FI64189C - Foerfarande och anordning foer kontinuerlig framstaellning av raokoppar ur sulfidkopparmalm - Google Patents

Description

ΡΤ3=Π rBl Μ KUULUTUSjULKAISU

LBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 641 89 c (4¾ -;.··! :1/ 13 17 !v?3 ^ ' (51) Kv.ik?/irrt.a3 C 22 B 5/00 SUOMI—F! N LAND (H> Patenttihakemus — Paten tantOknlng 1397/73 (22) Hakemlipilv» — An*öknlng*dag 03.05.73 * * ’ (23) AtkupUvt—Glttighetsdag 03.05.73 (41) Tullut julkiseksi — Bllvit offentllg 05.11.73

Patentti· ia rekisterihallitus .... ...... ... ,, ., ...

· (44) Nlhtivlkslpanon Ja kuuLJulkalsun pvm. —

Patent- ocn registerstyreisen Anaökan utlagd och utl.skriften publlcerad 30.06. o 3 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prlorltet 0U. 05.12

Japani-Japan(JP) UU302/72 (71) Mitsubishi Kinzoku Kogyo Kabushiki Kaisha, 5~2, 1-chome, Ote-machi,

Chiyoda-ku, Tokyo-to, Japani-Japan(JP) (72) Takashi Suzuki, Saitama-ken, Kazuo Tachimoto, Tokyo-to, Japani-Japani JP) (7^) Leitzinger Oy (5M Menetelmä ja laite raakakuparin jatkuvaksi valmistamiseksi sulfidi-kuparimalmista - Förfarande och anordning för kontinuerlig fram-ställning av räkoppar ur sulfidkopparmalm

Oheisen keksinnön kohteena on menetelmä raakakuparin jatkuvaksi valmistamiseksi sulfidikuparimalmista käyttämällä sulatusuuniyksikköä, erotusuuniyksikköä ja hapetusuuniyksikköä, johon menetelmään kuuluu seuraavat vaiheet: a) sulatetaan jatkuvatoimisesti sulatusuunissa sulfidikuparimalmia, sulatusainetta ja happea sisältävää kaasua metallikiveä sisältävän alakerroksen ja happea sisältävän yläkerroksen aikaansaamiseksi; b) samanaikaisesti kun sisäänsyötettyä ainesta suitetaan, siirretään jatkuvasti metallikivi ja kuona seoksena sulatusuunista metallikiven ja kuonan muodostusta vastava määrä erotusuuniin, jossa metallikiven ja kuonan annetaan erottua; c) siirretään jatkuvatoimisesti kuonaa erotusuunista sulatusuunsita poistettavan kuonamäärän vastaava määrä ja erotusuunista siirretään jatkuvatoimisesti metallikiveä hapetusuuniin sulatusuunista poistettavan metallikiven määrää vastaava määrä; d) hapetusuuniin lisätään sulatusainetta ja happea sisältävää kaasua metallikiven muuttamiseksi raakakupariksi ja kuonaksi näiden kerrosten 2 64189 muodostamiseksi hapetusuuniin; ja e) samanaikaisesti metallikiven hapetuksen kanssa hapetusuunissa raakakupari siirretään jatkuvatoimiseksi hapetusuunista raakakuparin muodostusta vastaava määrä ja samanaikaisesti siirretään kuona hapetusuunista hapetusuunissa muodostuneen kuonan määrää vastaava määrä. Edelleen keksinnön kohteena on laite edellä kuvatun menetelmän toteuttamiseksi.

Suomalaisessa patenttihakemuksessa 3546/69 esitettyyn kuparin raffi-nointimenetelmään, kuuluukolme menetelmävaihetta: ensimmäinen mene-telmävaihe, jossa kuparimalmi sulatetaan (muodostuu metallikievä ia kuonaa) ja samanaikaisesti otetaan talteen toisessa menetelmävaiheessa muodostuneen kuonan kuparisisältö? toinen menetelmävaihe, jossa ensimm-isessa menetelmävaiheessa muodostuneen metallikiven rauta-sisältö hapetetaan ja poistetaan (muodostuu valkometallia ja kuonaa), ja kolmas menetlemävaihe, jossa toisessa menetelmävaiheessa muodostuneen valkometallin rikkisisältö hapetetaan ja poistetaan. Nämä kolme menetelmävaihetta suoritetaan käyttämällä kolme uunia, jotka vastaavat edellä mainittuja menetlemävaiheitä, so. sulatusuunia, kuonauunia ja raakametalliuunia, jolloin kaikki nämä uunit on yhdistetty toisiinsa niin, että sulaa voidaan siirtää koko ajan niiden välillä. Jokainen uuni on järjestetty tällöin niin, että uunissa olevan metallikiven, kuonan, valkometallin ja raakakuparin koostumuksia, lämpötiloja ja viipymiä voidaan säätää riippumatta kahdesta muusta uunista, jolloin raakakuparia voidaan valmistaa kokonaisuutena jatkuvatoimisesti. Tässä menetlemässä, jossa jokainen kuparin raffinaatiomenetelmän vaihe suoritetaan sitä vastaavassa uunissa, on mahdollista valvoa rekatio-olosuhteita, pääasiallisesti kuonan kooostumusta riippumatta kahdesta muusta vaiheesta. Niinpä jokaisessa uunissa voidaan uunin tehokkuutta lisätä jokaisessa menetelmävaihessa häiritsemättä kunkin vaiheen uunin toiminnan erillisyyttä. Tämä voi aiheutua useita reaktiovyöhykkeitä sisältävässä uunissa siinä muodostuneen sulan kovenktion ja sekoittumisen vaikutuksesta johtuen raaka-aineen ja ilman syötöstä, jolloin koko järjestelmän toimintatehokkuutta voidaan myös parantaa.

Jotta kuitenkin tässä menetelmässä reaktiotuotteet voitaisiin poistaa uunista toisistaan erillään, metallikiven ja kuonan tulisi olla 3 641 89 jokaisen uunin ainakin jossakin osassa erillään sillä seurauksella, että kun uunin tehokkuutta on tarkoitus nostaa huomattavasti, näin ei tapahtuisi. Erityisesti koska ensimmäisessä menetelmävaiheessa muodostunut kuona on lopullinen jäte, kuparin raffinaatiomenetelmän talouden kannalta on sinänsä tärkeää pienentää kuparin pitoisuutta tässä kuonassa mahdollisimman paljon.

Käytännössä käytetäänkin sen vuoksi tavallisesti laskeutusuunia, jotta saataisiin talteen osa kuonassa olevasta kuparisisällöstä metallikive-nä, jolloin kuparisisältö on pääasiassa, koska talteenottavaa metalli-kiveä on vähän, varsinaisessa käytössä on hankalaa ja ei-toivottavaa kierrättää metallikiveä raffinaatiomenetelmään jatkuvatoimisesti.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että f) molemmat sulatusuunin kaksi tuotetta, nimittäin kuona ja metalli-* kivi poistetaan samanaikaisesti seoksena, jolloin ylläpidetään ohut kuonakerros sulatusuunissa tehokkaan hapenkäytön mahdollistamiseksi, ja g) sulatusuuniin lisätään kalkkipitoista sulatusainetta sekä happea sisältävän kaasun syöttöä säädetään niin, että ei ainoastaan metalli-kiven sisältämä rauta ja rikki vaan myöskin osa sen sisältämästä kuparista hapettuu, jolloin saadaan kuona, jolla on riittävä juokse-vuus tavanomaisessa käsittelylämpötilassa, jonka kuonan pääkomponentit ovat CuO, Cu20 ja Fe304.

Oheisen keksinnön mukaisesti erotusvaihe järjestetään ensimmäisen menetelmävaiheen jälkeen, jolloin ensimmäisen sulatusvaiheen sulatusuunin toiminta rajoittuu raaka-aineen sulattamiseen ja toisessa menetelmävaiheessa muodostuneen kuonan kuparisisällön absorboimiseen siinä olevaan metallikivikerrokseen. Kaikki reaktiotuotteet valutetaan ulos samanaikaisesti erottamatta toisistaan ja siirretään seuraavaan ero-tusvaiheeseen, jossa nämä reaktiotuotteet erotetaan ja johdetaan ulos erillään. Näin parannetaan sulatusuunin tehokkuutta ja varmistetaan metallikiven ja kuonan erottuminen tyydyttävämmäksi. Käyttämällä erotusmenetelmää oheisessa keksinnössä on menetyksellisesti pienennetty kuparihäviötä sekä järjestetty sulan virtausrata niin, että helpotetaan koko järjestelmän huoltoa ja säätöä.

4 64189

Keksintö kohdistuu myöskin laitteeseen, jolla jatkuvasti käsitellään metallisulfidimalmit raakametalliksi. Tälle laitteelle on tunnusomaista se, että f) molemmat sulatusuunin kaksi tuotetta, nimittäin kuona ja metalli-kivi poistetaan samanaikaisesti seoksena, jolloin ylläpidetään ohut kuonakerros sulatusuunissa tehokkaan hapenkäytön mahdollistamiseksi, ja g) sulatusuuniin lisätään kalkkipitoista sulatusainetta sekä happea sisältävän kaasun syöttöä säädetään niin, että ei ainoastaan metalli-kiven sisältämä rauta ja rikki vaan myöskin osa sen sisältämästä kuparista hapettuu, jolloin saadaan kuona, jolla on riittävä juokse-vuus tavanomaisessa käsittelylämpötilassa, jonka kuonan pääkomponentit ovat CuO, CU2O ja Pe^O^.

Oheisen keksinnön mukaisesti erotusvaihe järjestetään ensimmäisen menetelmävaiheen jälkeen, jolloin ensimmäisen sulatusvaiheen sulatusuunin toiminta rajoituu raaka-aineen sulattamiseen ja toisessa mene-telmävaiheessa muodostuneen kuonan kuparisisällön absorboimiseen siinä olevaan metallikivikerrokseen. Kaikki reaktiotuotteet valutetaan ulos samanaikaisesti erottamatta toisistaan ja siirretään seuraavaan ero-tusvaiheeseen, jossa nämä reaktiotuotteet erotetaan ja johdetaan ulos erillään. Näin parannetaan sulatusuunin tehokkuutta ja varmistetaan metallikiven ja kuonan erottuminen tyydyttävämmäksi. Käyttämällä erotusmenetelmää oheisessa keksinnössä on menestyksellisesti pienennetty kuparihäviötä sekä järjestetty sulan virtausrata niin, että helpotetaan koko järjestelmän huoltoa ja säätöä.

Keksintö kohdistuu myöskin laitteeseen, jolla jatkuvasti käsitellään metallisulfidimalmit raakametalliksi. Tälle laitteelle on tunnusomaista se, että siihen kuuluu a) sulatusuuni (1) raaka-aineena toimivien metallisulfidimalmien sulattamiseksi, joka sulatusuuni on varustettu ilmaputkella (6), polttimella (7), sulan poistoaukolla (8), tiivistysvaimentimella (9), joka on sijoitettu sulan syöttöaukon (8) ulkosivulle niin, että se on riittävän leveä sulkemaan poistoaukon ja että sitä voidaan siirtää ylös ja alas uunissa olevan kuonakerroksen säätämiseksi haluttuun vakiopaksuuteen, sulan ylisyöksyllä (10) ja palautuskuonan syöttö- 5 641 89 aukolla (22a); b) erotin (2) sulatusuunista siirretyn sulan sisältämän metallikiven ja kuonan erottamiseksi, joka erotin on varustettu kuumennuselimillä (13), jotka pitävät erottimen vaaditussa lämpötilassa sulan syöttö-aukolla (14), joka on yhteydessä sulatusuunin sulan ylisyöksyn (10) kanssa kuonan poistoaukolla (15), metallikiven laskuaukolla (16), metallikivilapolla (17) ja metallikiven ylisvöksyllä (17a); ja c) raakametalliuuni (3), jolla valmistetaan valkometallia, raakametal-lia ja raakametallin kuonaa erottimesta siirretystä metallikivestä ja joka on varustettu ilmaputkella (26), metallikiven svöttöaukolla (18), raakametalliuunin kuonan poistoaukolla (22), raakametallin laskuaukolla (23), raakametällilapolla (24) ja raakametallin ylisyöksyllä (25); tällöin sulatusuuni, erotin ja raakametalliuuni ovat järjestetyt sellaisella tavalla, että reaktio-olosuhteita, kuten jokaisessa uunissa olevan sulan lämpötilaa, koostumusta, pinnan korkeutta ja keskinäistä korkeutta voidaan säätää riippumatta toisesta uunista; sulan syöttö-määrä erottimeen on tasapainoitettu raaka-aineen syöttömäärän kanssa sulatusuuniin pitämällä sulan ylisyöksyn (10) ja tiivistysvaimentimen (9) alapää vastaavissa tarvituissa vakiotasoissaan niin, että ne määräävät metallikiven ja kuonan viipymät sulatusuunissa; ja metallikiven syöttömäärä raakametalliuuniin on tasapainoitettu sulan syöttömäärän kanssa erottimeen pitämällä syöttöaukko (15) ja metallikiven ylisyök-sy (17a) vastaavissa vakiotasoissaan niin, että ne määräävät metallikiven ja kuonan viipymät erottimessa.

Jokaisen uunin toiminnan olennaiset piirteet selitetään seuraavassa. Ensimmäinen menetelmävaihe (sulatus) Tässä ensimmäisessä menetelmävaiheessa sulatettavaan raaka-aineeseen, joka muodostuu pääasiallisesti sulfidimalmeista ja sulatusaineesta (jota jäljempänä kutsutaan yksinkertaisesti "raaka-aineeksi"), sekoitetaan polttoainetta ja ilmaa sopivassa sekoitussuhteessa riippuen ennalta määrätyistä reaktio-ososuhteista, kuten muodostettavan metallikiven laadusta, kuonon koostumuksesta, uunin lämpötilasta jne. Raaka-aine syötetään suoraan ja jatkuvasti sulahauteeseen, joka muodostuu ensimmäisessä menetelmävaiheessa muodostuneista reaktiotuotteista, 6 64189 määrätyllä syöttönopeudella per yksikköaika (jäljempänä tätä kutsutaan "raaka-aineen syöttönopeudeksi") ja sulatetaan viipymättä metalliki-veksi ja kuonaksi. Edellä mainitussa raakametalliuunissa (raakametal-liuunin kuona) muodostunut kuona taas siirretään takaisin sulatusuuniin oleellisesti jatkuvatoimisesti, ja suurin osa raakametalliuunin kuonan sisältämästä kyseisestä metallista saatetaan absorboitumaan sulatusuunin metallikiveen, kun taas sulatusuunissa muodostuneet tuotteet poistetaan samanaikaisesti uunista oleellisesti jatkuvatoimisesti ja siirretään erottimeen toista menetelmävaihetta varten. Nimitys "oleellisesti jatkuvatoiminen" tarkoittaa edellä siirtojärjestelmää, jossa, vaikkakin sulan siirto tapahtuu panoksittainen mikro-analyytti-seltä kannalta, sen siirretty määrä jokaisena hetkenä on niin pieni verrattuna sulatusuunissa olevan sulan viipymään, että tällaisen panos järjestelmän reaktio-olojen muutokset tulevat mitättömiksi metallurgiselta kannalta. Lisäksi sulan siirto sulatusuunissa erottimeen suoritetaan painovoiman avulla käyttämällä hyödyksi eri pinnankorke-uksia kahden uunin välillä.

Toinen menetelmävaihe (erotus) Tässä menetelmävaiheessa kaikki ensimmäisessä menetelmävaiheessa muodostuneet reaktiotuotteet syötetään jatkuvasti erottimeen ja annetaan seistä siellä jonkin aikaa, jolloin erotetaan metallikivi kuonasta ja molemmat nämä sulat syötetään jatkuvasti ulos erotusunnista.

Kolmas menetelmävaihe raakametallin muodostus) Tässä menetelmävaiheessa erottimessa erotettu ja siitä poistettu metallikivi (toinen menetelmävaihe) syötetään raakametalliuunin oleellisesti jatkuvatoimisesti, samalla kun ilmaa, sulatusainetta ja jäähdy-tysainetta sekoitetaan sopivassa suhteessa, joka riippuu raaka-aineen syöttönopeudesta ensimmäiseen menetelmävaiheeseen. Tämä seos syötetään suoraan ja jatkuvasti raakametalliuunissa olevaan sulaan, joka muodostuu kolmannessa menetelmävaiheessa muodostuneesta reaktiotuotteesta, niin että välittömästi muodostuu raakametallia ja kuonaa (raakametalliuunin kuonaa) ja nämä erotetaan. Nämä sulat lasketaan ulos raakame-talliuunista. Raakametalli johdetaan sen jälkeen tunnetun tyyppiseen 7 64189 raffinaatioon ja raakametalliuunin kuona kierrätetään sulatusuuniin oleellisesti jatkuvatoimisesti niin, että se joutuu edellä mainittuun käsittelyyn. Tässä tapauksessa joko raakametallin tai raakametalliuunin kuonan siirto raakametalliuunin ja sulatusuunin tai raffinaation välillä suoritetaan sula painovoiman avulla käyttämällä hyödyksi erilaisia pinnankorkeuksia kyseessä olevissa uuneissa (automaattinen siirto). Toinen siirto suoritetaan ulkopuolisen fysikaalisen voiman avulla (pakkotoiminen siirto).

Lisäksi pitämällä jokaisen metallikivi-, kuona- ja raakametallisulan viipymät vastaavissa menetelmävaiheissa vakiona säädetään kunkin sulan syntymänopeutta ja vastaavien uunien siirtonopeutta niin, että se ta-sapainoittuu ensimmäisen menetelmävaiheen raaka-aineen syöttönopeuden kanssa sekä kolmannen menetelmävaiheen jäähdytysaineen syöttönopeuden kanssa. Samaan aikaan säädetään jokaisen uunin sulien koostumusta, lämpötilaa, pinnan korkeutta ja keskinästä korkeutta toisistaan riippumatta ja pidetään vakiona, jolloin haluttua metallia saadaan vastaavasta malmista jatkuvatoimisesti ja erittäin taloudellisesti.

Oheisen keksinnön menetelmä ja laitteen toiminta ilmenevät seuraavasta yksityiskohtaisesta keksinnön kuvauksesta mukaanliitettyjen piirustusten yhteydessä, joissa:

Kuvio 1 on pitkittäisleikkaus oheisen keksinnön mukaisesta uunien perusjärjestelystä ja yhdistämisestä?

Kuvio 2 on suurennettu kuva ensimmäisessä menetelmävaiheessa käytettävän sulatusuunin sulan ylijuoksuosasta;

Kuvio 3 on suurennettu pitkittäinen poikkileikkaus eräästä esimerkistä, jossa sulatusuuni ja erotin ovat tehdyt yhdeksi laitteeksi;

Kuvio 4 on pitkittäinen poikkileikkaus eräästä toisesta erottimesta;

Kuvio 5 on pitkittäinen poikkileikkaus esimerkistä, jossa valkokiveä valmistetaan kuviossa 1 esitetyssä raaka-metalli uunissa 3.

8 641 89

Kuviossa 1 sulateuuni 1, jonka sisällä on kuonaa 4 ja metallikiveä 5, on varustettu ilmaputkella (lance) 6, polttimella 7, sulan poistoau-kolla 8, sulan ylisyöksyllä 10 ja palautuskuonan syöttöaukolla 22a; erotusastia tai erotin 2, jonka sisällä on metallikiveä 11 ja kuonaa 12, on varustettu laitteella 13, joka pitää erottimen vaaditussa lämpötilassa, syöttöaukolla 14 sulatusuunissa muodostunutta sulaa varten, erotetun kuonan 12 poistoaukolla 15, metallikiven laskuaukolla 16 ja metallikivilapolla 17; raakametalliuuni 3, jossa pidetään valkometal-likerrosta 19, raakakuparikerrosta 20 ja kuonakerrosta 21, on varustettu metallikiven syöttöaukolla 18, raakametalliuunin kuonanpoisto-aukolla 22, raakakuparin laskuaukolla 23, raakakuparHapolla 24, raakakuparin ylisyöksyllä 25 ja ilmaputkella 26.

Sulatusuunin 1, raaka-aine, joka muodostuu pääasiallisesti sulfidimal-mista, ja sulatusaine, kuten piipitoinen malmi, sekoitetaan polttoaineen ja ilman kanssa suhteessa, joka sopii määrättyihin reaktio-oloihin. Tämä seos syötetään suoraan ja jatkuvatoimisesti määrätyllä syöt-tönopeudella sulaan, joka muodostuu metallikivestä 5 ja kuonasta 4, jotka ovat sulatusuunin reaktiotuotteet. Vaikkakin voidaan käyttää mitä tahansa käytännöllistä menetelmää seosmateriaalin syöttämiseen, on parasta murskata raakamateriaali jauhemaiseksi tai rakeiseksi ja puhaltaa sen jälkeen sulaan kaasuvirran kuljettamana uuniin tehdyn ilmaputken läpi. Tällöin voidaan sulattaa nopeasti suuri määrä raaka-ainetta ja voidaan estää myös pölyn syntyminen.

Tässä tapauksessa syötetyn kaasun paine määrätään automaattisesti ilmaputken sisähalkaisijän sekä sen kärjen aseman avulla sellaiseen arvoon, että se riittää kaasuvirran ja raaka-aineen syöttämiseen sulaan. Tämän seurauksena sula sekoittuu hyvin ja reaktio tapahtuu uunissa nopeasti, jolloin uunin tehokkuutta voidaan parantaa. Metallikiven laatu voidaan säätää mihin tahansa haluttuun tasoon säätämällä ilman suhdetta raaka-aineeseen. Tässä yhteydessä ilmasuhde tarkoittaa reaktioon tarkoitetun ilman nettomäärän välistä suhdetta, joka on arvo, joka saadaan vähentämällä polttoaineen palamiseen tarvittavan ilman määrä uuniin syötetyn ilman kokonaismäärästä. Tarkemmin sanoen, kun nostetaan valmistettavan metallikiven laatua, etuna saadaan, että raaka-materiaalimalmin raudan ja rikin hapetusreaktioista kehittynyt lämpö voidaan käyttää hyödyksi tehokkaasti raaka-aineen 9 64189 sulattamiseen, jne., kun taas kuparihäviö kuonaan väistämättä kasvaa. Tässä tapauksessa pelkistävän aineen, kuten pyridin, lisääminen erot-timeen jäljempänä selvitettävällä tavalla estää kuparihäviön kasvamasta yli tietyn määrän.

Oheisessa keksinnössä voidaan käyttää mitä tahansa juoksevaa polttoainetta, mukaanlukien kiinteät, jauhemaiset polttoaineet, ja lisäksi sulattamiseen käytetyn polttoaineen kulutusta voidaan pienentää korvaamalla osa tai koko ilma ekvivalenttimäärällä happea. Polttoainetta ei ehkä tarvitse syöttää uuniin samaan paikkaan kuin raaka-ainetta, mutta se on parasta puhaltaa suoraan sulaan hauteeseen samalla tavoin kuin raaka-aine. Tämä lisää huomattavasti lämmönsiirron tehokkuutta. Niinpä uunin kaasukehän lämpötilaa ja siitä poistuvien poistokaasujen lämpötilaa voidaan pienentää melkein sulan lämpötilan tasalle, millä on seurauksena se, että poistokaasun talteenottokäsittely helpottuu ja uunin seinämien ikää voidaan pidentää huomattavasti.

Polttoaine voidaan polttaa polttimen 7 avulla. Tässä tapauksessa polttoaineen kulutusta voidaan pienentää esikuumentamalla ja/tai rikastamalla hapella palamiseen tarkoitettu ilma.

Kaikenlaatuiset sulatusuunissa muodostuneet tuotteet juoksutkaan pois uunista sulan poistoaukon 8 kautta. Tätä selvitetään kuvissa 2, joka esittää suurennettua osaa sulatteen poistoaukosta. Sul'eusuunissa muodostunut sula juoksutetaan ulos uunista sulan poistoaukon 8 kautta, jossa sulan poistoaukon 8 ulkosivulle asetettu tiivistysvaimennin 9 estää uunikaasujen puhaltumisen ulos tai ilmrikehän ilman suodattumisen uuniin. Uuniin jäänyttä kuonakerrosta 4 voidaan säätää ja pitää halutussa vakiopaksuudessa kiinnittämällä tiivistysvaimentimen 9 alapää 9a tietyn vakiomatkan päähän tasoon, joka on alempana kuin sulan yli-syöksy. Tiivistysvaimentimen 9 tulisi olla niin leveä, että se sulkee sulan poistoaukon 8 ja sitä on voitava liikuttaa ylös ja alas. Tiivistysvaimentimen 9 kestävyyttä voidaan edelleen lisätä varustamalla se kiertovesivaipalla. Siinä tapauksessa, että metallikivi ja kuona valutetaan ulos erikseen lapon ja suoraan uuniin tehdyn kuonan poisto-aukon 22 kautta, kuten kuvion 1 raakauunissa 3, voi olla vaikeaa pienentää kuonakerroksen paksuus alle tietyn kriittisen arvon (noin 100 mm) kun on tarkoitus saada aikaan metallikiven ja kuonan erottu- ίο 6 4189 minen tyydyttävässä määrin ja estää metallikiven sekoittuminen kuonaan. Edellä mainitun tiivistysvaimentimen 9 avulla on kuitenkin mahdollista muodostaa halutun paksuinen, jopa alle 50 mm paksuinen kuonakerros, minkä avulla reaktionopeus sulan ja siihen ilmaputken kautta syötetyn ilman välillä paranee merkittävästi.

Pitämällä sulan ylisyöksy 10 ja tiivistysvaimentimen 9 alapää 9a halutuilla vakiotasoilla niin, että saadaan metallikiven ja kuonan viipymät uunissa pysymään vakioina, sulan syöttömäärä erottimeen voidaan saattaa tasapainoon suolatusuuniin syötetyn raaka-aineen syöttömäärän kanssa, minkä avulla voidaan säilyttää sen syöttönopeus vakiona. Tämän seurauksena sulaa purkautuu koko ajan erottimeen 2 kourun avulla, ja sulan syöttöaukon 14 kautta. Erottimessa sula saa seistä tietyn ajan, kunnes se on eronnut metallikiveksi 11 ja kuonaksi 12. Kuona 12 valutetaan sen jälkeen pois erottimesta kuonan poisto-aukon 15 kautta ja hävitetään nuolen (h) osoittamalla tavalla joko sellaisenaan tai sen jälkeen, kun se on annettu seistä laskeutusuu-nissa sen sisältämien metallikivihiukkasten laskeuttamiseksi. Metalli-kivi 11 poistetaan toisaalta erottimesta metallikiven laskuaukon 16 ja sen jälkeen metallikivilapon 17 kautta. Tämän jälkeen metallikiven annetaan virrata metallikiven ylisvöksyn 17a yli ja se syötetään raakametalliuuniin 3 jatkuvatoimisesti.

Erotin 2 voidaan pitää halutussa lämpötilassa polttimen (ei esitetty) tai sähkökuumentimen 13 avulla. Kuten kuviossa 3 on esitetty, erotin 2 voi olla tehty myös yhdeksi laitteeksi sulatusuunin 1 kanssa, millä tavoin yksinkertaistetaan asennusta. Tässä tapauksessa pitämällä sulatusuunin sulan poistoaukon 8 taso 10a alempana kuin erottimen kuonanpoistoaukon 15 taso, saadaan nestepinta samaksi sekä sulatusuunissa että erottimessa ja metallikiven ja kuonan viipymät sulatusuunissa pysyvät vakioina. Kuten kuviossa 4 on esitetty, erotin 2 voi olla tehty pitkänomaiseksi niin, että se kulkee sulan virtaus-suunnassa (esimerkiksi soikeaksi, suorakulmaiseksi jne.), jolloin sen toiseen päähän on tehty metallikivisyvennys 27, metallikivilappo 17 ja sulan syöttöaukon 14. Sen toiseen päähän on tehty kuonan poisto-aukko 15. Tällöin kuonassa olevat metallikivihiukkaset voivat sedi-mentoitua täydellisemmin. Tässä tapauksessa kuparin talteenottonopeut-ta kuonassa voidaan lisätä edelleen lisäämällä pelkistysainetta, kuten 11 641 89 pyriittiä, koksia jne. Erottimessa eronnut metallikivi ja metallikivi, joka on juuri muodostettu lisäämällä pyriittiä seurauksena kuparin uuttumisesta kuonasta, poistetaan uunista yhdessä metallikiven lasku-aukon 16 ja metallikivilapon 17 kautta ja kaikki yhdistetty metallikivi syötetään raakametalliuuniin 3. Kuminassakin tapauksessa voidaan sekä metallikivikerroksen että kuonakerroksen paksuus pitää erottimessa kiinteässä arvossa pitämällä kuonanpoistoaukon ja vastaavasti metallikiven ylisyöksyn korkeuden muuttumattomina. Kuonan ja metallikiven virtausnopeudet saadaan näin tasapainoon sulatusuunista siirretyn sulan syöttönopeuden kanssa.

Erottimesta 2 syötetään metallikivi jatkuvatoimisesti raakametalli-uunissa 3 olevaan sulaan hauteeseen, joka muodostuu raakametalliuu-nikuonasta 21, valkometallista 19 ja raakakuparista 20, jotka kaikki ovat kolmannen menetelmävaiheen reaktiotuotteita, samalla kun syötetään koko ajan ja suoraan ilmaa ja sulatusainetta. Jäähdytysainetta (tai kylmää täyteainetta) (dope), joka sisältää kyseistä metallia, kuten sulaan hauteeseen syötettävää raaka-ainetta tai metallijätettä, voidaan sulattaa tässä kolmannessa menetelmävaiheessa kehittyneen ylimääräisen lämmön avulla, minkä avulla estetään uunin lämpötilan ylittämästä tavallista käyttölämpötilaa ja samanaikaisesti mahdollistetaan malmin koko käsittelykapasiteetin lisääminen. Nämä aineet syötetään raakametalliuuniin siihen tehdyn ilmaputken 26 avulla samalla tavoin kuin sulatusuunissa. Raakametalliuuniin syötetyn ilman kokonaismäärän tulisi olla sellainen, että se riittää muuttamaan kaiken raakametalliuuniin syötettävän metallikiven ja jäähdytys-aineen kuonaksi ja raakakupariksi. Uunissa olevan valkometallikerrok-sen paksuun pidetään vakiona. Raakakupari poistetaan uunista raakakuparin laskuaukon 23 ja sen jälkeen raakakuparilapon 24 kautta, jonka jälkeen raakakupari saatetaan virtaamaan jatkuvatoimisesti raakakuparin ylisyöksyn 25 yli tunnetun tyyppiseen puhdistusmenetelmään. Toisaalta raakametalliuunin kuonaa syötetään koko ajan pois uunista raa-kakupariuunin kuonanpoistoaukon 22 ja sulan siirtotien (g) kautta, ja kierrätetään sen jälkeen sulatusuunissa olevaan palautuskuonan syöttö-aukkoon 22a jatkuvatoimisella tavalla pakkosiirrolla. Tähän pakkosiirtoon voidaan käyttää mitä tahansa käytännöllistä tapaa, kuten kupla-pumppua (ilmahissiä), jatkuvatoimista kauhakuljetinta, sähkömagneettista siirtolaitetta jne.

641 89 12

Raakametalliuunin kuonan siirto sulatusuuniin voidaan mieluummin toteuttaa sulassa tilassa käyttämällä hyödyksi sen omaa lämpötilaa. Kuitenkin on myös mahdollista siirtää raakametalliuunin kuona kiinteänä tai rakeisena käsittelyn helpottamiseksi. Siinä tapauksessa, että metallikiviaste on korkea ja raakametalliuunin kuonan muodostuminen vähäistä, raakametalliuunin kuonan sulattamiseen tarvittu polttoaine-kulutus ei ole kovinkaan suuri verrattuna siihen määrään, joka tarvittaisiin, jos metallikiviaste on alhainen ja raakametalliuunin kuonan määrä suuri.

Edellä kuvatussa esimerkissä sulan hauteen pinta erottimessa tehdään alemmaksi kuin sulatusuunissa, kun taas sulan hauteen pinta raaka-metalliuunissa tehdään paljon alemmaksi kuin erottimessa, jolloin metallikiven siirto tapahtuu sulan painovoiman avulla käyttäen hyö-dytksi näiden kolmen uunin paine-eroja. Toisaalta, kun sulan pinta on raakametalliuunissa korkeammalla kuin sulatusuunissa, raakametalliuunin kuonan siirto tapahtuu sen painovoiman avulla, kun taas metallikiven siirto erottimessa raakametalliuuniin voidaan suorittaa pakko-toimisesti.

Valkometalli 19 on raakametallin valmistusvaiheen välituote ja sitä ei juoksuteta ulos vaan sen viipymä pidetään vakiona säätämällä reaktio-olosuhteita.

Kunkin metallikerroksen paksuus ja viipymä raakametalliuunissa voidaan pitää vakiona asettamalla kuonan poistoaukko ja raakakuparin ylisyöksy 25 vakiotasoihin samalla tavoin kuin erottimessa. Kuonan ja raakakuparin muodostumisnopeuksia raakametalliuunissa säädetään näin siihen syötetyn metallikiven syöttönopeuden avulla (jonka määräävät reaktio-olosuhteet ja raaka-aineen syöttönopeus sulatusuuniin) ja jäähdytysaineen syöttönopeudelle raakametalliuuniin (jonka määrää raakametalliuuniin syötettävän metallikiven laatu ja siellä vallitsevat reaktio-olosuhteet), jolloin koko reaktiojärjestelmää voidaan valvoa tietyissä vakiona pysyvissä reaktio-oloissa.

Raakametalliuunissa reaktio voidaan suorittaa myös silloin, kun siellä on vain kuona- ja raakakuparifaasit eikä uunissa ole valkometallia, syöttämällä siihen enemmän ilmaa kuin mitä tarvitaan hapettamaan 64189 13 oleellisesti kaikki metallikiven ja jäähdytysaineen sisältämä rauta ja rikki. Tässä tapauksessa rikkipitoisuutta raakakuparissa voidaan pienentää alle sen kyllästyskonsentraation lisäämällä syötettävän ilman suhde halutun suuruiseksi. Ts. kun ilman suhde kasvaa, kasvaa myös kuparipitoisuus kuonassa, kun taas rikkipitoisuus raakakuparissa pienenee. Siten ilmasuhde ilmoittaa ilman suhteen metallikiven ja jäähdytysaineen kokonaismäärään. Kun raakametalliuunissa on olemassa valkometallikerros, kuparipitoisuus on kuonassa 2-6 %, kun taas kuparipitoisuus voidaan nostaa alueelle 40-50 %, kun uunissa ei ole lainkaan valkometallia.

Metallikiviaste ja reaktio-olosuhteet raakametalliuunissa tulisi kuitenkin asettaa sellaiselle alueelle, että raakametalliuunissa muodostuneen kuonan kuparipitoisuus ei ylitä uuniin syötettyjen aineiden kuparipitoisuutta ja lisäksi ettei raakametalliuuniin syötetyn sulatusaineen (erityisesti kalkin) määrä ylitä koko järjestelmässä tarvittavaa määrää. Tavallisessa konvertterimenetelmässä sula-tusaineena käytetään piihiekkaa, kun taas oheisen keksinnön mukaisessa raakametalliuunissa uunissa muodostuneen kuonan juoksevuutta voidaan lisätä käyttämällä kalkkia tai kalkin ja piihiekan seosta.

Edellä mainittujen menetelmävaiheiden kaikkien uunien poistokaasut kerätään ja johdetaan ulos kaasuhormin (c) kautta. Kaikki kaasut jäähdytetään ja käytetään hyödyksi rikkihapon valmistuksen raaka-aineena. Erään oheisen keksinnön suoritusmuodon mukaisesti kolmas menetelmävaihe voidaan edelleen jakaa kahteen vaiheeseen niin, että kaikki uunikäsittelyt tapahtuvat neljässä menetelmävaiheessa. Tässä tapauksessa kolmannessa menetelmävaiheessa valmistetaan valkometallia ja raakametalliuunin kuonaa raakametalliuunissa 3. Tarkemmin sanoen ja kuten kuviossa 5 on esitetty, samalla kun metallikiveä syötetään koko ajan metallikiven syöttöaukon 18 läpi raakametalliuuniin, ilmaa ja sulatusainetta syötetään ilmaputken 26 kautta sulaan, joka muodostuu uunissa tapahtuneen reaktion synnyttämästä raakametalliuunin kuonasta 21 ja valkometallista 19. Tällöin kehittynyt ylimääräinen lämpö käytetään hyödyksi jäähdytysaineen sulattamiseen samalla tavoin kuin aikaisemmassa esimerkissä. Ilmaa tulisi syöttää syöttönopeudella, joka tarvitaan hapettamaan oleellisesti kaikki rauta ja osa rikistä, jotka uuniin syötetty metallikivi ja jäähdytysaine vastaavasti ovat sisält- 14 64189 neetr ja muodostamaan valkometallia ja kuonaa. Tässä tapauksessa käytetty sulatusaine voi olla piihiekkaa, kuten tavanomaisessa konvert-terillä tapahtuvassa kuonanmuodostusmenetelmässä.

Kuona 21 saatetaan sen jälkeen virtaamaan jatkuvasti ulos uunista kuonan poistoaukon 22 kautta ja siirtäen kuten aikaisemmassakin esimerkissä kierrättäen sulatusuuniin. Kuonan kuparisisällön on osoitettu olevan pääasiallisesti valkometallihiukkasina ja kuparimetalli-hiukkasina. Sen sijaan, että kuona palautetaan sulatusuuniin sulana, se voidaan murskata ja käsitellä vaahdottamalla ja näin väkevöidä siinä oleva kuparisisältö, jonka jälkeen konsentraatti voidaan kierrättää sulatusuuniin.

Valkometalli 19 valutetaan toisaalta pois uunista laskuaukon 23 ja lapon 24 kautta, minkä jälkeen se saatetaan virtaamaan ylisyöksyn 25 yli. Valkometallia, joka pääasiallisesti muodostuu yhdestä tai useammasta kyseessä olevan metallin sulfidista, voidaan pitää eräissä tapauksissa lopullisena tuotteena tässä käsittelymenetelmässä. Kun kyseinen metalli on esimerkiksi nikkeli, valkometalli johdetaan sellaisenaan elektrolyyttiprosessiin tai siirretään murskaamisen ja pasuttamisen jälkeen pelkistysprosessiin. Lisäksi kun raaka-aineesta valmistettu valkometalli sisältää kahta tai useampaa metallia, kuten kuparia, nikkeliä ja kobolttia niin paljon, ettei mitään näistä metalleista voida hyljätä taloudelliselta tai teknilliseltä kannalta, valkometalli lähetetään johonkin prosessiin, jossa kyseisest metallit erotetaan toisistaan hitaasti jäähdyttämisen jälkeen esimerkiksi vaah-dotuksen tapaisella käsittelyllä. Kun valkometalli muodostuu pääasiallisesti kuparin sulfideista, valkometalli siirretään sulana toiseen raakametalliuuniin, jossa suoritetaan neljäs menetelmävaihe. Tässä neljännessä menetelmävaiheessa käytetty raakametalliuuni voi olla tavallinen konvertteri, mutta mieluummin sen tulisi olla toinen oheisen keksinnön mukainen raakametalliuuniyksikkö, jolloin valkometallia voidaan käsitellä jatkuvasti. Neljännen menetelmävaiheen toimintatapa on täsmälleen sama kuin kolmannen menetelmävaiheen edellä olevassa ensimmäisessä suoritusmuodossa paitsi, että siihen syötetty aines on valkometalli ja siinä muodostuneen kuonan määrä on erittäin pieni. Valkometallista muodostuvan kuonan määrä on alle 10 paino-% valkome-tallista, tavallisesti välillä 2-6 %. Tämän seurauksena on, että 64189 15 kuonan siirto sulana takaisin sulatusuuniin tulee jonkin verran vaikeaksi. Niinpä uunista juoksutettu kuona jähmetetään heti ja syötetään sen jälkeen muiden raaka-aineiden kanssa sulatusuuniin.

Jotta estettäisiin kuonaa muodostumasta neljännessä menetelmävaihees-sar neljättä menetelmävaihetta varten voidaan raakametalliuuniin syöttää jäähdytysainetta, joka ei aiheuta kuonan muodostumista, kuten kyseisestä metallista muodostuvaa romua.

Tästä raakametalliuunista poistetun poistokaasun käsittely voidaan suorittaa samalla tavoin kuin edellä mainitussa ensimmäisessä esimerkissä.

Edellä kuvatun oheisen keksinnön mukaisen menetelmän edut eivät ainoastaan rajoitu tunnettuihin jatkuvaan menetelmään liittyviin etuihin, kuten pienempiin rakennus- ja käyttökustannuksiin kuin panosjärjes-telmässä ja siihen, että helpotetaan automaattisen säätöjärjestelmän käyttöönottoa, vaan sillä on myös seuraavat tunnusmerkit, jotka johtuvat ainutlaatuisista menetelmävaiheista ja sen reaktiojärjestelmästä.

Oheisen keksinnön mukaisessa menetelmässä sulatusuuni toimii vain niin, että siihen syötetty raaka-aine reagoi (so. sulaa), kun taas tässä sulatusuunissa muodostuneen kuonan ja metallikiven erottaminen suoritetaan erottimessa. Tällöin sulaa voidaan sekoittaa sulatusuunissa ilman rajoituksia ja syötöt, esimerkiksi raaka-aine, voidaan syöttää uuniin niin, että ne peittävät mahdollisimman suuren uunin alan sillä seurauksella, että uunin tehokkuus, so. sulamisnopeus, paranee huomattavasti. Lisäksi voidaan pienentää sulatusuunissa muodostuneen kuonakerroksen paksuutta ja samanaikaisesti lisätä sulan sekoitusta, jolloin kuonan ja metallikiven välisestä kosketuksesta tulee riittävä ja palautuskuonan (raakametalliuunin kuonan) kupari-sisältö absorboituu nopeasti ja täydellisesti metallikivifaasiin, kunnes niiden välillä saavutetaan tasapaino.

Tutkimalla äkkijäähdytettyä näytettä mikroskooppisesti on vahvistettu, että oheisen keksinnön mukaisissa reaktio-oloissa suurin osa kuonan kuparisisällöstä on metallikivirakeina, joiden jokaisen halkaisija on noin 0,5 - noin 3 mm. Kuparirakeiden havaittiin laskeutuneen niin no- 16 641 89 peasti, että tämä voitiin helposti laskea Stoke'n lausekkeesta, ja voivat helposti erottua kuonasta erotusuunissa. Näin voitiin saada aikaan tyydyttävä tulos asentamatta laskeutusuunia erottimen viereen.

Mitä taas tulee kuonakerrokseen, niin sen paksuutta sulatusuunissa voitiin keksinnön mukaisesti pienentää 1/10 - 1//20 siitä paksuudesta, joka sillä on tavallisessa lieskauunissa. Tämän seurauksena voidaan saada aikaan uunissa riittävän suuri reaktionopeus myös silloin, kun sulaan puhallettavan ilman paine on huomattavan alhainen upottamatta ilmaputken kärkeä sulaan. Tästä aiheutuu taloudellisia etuja, esimerkiksi säästetään tehoa ja ilmaputken ikää voidaan pidentää. Ts. koska ilma reagoi pääasiassa metallikiven kanssa ja sulassa hauteessa on vain erittäin ohut kuonakerros, joka estää ilman pääsemästä kosketukseen metallikiven kanssa, ilman ja metallikiven välinen kosketus paranee ja niiden välinen reaktionopeus kasvaa huomattavasti uunissa.

Erottimeen voidaan lisätä myös pelkistävää ainetta, kuten pyriittiä, kuparin talteenottonopeuden lisäämiseksi edelleen. Tässä tapauksessa talteenotettu metallikivi syötetään sulatusuunin metallikiveen, joka on erotettu erottimessa, ja siirretään kokonaisuudessaan jatkuvatoi-misesti raakametalliuuniin yhtä ja samaa virtausrataa, jolloin voidaan yksinkertaistaa sulan virtausrataa ja uunin valvonta helpottuu. (Hyvin tunnettu tosiasia on, että jos kourussa virtaavan sulan määrä on pieni, sen siirtämiseen liittyy suuria vaikeuksia).

Oheisen keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan lisäksi pienentää uunin muodostavien tiilien korroosiota. Suurin syy tiilien korroosioon on kuona. Oheisessa keksinnössä kuonakerros pysyy erittäin ohuena, ja täten kuonan ja uunin seinämien välinen kosketuspinta-ala on pieni. Näin voidaan pienentää merkittävästi taloudellista rasitusta, joka aiheutuu siitä, että tällaisen kosketuspinta-alan peittämiseen on käytettävä tulenkestävää materiaalia tai vaippaa, joiden kestävyys on erittäin hyvä (tällaiset materiaalit ovat luonnolisesti kaikkein kalleimpia).

Keksinnön käytäntöönottamista varten esitetään seuraavat suositellut esimerkit. Näiden esimerkkien ei ole kuitenkaan tarkoitus rajoittaa mukaanliitettyjen patenttivaatimusten esittämää keksintöä.

64189 17

Esimerkki 1 6000 kg per tunti kuparikonsentraattia, joka sisälsi 24,0 % kuparia, 34,2 % rautaa, 34,2 % rikkiä ja 3,7 % Si02, 1500 kg per tunti piihiekkaa, joka sisälsi 90,0 * Si02, ja 500 kg per tunti kalkkikiveä, joka sisälsi 53,4 % CaO, syötettiin suoraan sulaan hauteeseen, joka oli saatu sulatusuunissa syöttämällä siihen ilmaputken kautta 1500 Nm·* per tunti ilmaa, jonka paine oli 2 kg per cm3. Käyttämällä toista ilmaputkea sekoitettiin 2500 Nm3 per tunti ilmaa, jonka paino oli 0,8 kg per cm3, ja 500 Nm·* per tunti teolliseen käyttöön tarkoitettua happea, ja yhdistetty kaasu syötettiin suoraan sulahauteeseen samalla tavoin kuin tehtiin edellä olevalla raaka-aineella. Koko raaka-aine oli ennalta luokiteltu rakeisiin, joiden jokaisen halkaisija oli alle 10 mm, ja kuivattu, kunnes niiden vesipitoisuus oli välillä 1-2 %.

Polttoöljyä poltettiin 250 1 per tunti käyttämällä ilmaa 2500 Nm3 per tunti ilmanpaineen ollessa 0,2 kg per cm3 ja esikuumennettiin 300°C käyttämällä uunin yläosaan tehtyä poltinta. Raakametalliuunin kuona syötettiin uuniin siihen tehdyn raakametalliuunin kuonan syöttöaukon läpi. Uunissa olevan kuonakerroksen paksuus pidettiin noin 20 mm. Tuote, joka muodostui oleellisesti metallikivestä ja kuonasta, saatettiin virtaamaan jatkuvatoimisesti pois uunista uuniin tehdyn sulan poistoaukon kautta ja edelleen virtaamaan erottimeen omalla painollaan. Sulatusuunista poistetun poistokaasun S02-pitoisuus oli 8-10 %. Uunin lämpötila pidettiin välillä 1220 - 1260°C säätämällä polttoaineen syöttöä.

Tässä yhteydessä käytetty erotin oli kuviossa 4 esitetyn tyyppinen ja sen sulatteen kapasiteetti oli noin 10 tonnia. Erottimeen syötettiin 150 kg per tunti pyriittiä, joka sisälsi 45 % rikkiä, ja 50 kg per tunti koksimurskaa. Kuonakerroksen paksuus ja kuonan ja metallikiven viipymät erottimessa pidettiin vakiona pitämällä metallikiven ylisyök-sy 120 mm alempana kuin erottimen kuonan ylisyöksy. Kuona saatettiin virtaamaan pois erottimesta erottimen kuonan poistoaukon kautta ja sen jälkeen kuona rakeistettiin vesisuihkulla. Kuonaa syntyi 5600 kg per tunti. Sen koostumusta säädettiin niin, etä se sisälsi 0,4-0,6 % kuparia, 33-35 % Si02 ja 5-6 * CaO. Metallikiveä laskettiin koko ajan ulos uunista lapon kautta ja syötettiin raakametalliuuniin. Näin vai- 18 64189 mistetun metallikiven laatua säädettiin niin, että se sisälsi 59-62 % kuparia.

Raakametalliuuniin syötettiin 200 kg per tunti edellä mainittua piihiekkaa, 100 kg per tunti kalkkikiveä ja 100 kg per tunti sakkaa, joka sisälsi 60 % kuparia sekä 2400 Nm3 per tunti ilma, jonka paino oli 2 kg per cm2. Syötöt johdettiin uunin tehdyn ilmaputken kautta suoraan reaktiossa muodostuneeseen sulahauteeseen. Uunissa muodostuneen kuonan kuparipitoisuus säädettiin 20-25 %, sillä seurauksella, ettei uunissa muodostunut lainkaan valkometallia ja uunissa muodostuneen sulahauteen havaittiin muodostuvan vain kuona- ja raakakupari-kerroksista. Näin muodostunut kuona sisäisti 8-13 % Si02, 4-6 % CaO ja 38-45 % rautaa. Suurimman osan raudasta havaittiin olevan Fe304:nä. Sen jälkeen kuona saatettiin virtaamaan jatkuvatoimisesti ulos uunista uunin kuonanpoistoaukon kautta ja siirrettiin edellä mainittuun sulatusuuniin jatkuvatoimisesti käytetyllä kauhakuljettimella. Raakakupari taas saatettiin virtaamaan pois uunista lapon kautta, joka oli tehty raakakuparin laskuaukon viereen. Raakakuparin tuotantomäärä oli 1550 kg per tunti ja se sisälsi 98-99 % kuparia ja 0,2-0,3 S rikkiä.

Kun säädöt tehtiin niin, että raakametalliuunissa saatiin muodostumaan valkokivikerros, muuttamalla edellä mainitun piihiekan ja kalkkikiven syöttönopeudet sulatusuuniin vastaavasti 1700 kg:aan ja 350 kg:aan per tunti ja muuttamalla raakametalliuuniin syötettävän sulatusaineen laatu kalkkikiveksi ja sen syöttönopeudeksi 250 kg ja pienentämällä raakametalliuuniin syötetyn ilman syöttönopeus noin 2 % pienemmäksi kuin edellä mainitussa esimerkissä, siinä muodostuneen kuonan hvait-tiin sisältävän 6-8 % kuparia, 12-16 % CaO ja 55-65 % Fe304. Sulatusuuniin kierrätetyn kuparin määrä pieneni, kun taas raakakuparin rikkipitoisuus kasvoin 1 %:iin ja yli. Lisäksi havaittiin, että kuonan juoksevuus pyrki pienenemään, kun kalsiumoksidin (CaO) pitoisuus kuonassa pieneni 5-7 %:iin.

Raakametalliuunin kuonan tuotantonopeus oli noin 1000 - 1500 kg per tunti. Kun kuonan tuotantonopeus oli pienempi, osa kuonasta jähmettyi siirrettäessä sitä sulatusuuniin, mutta tämä ei vaikuttanut vahingollisesti sulatusuunin toimintaan. Raakametalliuunista poistetun poisto-kaasun S02“pitoisuus oli 14-16 % ja uunin lämpötila 1200-1270°C.

19 64189

Jokaisen uunin kaikki poistokaasut kerättiin ja jäähdytettiin, jonka jälkeen ne johdettiin rikkihappotehtaalle. Poistokaasun sisältämä len-topöly, joka oli otettu talteen pölynerottimessa, havaittiin olevan 1-2 % käytetyn raaka-aineen kokonaismäärästä.

Esimerkki 2

Sulatusuuniin syötettiin 5000 kg per tunti kuparikonsentraattia, joka sisälsi 18,9 % kuparia, 33,8 % rautaa, 36,5 % rikkiä, ja 1,5 % piili appoa, 1400 kg per tunti piihiekkaa, joka sisälsi 89 % Si02, 570 kg per tunti kalkkikiveä, joka sisälsi 53,4 % CaO, sekä 200 Nm·* per tunti ilmaa, jonka paine oli 2 kg per cm2. Syötöt johdettiin suoraan sula-hauteeseen, joka muodostui uunissa syntyneistä reaktiotuotteista, uuniin järjestetyn ilmaputken kautta ja samalla syötettiin 3000 Nm^ per tunti ilmaa, jonka paine oli 0,8 kg per cm2, ja teolliseen käyttöön tarkoitettua happikaasua 510 Nm^ per tunti. Samaan aikaan uuniin puhallettiin 160 1 per tunti polttoöljyä ja 1700 Nm^ per tunti ilmaa, jonka paine oli 0,8 kg per cm2, erillisen ilmaputken läpi ja poltettiin uunissa. Raakametalliuunin kuonaa syötettiin samalla jatkuvasti sulatusuuniin siinä olevan raakauunin kuonan syöttöportin läpi. Näin syntynyt metallikivi ja kuona johdettiin erottimeen, joka oli muodostettu samana laitteena sulatusuunin kanssa, kuten kuviossa 3, metalli-kiven ja kuonan erottamiseksi toisistaan. Sulatusuunissa pidettiin kuonakerroksen paksuus 20 mm:nä. Myös polttoaineen syöttönopeutta säädettiin niin, että uunin lämpötila pysyi välillä 1220-1270°C. Sulatusuunin poistokaasujen havaittiin sisältävän 13-16 % rikkidioksidia.

Erottimessa asetettiin metallikiven ylisyöksy tietylle tasolle, joka oli 70 mm alempana kuin kuonan poistoaukon korkeus, jolloin kuonakerroksen paksuus pysyi uunissa noin 300 mm:nä. Näin muodostettu kuona saatettiin virtaamaan jatkuvasti ulos uunista kuonan poistoaukon kautta ja granuloitiin sen jälkeen vedellä. Kuonan koostumusta säädettiin niin, että se sisälsi 32-34 % Si02 ja 5-6 % CaO. Kuona sisälsi 0,30-0,45 % kuparia ja sitä syntyi 5900 kg per tunti. Muodostunut metallikivi taas saatettiin virtaamaan jatkuvasti ulos uunista metallikiven laskuaukon viereen tehdyn lapon kautta ja syötettiin sen jälkeen raakametallluuniin. Metallikivi saatiin sisältämään säätämällä 39-42 % kuparia.

641 89 20

Raakametalliuuniin syötettiin edellä mainittua raakamalmia 100 kg per tunti ja piihiekkaa 500 kg per tunti sekä 3040 Nm·* per tunti ilmaa, jonka paine oli 2 kg per cm^. Syötöt johdettiin suoraan sulahautee-seen, joka muodostui uunissa syntyneistä reaktiotuotteista. Reaktio-tuotteet muodostuivat valkokivestä ja kuonasta, ja kuonakerroksen paksuus uunissa pidettiin 100 mm:nä. Muodostunut kuona saatettiin virtaamaan jatkuvasti ulos uunista siinä olevan kuonan poistoaukon kautta ja kierrätettiin sen jälkeen sulatusuuniin kuplapumpun avulla. Kuona sisälsi 22-24 % Si02 ja 2-6 % kuparia. Laskelmien mukaan kuonaa muodostui noin 2300 kg per tunti. Valkokivi taas saatettiin virtaamaan jatkuvasti ulos uunista valkokiven laskuaukon viereen järjestetyn lapon kautta ja johdettiin sen jälkeen tunnetun tyyppiseen kuparin raffi-nointiprosessiin. Metallikiven kuparipitoisuus säädettiin 77-79 %:iin. Rikkipitoisuus oli 19-20 S, ja uunin lämpötila 1250-1300°C. Uunin poistokaasut sisälsivät 13,5-15,0 % rikkidioksidia. Jokaisen uunin poistokaasut käsiteltiin samalla tavoin kuin esimerkissä 1.

Raffinaatiomenetelmään voidaan tehdä luonnollisesti erilaisia muunnelmia käyttämällä jo olemassa olevia kuparin raffinaatiolaitoksia muuttamatta oheisen keksinnön perusperiaatteita. Esimerkiksi ensimmäisessä menetelmävaiheessa voidaan keksinnön mukaisesti käyttää edellä mainitun sulatusuunin asemesta tunnettua lieskauunia tai sähköuunia. Tässä tapauksessa siihen tehdään, kuten asianlaita jo voi ollakin, palautuskuonan syöttöaukko, jonka läpi uuniin syötetään raakametalli-uunin kuona. Edelleen, jotta voitaisiin säätää muodostuneen metallikiven laatua, näihin korvikeuuneihin voidaan järjestää ilmaputki samalla tavoin kuin edellä olevassa oheisen keksinnön mukaisessa sulatusuunissa ilman syöttämiseksi sen läpi uunin sulaan hauteeseen, tai osa tai kaikki siihen syötetty malmi voidaan etukäteen pasuttaa.

Ensimmäisessä menetelmävaiheessa voidaan käyttää tähän mennessä tunnettua slush-eulatusuunia tai masuunia joko yksin tai yhdistelmänä oheisen keksinnön mukaisen sulatusuunin kanssa. Jälkimmäisessä tapauksessa kaikki näissä kahdessa uunissa muodostuneet tuotteet syötetään ennen ensimmäistä uunia tehtyyn erottimeen, kun taas raakametalliuunin kuona syötetään oheisen keksinnön mukaiseen sulatusuuniin, jolloin kuona voidaan käsitellä tehokkaasti.

Claims (19)

21 641 89

1. Menetelmä raakakuparin jatkuvaksi valmistamiseksi sulfidikupari-malmista käyttämällä sulatusuuniyksikköä, erotusuuniyksikköä ja ha-petusuuniyksikköä, johon menetelmään kuuluu seuraavat vaiheet: a) sulatetaan jatkuvatoimisesti sulatusuunissa sulfidikuparimalmia, sulatusainetta ja happea sisältävää kaasua metallikiveä sisältävän alakerroksen ja happea sisältävän yläkerroksen aikaansaamiseksi? b) samanaikaisesti kun sisäänsyötettyä ainesta sulatetaan, siirretään jatkuvasti metallikivi ja kuona seoksena sulatusuunista metal-likiven ja kuonan muodostusta vastava määrä erotusuuniin, jossa metallikiven ja kuonan annetaan erottua? c) siirretään jatkuvatoimisesti kuonaa erotusuunista sulatusuunsita poistettavaa kuonamäärää vastaava määrä ja erotusuunista siirretään jatkuvatoimisesti metallikiveä hapetusuuniin sulatusuunista poistettavan metallikiven määrää vastaava määrä? d) hapetusuuniin lisätään sulatusainetta ja happea sisältävää kaasua metallikiven muuttamiseksi raakakupariksi ja kuonaksi näiden kerrosten muodostamiseksi hapetusuuniin; ja e) samanaikaisesti metallikiven hapetuksen kanssa hapetusuunissa raakakupari siirretään jatkuvatoimiseksi hapetusuunista raakakuparin muodostusta vastaava määrä ja samanaikaisesti siirretään kuona hapetusuunista hapetusuunissa muodostuneen kuonan määrää vastaava määrä, tunnettu siitä että, f) molemmat sulatusuunin kaksi tuotetta, nimittäin kuona ja metallikivi poistetaan samanaikaisesti seoksena, jolloin ylläpidetään ohut kuonakerros sulatusuunissa tehokkaan hapenkäytön mahdollistamiseksi, ja g) sulatusuuniin lisätään kalkkipitoista sulatusainetta sekä happea sisältävän kaasun syöttöä säädetään niin, että ei ainoastaan metallikiven sisältämä rauta ja rikki vaan myöskin osa sen sisältämästä kuparista hapettuu, jolloin saadaan kuona, jolla on riittävä juokse-vuus tavanomaisessa käsittelylämpötilassa, jonka kuonan pääkomponentit ovat CuO, Cu20 ja FejO^.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 22 64189 että ilmaa syötetään hapetusuuniin ylimäärä sulatusuunin metallikiven syöttönopeuteen nähden, jotta vältettäisiin valkometallin muodostuminen uunissa ja jotta uunissa samanaikaisesti olisi vain kaksi kerrosta, raakametallikerros ja kuonakerros, ja kuonan metallipitoisuuden pitämiseksi yli 10 %, ja pienentämiseksi kolmannessa menetelmävaihees-sa muodostuneen raakametallin rikkipitoisuuden alle sen kyllästyskon-sentraation.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisessä menetelmävaiheessa syntyneen metallikiven laatua nostetaan niin paljon, että raakametalliuunin kuonan sisältämän ja ensimmäiseen menetelmävaiheeseen kierrätettävän kyseisen metallin määrä ei ylitä kyseisen metallin määrää raakametalliuuniin syötetyssä metallikivessä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolmannessa vaiheessa käytetään sulatusaineena kalkkia, ja kalkin määrä säädetään niin, ettei se ylitä koko järjestelmään syötetyn kalkin kokonaismäärää, minkä avulla säädetään kalsiumoksidin (CaO) pitoisuutta sellaiseksi kuin se normaaleissa käyttöolosuhteissa säädetään tai mieluummin arvoon 5-8 %.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolmannen menetelmävaiheen tuotteita ovat raakametalliuunin kuona ja valkometalli, jolloin kuona kierrätetään takaisin ensimmäiseen menetelmävaiheeseen ja valkometalli johdetaan eteenpäin myöhempään kuparin raffinaatioon.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolmannen menetelmävaiheen tuotteet syötetään kokonaan erotti-meen, joka on sama kuin toisessa menetelmävaiheessa, minkä avulla erotetaan raakametalliuunin kuona ja raakametalli.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisessä menetelmävaiheessa raaka-ainetta syötetään jatkuvasti syöttönopeuden per tunti pysyessä vakiona, jolloin jokaista menetelmävaihetta vastaavassa uunissa pidetään vakiona vastaavasti 23 64189 metallikiven, kuonan, valkometallin ja raakakuparin viipymät, minkä avulla tasapainoitetaan sulan siirtonopeus jokaisen menetelmävaiheen välillä ja sulatusaineen, jäähdytysaineen ja ilman syöttönopeuden jokaisessa menetelmävaiheessa raaka-aineen syöttönopeuden kanssa.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmävaiheeseen syötettävä raaka-ainemalmi pasutetaan etukäteen, jotta parannettaisiin mainitussa menetelmävaiheessa syntyvän metallikiven laatua.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolmannessa menetelmävaiheessa syötetään jäähdytysainetta uunin lämpötilan säätämiseksi normaalin käyttölämpötilan alueelle.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisessä menetelmävaiheessa polttoainetta poltetaan ainakin yhden polttimen avulla.

11. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, jolla jatkuvasti käsitellään metallisulfidimalmit raakametalliksi, tunnettu siitä, että siihen kuuluu: a) sulatusuuni (1) raaka-aineena toimivien metallisulfidimalmien sulattamiseksi, joka sulatusuuni on varustettu ilmaputkella (6), polttimella (7), sulan poistoaukolla (8), tiivistysvaimentimella (9), joka on sijoitettu sulan syöttöaukon (8) ulkosivulle niin, että se on riittävän leveä sulkemaan poistoaukon ja että sitä voidaan siirtää ylös ja alas uunissa olevan kuonakerroksen säätämiseksi haluttuun vakiopaksuuteen, sulan ylisyöksyllä (10) ja palautuskuonan syöttö-aukolla (22a); b) erotin (2) sulatusuunista siirretyn sulan sisältämän metallikiven ja kuonan erottamiseksi, joka erotin on varustettu kuumennuselimillä (13), jotka pitävät erottimen vaaditussa lämpötilassa sulan syöttö-aukolla (14), joka on yhteydessä sulatusuunin sulan ylisyöksyn (10) kanssa kuonan poistoaukolla (15), metallikiven laskuaukolla (16), metallikivllapolla (17) ja metallikiven ylisyöksyllä (17a)y ja c) raakametalliuuni (3), jolla valmistetaan valkometallia, raakametal-lia ja raakametallin kuonaa erottimesta siirretystä metallikivestä ja 24 64189 joka on varustettu ilmaputkella (26), metallikiven syöttöaukolla (18), raakametalliuunin kuonan poistoaukolla (22), raakametallin laskuaukol-la (23), raakametallilapolla (24) ja raakametallin ylisyöksyllä (25); tällöin sulatusuuni, erotin ja raakametalliuuni ovat järjestetyt sellaisella tavalla, että reaktio-olosuhteita, kuten jokaisessa uunissa olevan sulan lämpötilaa, koostumusta, pinnan korkeutta ja keskinäistä korkeutta voidaan säätää riippumatta toisesta uunista; sulan syöttö-määrä erottimeen on tasapainoitettu raaka-aineen syöttömäärän kanssa sulatusuuniin pitämällä sulan ylisyöksyn (10) ja tiivistysvaimentimen (9) alapää vastaavissa tarvituissa vakiotasoissaan niin, että ne määräävät metallikiven ja kuonan viipymät sulatusuunissa; ja metallikiven syöttömäärä raakametalliuuniin on tasapainoitettu sulan syöttömäärän kanssa erottimeen pitämällä syöttöaukko (15) ja metallikiven ylisyök-sy (17a) vastaavissa vakiotasoissaan niin, että ne määräävät metallikiven ja kuonan viipymät erottimessa.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että erotin (2) on rakennettu pitkänomaiseksi pituussuunnassa sulan virtaussuunnan suhteen metallikivisyvennyksineen (27), jolloin toiselle sivulle on tehty metallikivilappo (17) ja poistoaukko (14) sulatusuunissa muodostunutta sulaa varten ja toiselle sivulle on tehty kuonan poistoaukko (15) .

13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että tiivistysvaimentimen (9) alapää (9a) on säädetty asentoon, joka on alempana kuin sulan ylisyöksyn (10) korkeus, jotta kuonaker-roksen paksuus pysyisi vakiona sulatusuunissa (1).

14. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että metallikiven ylisyöksy (17a) ja kuonan poistoaukko (15) sijaitsevat eri korkeuksilla, jotta voitaisiin pitää vakiona kuonan paksuus erottimessa (2) ja kuonan ja metallikiven viipymät.

15. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että raakametallin ylisyöksy (25) ja kuonan poistoaukko (22) sijaitsevat eri korkeuksilla, jotta voitaisiin pitää vakiona kuonan paksuus raakametalliuunissa (3) ja kuonan raakametallin viipymät. 25 641 89

16. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että raakemetallin ylisyöksy (25) ja kuonan poistoaukko (22) sijaitsevat eri korkeuksilla, jotta voitaisiin pitää vakiona kuonan paksuus raakametalliuunissa (3) ja kuonan valkometallin viipymät.

17. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että sulatusuunin (1), erottimen (2) ja raakametalliuunin (3) sulan ylisyöksyjen korkeudet ovat järjestäen alempana niin, että sula voidaan siirtää oman painovoimansa avulla, kun taas raakametalliuunin (3) kuona kierrätetään sulatusuuniin (1) pakkotoimisilla siirtolaitteilla.

18. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että raakametalliuunin (3) kuonan (21) poistoaukko (22) sijaitsee korkeammalla kuin sulatusuunin (1) sulan (5) pinta niin, että raakametalliuunin (3) kuona (21) voidaan siirtää oman painovoimansa avulla, kun taas erottimen (2) metallikivi (11) siirretään raaka-metalliuuniin (3) pakkotoimisilla siirtolaitteilla.

19. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että nesteen pinta sekä sulatusuunissa (1) että erottimessa (2) saadaan samaksi pitämällä sulatusuunin (1) sulan poistoaukko (8) taso alempana kuin erottimen kuonan (12) poistoaukon (15) taso, minkä avulla pidetään vakiona metallikiven ja kuonan viipymät sulatusuunissa. 641 89 26