FI66910B

FI66910B - Foerfarande foer styrd laongsam avkylning av icke-jaernhaltigasmaeltningsslag foer tillvaratagande av deras icke-jaernm etller

Info

Publication number: FI66910B
Application number: FI770108A
Authority: FI
Inventors: George C Mckerrow; Albert Pelletier; Christopher J Newman
Original assignee: Noranda Mines Ltd
Priority date: 1976-02-09
Filing date: 1977-01-14
Publication date: 1984-08-31
Also published as: PL117916B1; YU4977A; AU498186B2; FI770108A; FI66910C; US4046323A; CA1062471A; AU2213777A

Description

RS^I rtl ««KUULUTUSJULKAISU / / Q^ λ lBJ (11) UTLÄGGNINCSSICRIFT 6691 0 ^ T ^ pi) K*.lfc /fata.3 C 22 B 7/04 SUO MINFIN LAND (21) 770108 (37) H«fcnil^lht—AiwB hulinan 14.01. 77 (23) ΑΜαιρβΜ—GlfcJglMitadag 14.01.77 (41) T#WuthHklMksI —BIMteSwdl| jq 08.77

Patent och regtstar«tyral—n ^ AmMom atkri «*wtUkrKt·* pJwicand 31.08.84 (32)(33)(31) Fyydtty tuo<kn« >^W prior** 09.02.76 Kanada(CA) 245274 (71) Noranda M ines Limited, P.0. Box 45, Commerce Court West, Toronto,

Ontario, Kanada(CA) (72) George C. McKerrow, Toronto, Ontario, Albert Pelletier, Noranda,

Quebec, Christopher J. Newman, Noranda, Quebec, Kanada(CA) (74) Leitzinger Oy (54) Menetelmä ei-rautapitoisten sulatuskuonien ohjatuksi hitaaksi jäähdyttämiseksi niiden sisältämien ei-rautametal1 ien talteen-ottamiseksi - Förfarande för styrd llngsam avkylning av icke-järnhaltiga smältningsslag för ti 1Ivaratagande av deras icke--järnmetaller

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ei-rautapitoisten sulatuskuonien ohjatuksi hitaaksi jäähdyttämiseksi niiden sisältämien ei-rautametallien talteenottamiseksi, jossa kuona hitaasti jäähdytetään, murskataan pieniksi kuonakappaleiksi ja pienennetään edelleen, jauhetaan ja syötetään edelleen vaahdotusvaiheeseen ei-rautametallien talteenottamiseksi.

Ei-rautametallien valmistus pyrometallurgisillä sulatusmenetelmillä muodostaa kuonia, jotka sisältävät usein huomattavia määriä talteen-ottokelpoisia metalleja. Esimerkkeinä voidaan mainita nk. kovenrtte-rikuonat, jotka muodostuvat muutettaessa metallikivi kupariksi, tai kuparikonsentraattien jatkuvan sulatuksen ja kovertoinnin aikaansaamat kuonat, kuten kanadalaisessa patentissa 758,020 on esitetty.

Eräs menetelmä tämän kuparin ja muiden metallien talteenottamiseksi on kuonan jauhatus, jota seuraa vaahdotus. Tällä alalla tiedetään hyvin, että jätteisiin saadaan aikaan alhaisemmat kuparipitoisuudet, mikäli kuona jäähdytetään hitaasti ennen murskausta, koska hidas jäähdytys edistää kuonassa länsäolevien kuparihiukkasten tai kupari- 6691 0 yhdisteiden kasvua tai koaguloitumista. Tunnetuissa kuonan jäähdyt-tysmenetelmissä sula kuona kaadetaan maassa oleviin alustoihin tai altaisiin tai liikkuvaan ketjuun kiinnitettyihin pieniin muotteihin.

Erässä tyypillisessä alustamenetelmässä sula kuona kuljetetaan sopivissa kauhoissa jäähdytysaltaiden tai alustojen luo. Alustat ovat yleensä maahan muodostettuja syvennyksiä, jotka ovat suunnilleen 7,6 m pitkiä, 3 m leveitä ja 60 cm syviä. Alustat voidaan muodostaa käyttämällä murskattua soodaa tai jätekuonaa. Kukin tämän kokoinen alusta sisältää suunnilleen 80 tonnia kuonaa. Nestemäinen kuona kaadetaan alustaan ja sen annetaan jäähtyä. Jäähtymisen loppuosaa voidaan kiihdyttää käyttämällä vesisuihkua. Kun alusta on jäähtynyt noin 120°C:een, syöttö rikotaan 30 cm kappaleiksi traktoriin tai vastaavaan laitteeseen kiinnitetyn lohkomislaitteen avulla, ja tämän jälkeen kuona murskataan jauhamista varten. Eräässä tyypillisessä liikkuvaa ketjua käyttävässä menetelmässä muotit liikkuvat hitaasti pitkin ketjua, joka on riittävän pitkä mahdollistamaan kuonan jähmettymisen pienissä muoteissa aina siihen pisteeseen, jossa se voidaan kaataa kouruun yhtenä kappaleena ja kuljettaa murskainvaihteeseen sen kadottamiseksi pieniksi kappaleiksi.

Yllä esitetyt menetelmät eivät ole tyydyttäviä, koska suuri osa kuonaa jäähtyy liian nopeasti, mikä aiheuttaa suuria jäännös- eli metallin talteenottotappioita. Lisäksi jäahdytysalustojen kunnossapito ja kuonan käsittely on kallista, ja lisäksi kuona laimenee huomattavasti alustamateriaaliin. Lisäksi märissä tai jäätävissä sääolosuhteissa, kun jäähdytysalustan sisäpäissä on vettä, on olemassa vaara, että sula kuona saattaa räjähtää joutuessaan kosketukseen veden kanssa.

Tästä syystä esillä olevan keksinnön tarkoituksena on parantaa kuonassa olevien ei-rautametallien talteenotto saamalla aikaan ei-rautapi-toisten kuonien sellainen ohjattu ja valvottu jäähdytys, että saadaan aikaan sellaisia ei-rautaraetallien kappaleita, jotka ovat keskimäärin suurempia kooltaan kuin ne, joita saadaan aikaan tekniikan tason mukaisilla jäähdytysmenetelmillä.

Lisäksi esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, jossa arvokkaiden ei-rautametallien häviö pienenee alhaiseen arvoon ja jossa räjähdysvaarat ovat mahdollisimman vähäiset.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että sula kuona 3 6691 0 kaadetaan sankoon, kuonan annetaan hitaasti jäähtyä ja jähmettyä sangossa ainakin pisteeseen, jossa muodostuu kuori, joka on riittävän vahva kaatamiseen ulos sangosta, kuona kaadetaan sangosta yhtenä kappaleena ja ulos kaadettu kuona annetaan jäähtyä kunnes sen keskusta on pääasiassa kiinteä, jolla edistetään ei-rautametallihiukkasten koagu-lointikasvua kuonassa ja näin tehostetaan ei-rautapitoisten metallien talteenottamista.

Kuona jätetään jäähtymään, kunnes sen keskusta on jäähtynyt alle 980°C olevaan lämpötilaan, ennenkuin se hajotetaan pieniksi kappaleiksi. Kauhasta kannettu kuona jätetään edullisesti jäähtymään alle 540°C olevaan lämpötilaan, jolloin kuona muuttuu hauraammaksi seu-raavaa hajotusvaihetta varten. Kauhasta kaadettu kuona voidaan myös jäähdyttää vesisuihkulla sen jähmetyttyä murskauksen helpottamiseksi.

Käytettäessä 40 tonnin kauhaa on alkujäähdytysaika ennen kauhasta kaatoa tyypillisesti ainakin 15 tuntia, kunnes muodostuu 25 - 38 cm kuori. Kauhasta kaadettu kuona jätetään tyypillisesti jäähtymään kauhasta kaadon jälkeen noin 5 päiväksi, jotta kuona on kokonaisuudessaan alle 540°C ennenkuin se hajotetaan pieniksi kappaleiksi.

Keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä sula kuona kaadetaan sankoon, sangossa olevan kuonan yläosa jäädytetään vedellä, jolloin kuonan samalla annetaan jäähtyä hitaasti kunnes sen keskiosa on pääasiassa kiinteä ja kuona kaadetaan sangosta.

Yllä esitetyssä suoritusmuodossa vesi jäähdytys suoritetaan edullisesti peittämällä kauhassa olevan kuonan yläosa vedellä, vaikkakin tästä voidaan yksinkertaisesti suihkuttaa kauhassa olevan kuonan pintaan.

Kauhassa olevan kuon jäähtymisaika viimeksi mainitussa menetelmätavassa on noin 24 tuntia, mikä on yleisesti ottaen pidempi kuin ensin esitetyssä menetelmätavassa. Kuonan keskusta jähmettyy kuitenkin olennaisesti ja kauhasta kaadon jälkeen tarvitaan vähemmän jäähtyrnisaikaa, mistä seuraa se, että kokona!sjäähtymisaika on lyhempi. Lisäksi vesijäähdytys tekee kuonan hauraammaksi auttaen siten hajottamista ja murskausta.

Seuraavassa keksintö esitetään viittaamalla keksinnön edullisiin suoritusmuotoihin ja oheiseen piirustukseen, joka esittää kaavion jauhatus- hienous vastaan jäännepitoisuuden määritys alustoissa ja kauhoissa jäähdytetyillä muoteilla.

6691 0

Eräs edullinen suoritustapa keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi esitetään seuraavasti: Lämpötilaltaan tyypillisesti 1200°C oleva kuona kaadetaan kauhaan, jota kuljetetaan jäähdytysalueelle. Kuonan alkujäähtymisnopeutta voidaan haluttaessa kohottaa lisäämällä sopivia jäähdytysaineita.

Kun riittävästi kuonaa on jähmettynyt uran ulkopuolehlmuodostamiseksi, kuona kaadetaan yhtenä kappaleena kauhasta, jotta kauhaa voidaan käyttää uudelleen. Tämä kaatovaihe voidaan tyypillisesti suörittaa diesel- tai sähkökoneilla tai vetureilla. Kaadettu kuona jätetään jäähtymään ja tärytetään sitten avoimeksi lopullisen jäähtymisen nopeuttamiseksi. Jähmettynyt kuona voidaan särkeä heti, kun sen keskusta on jäähtynyt 980°C:een, vaikka tavallisesti tämä suoritetaan vasta sitten, kun materiaali on kokonaisuudessaan alle 540°C, koska materiaali on silloin helpompi rikkoa. Kuona voidaan myös jättää jäähtymään kauhaan ennen poiskaatoa niin kauaksi, kunnes sen keskusta on jäähtynyt alle 980°C.

Eräässä tyypillisessä menettelytavassa kuona kaadettiin 40 tonnin kauhaan ja sen annettiin seistä ainakin 15 tuntia siihen asti, kunnes 25 - 38 cm:n kuori oli muodostunut. Kuona kaadettiin kauhasta rikkomatta sitä ja sen annettiin jäähtyä noin 5 päivää siihen asti, kunnes materiaalin kokonaisuudessaan oli alle 540°C. Tämän jälkeen kuona hajotettiin noin 30 cm:n kappaleisiin iskuvasaralla. Hajotettu kuona murskattiin noin 6,35 mm:n kappaleiksi ennen jauhatusta. Murskaus suoritettiin 91,5 cm x 122 cm:n leukamurskaimessa, tämän jälkeen 213 cm:n vakiokartiomurskaimella, jota seurasi seulominen ja valssi-murskaus. Murskausmäärä oli noin 325 tonnia kuonaa/tunti. Kuona lähetettiin tämän jälkeen jauhamismyllyyn ja vaahdotuspiiriin kuparin talteenottoa varten.

Eräs toinen menetelmätapa keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseksi on seuraava:

Tyypillisesti 1200°C oleva kuona kaadetaan kauhaan, joka kuljetetaan jääHdytysalueeseen. Vettä suihkutetaan tai lisätään muulla tavoin kauhassa olevan kuonan päälle samalla kun kuonan annetaan jäähtyä siihen asti, kunnes se olennaisesti jähmettyy. Tyypillinen jäähtymis-aika olisi noin 24 tuntia. Tämän jälkeen kauha kallistetaan ylimääräisen veden kaatamiseksi pois ja kuljetetaan hajotusalueelle, jossa se tyhjennetään ja kuona hajotetaan tämän jälkeen pieniksi kappaleik- 6691 0 si kuulalla tai vasaralla. Noin 10 iskun jälkeen suurin osa kuonaa oli pienentynyt 12,7 cm:n kappaleiksi ja sitä murskattiin edelleen yllä esitetyllä tavalla. Viimeksi mainittu menetelmä vaatii pidemmän jäähtymisajan kauhassa, mutta kuonan keskusta on kauhasta poiskaa-dettaessa niin jähmettynyt, että kauhasta poiskaatamisen jälkeen tarvitaan vähemmän jäähdytystä ennen kuonan hajottamista pieniksi / kappaleiksi. Kuona voidaan tyypillisesti hajottaa noin 2 tuntia sen jälkeen, kun se on kaadettu pois kauhasta. Lisäksi vesijäähdytyksellä on se etu, että se lisää kuonan haurautta vaikuttamatta kuitenkaan olennaisesti kuparin talteensaantiin.

Jauhamisominaisuuksien parannus on esitetty kaaviolla, jossa esitetään jauhatushienous vastaan jäteanalyysi alustoilla ja kauhoissa jäähdytetyillä kuonilla, kuten piirustuksessa on esitetty. Kauhassa jäähdytetyt kuonat antavat vähäisefoöiät jätteet millä tahansa rouheen hienoudella ja lisäksi ne ovat vähemmän herkkiä hiukkaskoossa tapahtuville muutoksille. Tämä merkitsee sitä, että jauhamiseen tarvitaan vähemmän energiaa ja aikaansaatu karkeampi materiaali helpottaa konsentrointivaihetta vähentämällä reagenssikulutusta ja parantamalla työntymistä ja suodattumista. Seuraavassa taulukossa I on esitetty kahden tyyppisen kuonajäähdytyksen tyypillisten jauhamisvaiheiden vertailu:

Taulukko I ·

Kauhajäähdytetyn ja alustajäähdytetyn kuonan vertailu - malmikivi- tuotanto___________

Kauhajäähdytetty kuona

Materiaali Paino Kuparipitoisuus _(tonnia)_(%J__

Jauhettu kuona 3548 6,65

Tuotettu konsentraatti 560,2 40,54 Jätteet ' 2987,8 0,29

Kuparin talteenotto konsentraatista 96,33 % 6

6691 O

Alustajäähdytetty kuona

Materiaali Paino Kuparipitoisuus (tonniaJ (%)

Jauhettu kuona 16430 9,06

Tuotettu konsentraatti 4002,9 35,19 Jätteet 12427,1 0,64

Kuparin talteenotto konsentraatissa 94,65 %

Yllä olevassa taulukossa I kokeiltu kuona on muodostettu jatkuvalla kuparikonsentraatin sulatuksella ja konventoimisella hyvälaatuiseksi kuparimalmikiveksi, kuten on esitetty aikaisemmin mainitussa kanadalaisessa patentissa. On havaittava, että kauhajäähdytetyllä kuonalla jauhaminen ja vaahdotus antoivat konsentraatin, joka sisälsi 40,54 %

Cu:ta ja jätteet, jotka sisälsivät 0,29 % Cu:ta. Kuparikonsentraattien jatkuvalla sulatuksella ja konvertoinnilla kupariksi tuotettujen kauhajäähdy tettyjen kuonien testit ovat niinikään osoittaneet sen, että kauhajäähdytyksellä saadaan aikaisempaa paremmat jätteet ja konsentraat-tiaste verrattuna alustajäähdytettyihin kuoniin, kuten on esitetty seuraavassa taulukossa II:

Taulukko II

Kauhajäähdytetyn ja alustajäähdytetyn kuonan vertailu - kuparituotanto Kauhajäähdytetty kuona

Materiaali Paino Kuparipitoisuus _(tonnia) _(%)_

Jauhettu kuona 2911,0 8,25

Tuotettu konsentraatti 453,8 50,72 Jätteet 2457,2 0,40

Kuparin talteenotto konsentraatissa 93,9 %

Alustajäähdytetty kuona

Materiaali Paino Kuparipitoisuus _(tonnia) _(%)

Jauhettu kuona 23858 9,59

Tuotettu konsentraatti 4901,7 44,44 Jätteet 18936,3 0,584

Kuparin talteenotto konsentraatissa 95,16 %

6691 O

7

Testejä on suoritettu myös muun kokoisilla kauhoilla kuin 40 tonnin kauhat, jopa 10-tonnisilla, jolloin on saatu samat metallurgiset tulokset. Keksinnön mukainen menetelmä ei kuitenkaan rajoitu mihinkään kauhakokoon, ja suurempia tai pienempiä yksiköitä voidaan käyttää samoin metallurgisin tuloksin. Menetelmä sopii erityisesti kupari-konvertterien tuottamiin kuoniin tai sellaisiin kuoniin, jotka on tuotettu kuparikonsentraattien jatkuvalla sulatus- ja konvertoimis-prosessilla, kuten on esitetty edellä mainitussa kanadalaisessa patentissa, mutta on selvää, että keksintö ei rajoitu näihin kuonalaa-tuihin.

Edellä esitetyn menetelmän edut tekniikan tasoon nähden ovat siinä, että aikaansaadaan ohjattava ja valvottava hidas jäähdytysnopeus, joka on välttämätön kuparin tehokkaan talteenoton kannalta. Lisäksi tähän menetelmään liittyy vähemmän kuonan käsittelyongelmia ja vähemmän kuonan laimenemista, ja lisäksi räjähdysvaara saadaan mahdollisimman vähäiseksi.

Claims

8 6691 O
1. Menetelmä ei-rautapitoisten sulatuskuonien ohjatuksi hitaaksi jäähdyttämiseksi niiden sisältämien ei-rautametallien talteen-* ottamiseksi, jossa kuona hitaasti jäähdytetään, murskataan pieniksi kuonakappaleiksi ja pienennetään edelleen, jauhetaan ja syötetään edelleen vaahdotusvaiheeseen ei-rautametallien talteenottamiseksi, tunnettu siitä, että sula kuona kaadetaan sankoon, kuonan annetaan hitaasti jäähtyä ja jähmettyä sangossa ainakin pisteeseen, jossa muodostuu kuori, joka on riittävän vahva kaatamiseen ulos sangosta, kuona kaadetaan sangosta yhtenä kappaleena ja ulos kaadettu kuona annetaan jäähtyä kunnes sen keskusta on pääasiassa kiinteä, jolla edistetään ei-rautametallihiukkasten koagulointikasvua kuonassa ja näin tehostetaan ei-rautapitoisten metallien talteenottamista.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kauhassa oleva kuona jätetään jäähtymään siihen asti, kunnes sen keskusta on jäähtynyt lämpötilaan, joka on alle 980°C.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kauhasta kaadettu kuona jätetään jäähtymään siihen asti, kunnes sen keskusta on jäähtynyt 980°C:n alapuolella olevaan lämpötilaan, ennenkuin kuona hajoitetaan pieniksi kappaleiksi.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kauhasta kaadettu kuona jätetään jäähtymään siihen asti, kunnes sen keskusta on jäähtynyt lämpötilaan, joka on alle 540°C kuonan saamiseksi entistä hauraammaksi ennenkuin se hajotetaan pieniksi kappaleiksi. 1 Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kauhasta kaadettu kuona jäähdytetään vesisuihkuilla sen jähmetyttyä murskauksen helpottamiseksi. 9 6691 O
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuona kaadetaan 40 tonnin kauhaan ja sen annetaan jäähtyä ainakin 15 tunnin ajan ennen kauhasta poiskaatamista siihen asti, kunnes muodostuu noin 25 - 38 cm:n kuori.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kauhasta kaadettu kuona jätetään jäähtymään noin 5 päiväksi siihen asti, kunnes kuonan lämpötila on alle 540°C.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kauhasta kaadettu kuona hajotetaan noin 30 cm:n kappaleiksi iskuvasaralla, murskataan edelleen noin 6,35 mm:n kappaleiksi ja lähetetään sen jälkeen jauhatus- ja vaahdotus-vaiheisiin.
9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuona on kuparikuonaa.
10. Menetelmä ei-rautapitoisen kuonan ohjatuksi hitaaksi jäähdyttämiseksi sen sisältämän ei-rautametallin talteenottamiseksi, jossa kuona hitaasti jäädytetään, murskataan pienemmiksi paloiksi kuonan jäädyttämisen teostamiseksi, pienet palaset pienennetään edelleen, jauhetaan ja syötetään vaahdotus vaiheeseen ei-rauta-metallien talteenottamiseksi, tunnettu siitä, että sula kuona kaadetaan sankoon, sangossa olevan kuonan yläosa jäähdytetään vedellä, jolloin kuonan samalla annetaan jäähtyä hitaasti kunnes sen keskiosa on pääasiassa kiinteä ja kuona kaadetaan sangosta.
11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kauhassa oleva kuona jätetään jäähtymään siihen asti, kunnes sen keskusta on jäähtynyt lämpötilaan, joka on alle 980°C.
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kauhasta kaadettu kuona jätetään jäähtymään siihen asti, kunnes sen keskusta on jäähtynyt 980°C:n alapuolella olevaan lämpötilaan, ennenkuin kuona hajotetaan pieniksi kappaleiksi . 6691 0 10
13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuona jäähdytetään kastamalla kauhassa olevan kuonan yläosa vedellä. 14. patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuona kaadetaan 40 tonnin kauhaan ja sen annetaan jäähtyä noin 24 tunnin ajan siihen asti, kunnes sen keskusta on olennaisesti jähmettynyt.
15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kauhasta kaadettu kuona jätetään jäähtymään noin kahdeksi tunniksi kauhasta kaadon jälkeen.
16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kauhasta kaadettu kuona hajotetaan suunnillen 125 mm:n kappaleiksi ja lähetetään tämän jälkeen jauhatus- ja vaahdotusvaiheisiin.
17. Patenttivaatimuksen 11, 12 tai 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuona on kupari kuonaa. 11 6691 O