-07-05

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI208874A FI208874A (en) 1976-01-06
FI56397B FI56397B (en) 1979-09-28
FI56397C true FI56397C (en) 1980-01-10

Family

ID=8506656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI208874A FI56397C (en) 1974-07-05 1974-07-05 OIL ANALYZING FOR SUSPENSIONSSMAELTNING AV FINFOERDELADE SULFID- OCH / ELLER OXIDMALMER ELLER -KONCENTRAT

Country Status (7)

Country Link
AU (1) AU501911B2 (en)
BE (1) BE831016A (en)
CA (1) CA1072343A (en)
DE (1) DE2529758C2 (en)
FI (1) FI56397C (en)
GB (1) GB1507941A (en)
ZM (1) ZM8775A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009077653A1 (en) * 2007-12-17 2009-06-25 Outotec Oyj Suspension smelting furnace and method for producing crude metal or matte in a suspension smelting furnace

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2173820B (en) * 1985-04-03 1989-06-28 Cra Services Smelting process
FI98380C (en) * 1994-02-17 1997-06-10 Outokumpu Eng Contract Method and apparatus for suspension melting
FI121852B (en) * 2009-10-19 2011-05-13 Outotec Oyj Process for feeding fuel gas into the reaction shaft in a suspension melting furnace and burner
CN114231754A (en) * 2021-11-08 2022-03-25 铜陵有色金属集团股份有限公司 Copper flash smelting process

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009077653A1 (en) * 2007-12-17 2009-06-25 Outotec Oyj Suspension smelting furnace and method for producing crude metal or matte in a suspension smelting furnace

Also Published As

Publication number Publication date
DE2529758A1 (en) 1976-01-29
DE2529758C2 (en) 1982-08-26
FI208874A (en) 1976-01-06
ZM8775A1 (en) 1976-11-22
CA1072343A (en) 1980-02-26
AU8274275A (en) 1977-01-06
AU501911B2 (en) 1979-07-05
GB1507941A (en) 1978-04-19
FI56397B (en) 1979-09-28
BE831016A (en) 1975-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3463472A (en) Apparatus for the direct smelting of metallic ores
US3790366A (en) Method of flash smelting sulfide ores
FI84367B (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KOPPARMETALL.
FI56397C (en) OIL ANALYZING FOR SUSPENSIONSSMAELTNING AV FINFOERDELADE SULFID- OCH / ELLER OXIDMALMER ELLER -KONCENTRAT
FI64644C (en) FOERFARANDE FOER ROSTNING OCH KLORERING AV FINFOERDELADE JAERNMALMER OCH / ELLER -KONCENTRAT INNEHAOLLANDE ICKE-JAERNMETALLER
AU687946B2 (en) Method and apparatus for suspension smelting
US4005856A (en) Process for continuous smelting and converting of copper concentrates
RU2359045C2 (en) Processing method of lead-bearing materials
CA2095436A1 (en) Direct sulphidization fuming of zinc
KR100322393B1 (en) Method of making high grade nickel mats from nickel-containing raw materials, at least partially refined by dry metallurgy
US4027863A (en) Suspension smelting furnace for finely-divided sulfide and/or oxidic ores or concentrates
PL193050B1 (en) Method of reducing non-ferrous metal content in slag in a non-ferrous metal manufacturing process occuring in a fluidized-bed smelting furnace
US3849120A (en) Smelting of copper-iron or nickel-iron sulfides
Mackey et al. Modern continuous smelting and converting by bath smelting technology
US4113470A (en) Process for suspension smelting of finely-divided sulfidic and/or oxidic ores or concentrates
US2035016A (en) Smelting of ores
JPS61246331A (en) Reduction of metal loss in non-ferrous metal refining operation
US9926617B2 (en) Method for producing matte or crude metal in a suspension smelting furnace and suspension smelting furnace
Chekushin et al. Modern processes of copper concentration from mineral raw materials
RU2055922C1 (en) Method for reprocessing sulfide noble metal-containing antimonial raw material
RU2359188C2 (en) Assemble for reprocessing of powdered lead- and zinc-containing raw materials
Bryk et al. Flash smelting of lead concentrates
Opic et al. Dead Roasting and Blast-Furnace Smelting of Chalcopyrite Concentrate
Weisenberg Feasibility of Primary Copper Smelter Weak Sulfur Dioxide Stream Control
KR960011796B1 (en) Pyrometallurgical process for treating a feed material