FI66912C - Foerfarande foer kontinuerlig raffinering av smaelt koppar fraon foeroreningar - Google Patents

Description

R5FH W fll)ICUULUTUSJULKAISU , . Q ,. Q

l J '' utlAggningsskript boy I l

^ ^ pi) KvJlu/lM.CL3 C 22 B 15/1A

SUOMI — FINLAND (21) NMMtUiikemMi —P*«**wöknli»| 761 m9 (22) HtlMBil^Ovt—AmBkn1m»d»| 20.05.76 (23) AMmHM—GIMgM«ta| 20.05.76 (41) Τ«Μκ|«ΜΜΐαΙ —23.11.76.

Patentti· ja rekisterihaftitu* mim^laifniqe H liml lilli ili>u _____

Patent· och reglstarstyralsan ' ' AmOkanadacdodiucUkritopJwcmd 31.08.8A

(32)(33)(31) Pyfieejr ewellwe·—h|lrd prtartut 22.05.75

Saksan Li i ttotasavalta-Förbundsrepubli ken Tyskland(DE) P 2522662.A Toteennäytetty-Styrkt (71) K1öckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft, Deutz-Mulheimer-Str. Ill, 5 Köln 80, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Wolfgang Wuth, Berlin, Horst Wiegel, Köln, Gerhard Melcher, Köln,

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7A) Antti I mpola (5A) Menetelmä sulan kuparin jatkuvaksi raffinoimiseksi epäpuhtauksista - Förfarande för kontinuerlig raffinering av smält koppar frän föroreningar Tämä keksintö kohdistuu menetelmään sulan kuparin jatkuvaksi i^affinoimiseksi epäpuhtauksista, jolloin sulatettu kupari johdetaan virtaamaan pelkistys- ja hapetusvyöhykkeiden läpi, missä se reagoi kaasujen kanssa ja tällöin vapautuu epäpuhtauksista ja jolloin mainittuun pelkistysvyöhykkeeseen vastavirtana sulaan kupanvirtaan nähden johdetaan polttoainetta ja happipitoista ensiökaasua alistökiometrlsessa suhteessa, jolloin saadaan aikaan pelkistävä lämmityskaasu ja vielä palamaton polttoaine johdetaan mainittuun hapetusvyöhykkeeseen, missä se reagoi happipitoisen toisiokaasun kanssa, jolloin tämä toisiokaasu saatetaan ensin kosketukseen mainitun sulan kuparin kanssa reaktiovirtana ennen kuin se tulee kosketukseen mainitun palamattoman polttoaineen Kanssa.

Tämän menetelmän avulla aikaansaatu tekninen ja taloudeninen edistyminen kiihottaa menetelmää nimenomaan jatkuvaan täydentämiseen optimoinnin avulla kohti prosessin täysautomaattista ohjausta. Kuparin raffinointimenetelmän tämän vieläkin pitemmälle tähtäävän parannuksen esteenä ovat kuitenkin tähän asti olleet vaikeudet tarkasti ja ainakin kvantitatiivisesti hallita lämmön- ja aineensiirtotapahtumia kaasufaa-sin ja metallisulatteen välisessä reaktiomekanismissa.

6691 2

Jotta reaktiomekanismeja voitaisiin tällä tavoin hallita kvantitatiivisessa suhteessa, on näet aikaansaatava ja pysytettävissä toistettavissa olevat, joKa tapauksessa kuitenkin reaktiokaasun ja sulan valuvan kupari/kuona-faasin väliset pakko-ohjatut konvektio-ja aineensiirtosuhteet.

Tämän keksinnön tarkoituksena on parantaa edellä mainittua saksalaisen patentin 2 061 388 mukaista kuparin raffinointimenetel-mää sekä kvalitatiivisesti että myös kvantitatiivisesti ohjattavissa olevien reaktiotapahtumien avulla.

Tämä on aikaansaatu keksinnön mukaan siten, että mainittu toi-siokaasu puhalletaan likimain kohtisuorasti keskitettynä runsastehoi-sena voimakkaana suihkuna metallikylvyn suihkun kuonasta paljastamaan kirkkaaseen pintaan kiihdytyssuulakkeen kautta, joka suihku aikaansaa koveron kulhon muotoisen puhalluspainanteen kylvyn pintaan ja to-rusmaisen pyörivän virtauksen kylvyssä, jolloin konvektiokentässä tapahtuu nopea ja ohjattavissa oleva aineensiirto.

Tällöin kaasusuihku 21 saatetaan syrjäyttämällä kelluva kuona-kerros 12 pakko-ohjattuun ja virrantiheydeltään säädettävään kosketukseen metallikylvyn 11 kanssa, jolloin kaasusuihkun 21 patoutumapis-teessä pakosta kehittämässä sulan metallin 11 konvektiokentässä tapahtuu sangen nopea ja täten ohjattavissa oleva aineensiirto.

Toisiokaasu puhalletaan niin voimakkaana suihkuna, että olennaisesti torusmaisesti suihkun 21 patoutumapisteessä 26 sijaitsevan pu-halluspainautuman 24 pyörivän sulatteen kerrostettu virtaus 2? yhdessä kaasusuihkun 21 kanssa antaa tulokseksi järjestelmän konvektio-olo-suhteiden rajoittamana reaktioyksikön, jossa tapahtuu ennalta määrätty aineensiirto.

Näiden toimenpiteiden ansiosta saadaan syntymään optimaaliset, määrättävissä olevat erikoisen nopeat reaktiotapahtumat, jotka pakko-ohjatun suuruusluokan mukaisen määrätyn tehonsa takia soveltuvat menetelmän säästötoimenpiteisiin.

Koska sulan kuparin ja reaktiokaasujen välinen raktio nyt olennaisesti tapahtuu kaasupatoutuman aiheuttaman kylvyssä olevan sisään-painautumakohdan alueella, ja tämän sisäänpainautumakohdan pinnan suuruus on mitattavissa ja täten säädettävissä ja määrättävissä, saadaan mahdollisuus kvantitatiivisesti ohjata aineensiirto-olosuhteita. Tässä on keksinnön eräs toinen etu ennestään tunnettuun tekniikkaan verrattuna, nimittäin mahdollisuus ohjelmoitavasti säätää kuparin raf-finointiprosessia. Häiritsevien vaikutteiden estämiseksi, joita voisi 3 66912 tapahtua esim. kylvyn liian rajujen liikkeiden takia, on pidettävä huoli siitä, että kylpy ei joudu roiskuvaan tilaan. Tällöin näet ensinnäkin reaktion säädetty tasapaino ja näin ollen säätötilanne häiriintyisi, ja toisaalta voisi ainakin paikallisesti tapahtua liikaha-pettumista siten, että muodostuu kuparioksiduulia. Molemmat nämä häiriöt ovat haitallisia.

Keksinnön mukaisen menetelmän viimeisenä toimenpiteenä menetellään näin ollen siten, että suihkun voima ja suutinaukon (25) etäisyys kylvyn pinnasta (11) säädetään kulloinkin käytettyjen reaktio-kaasujen luonteen mukaan siten, että metallikylpy nimenomaan ei joudu ro iskuni is tilaan.

Keksinnön muut yksityiskohdat, tunnusmerkit ja edut selitetään seu-raavassa lähemmin oheisen piirustuksen perusteella, joka esittää saastuneen kuparin jatkuvaan raffinointiin käytettävää uunilaitteistoa.

Kuvio 1 esittää leikkauksena raffinomtiuunia keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi.

Kuvio 2 näyttää perspektiiviesityksenä suutinputken suuaukkoa ja siitä virtaavaa kaasusuihkua, joka suuntautuu alla olevaan kupari-sulatekylpyyn ja sen kuonakerrokseen.

Kuvio 1 esittää suorakulmaista sulatusuunia 1, joka välisei-nämien 2, 3> 4 avulla on jaettu kolmeen allasmaiseen reaktiovyöhyk-keeseen 5, 6, 7- Väliseinämässä 2 on läpivirtauskouru 9 sulaa valuvaa kuparia varten. Reaktiovyöhykkeessä 6 on kylvyn pinta 10, tämän alla nestemäinen kuparikylpy 11, ja pinnan yläpuolella kuonakerros 12. Kuona 12 poistetaan hapettavasta raffinointi-reaktiovyöhykkeestä 6 uunin seinämässä olevan aukon 13 kautta. Nestemäisenä kohdassa 14 uuniin 1 syötetyn ja kohdassa 15 tästä uunista 1 poistuvan puhdistuneen kuparin virtaussuunnassa pidättää kynnys kuonan reaktiovyöhyk-keen 6 poisvirtauspäässä. Nestemäinen kupari ohittaa tämän kynnyksen 8 kylvyn pinnan 10 alapuolella olevan läpivirtausaukon 16 kautta. Reaktiovyöhykkeen uuninseinämässä olevan suljettavan aukon 17 kautta voidaan suorittaa huoltotoimenpiteet, ja myös syöttää kiinteitä aineita, esim. kuparimalmikonsentraattia ja/tai polttoainetta. Poisto-kaasu lähtee uunista 1 hormin 19 kautta. Lähtövirtauspuoleiseen pää-tyseinämään 18 on sovitettu poltin 36 lämmitystä varten. Käytössä syötetään uuniin 1 nestemäistä raakakuparia kohdassa 14 ja/tai kuparimalmikonsentraattia ja polttoainetta kohdassa 17. Vyöhykkeessä 5 käsiteltävät aineet lämmitetään seuraavaa raffinointia varten sopivaan “ 66912 käsittelylämpötilaan. Vyöhykkeessä 6 puhalletaan suutinputken 20 kautta happipitoista reaktiokaasua keskitettynä runsastehoisena kaasusuihkuna 21 sulan valuvan kuparin 11 muodostaman kylvyn pintaan 10. Puhallus- ja täten suihkun tehoa säädetään suutinputken 20 päässä 23 olevalla kuristusventtiilillä 22. On selvästi näkyvissä kupari-kylvyn 11 pinnassa 10 oleva puhalluspainautuma 24, joka on koveron kulhon muotoinen. Suuntansa vaihtaneen kaasusuihkun 21 patoutumapaine puristaa suihkun reunoilla kuonakerroksen 20 sivuillepäin kuparikyl-vystä 11. Tämä ilmiö on suurennettuna esitetty kuviossa 2 koehavain-tojen perusteella piirrettynä. Nähdään suutinputken suuaukko 25, josta kaasusuihku 21 virtaa ja iskee voimakkaasti kupankylvyn 11 päällä olevaan kuonakerrokseen 12. Kaasusuihkun 21 patoutuessa poikkeutus-alueella 26 puristuu kuonakerros 12 syrjään niin, että kuparikylvyn 11 kirkkaaseen pintaan muodostuu "silmä" 28, jonka alla kuparikylpyyn 11 syntyy kulhomainen kovero painautuma 24, joka on havainnollistettu viivoilla A - B. Poikkeutunut kaasu virtaa kohdassa 29 ympäröivään tilaan. Kosketuksessa kaasusuihkun 21 kanssa ja tämän vetovoimien liikuttamana sekä kuparikylvyn 11 puhalluspainautuman 24 reunalla esiintyvän nosteen vaikutuksesta syntyy torusmainen virtausvyöhyke, jossa esiintyy kylvyn voimakasta pyörteilyä, ja joka on esitetty virtaussuun-taa näyttävillä vektoreilla 27.

Kuviossa 1 on vielä näytetty reaktiotilassa 7 sijaitseva toinen suutinputki 30 reaktiokaasun puhaltamiseksi kupankylpyyn. Tämän suuntinputken 30 päässä 31 on kaksi liitäntää 32 ja 33, joista toinen eli liitäntä 32 on tarkoitettu kuljetuskaasua varten, ja toinen liitäntä 33 on tarkoitettu polttoaineen, esim. dieselöljyn, maakaasun, propaanin, hiilipölyn jne. syöttämiseksi. Kuristusventtiilien 3^ ja 35 avulla voidaan säätää painetta ja täten kaasusuihkun virrantiheyttä ja tehoa.

Claims (3)

6691 2 5

1. Menetelmä sulan kuparin jatkuvaksi raffinoimiseksi epäpuhtauksista, jolloin sulatettu kupari johdetaan virtaamaan pelkistyspä hapetusvyöhykkeiden läpi, missä se reagoi kaasujen kanssa ja tällöin vapautuu epäpuhtauksista ja jolloin mainittuun pelkistysvyö-hykkeeseen vastavirtana sulaan kuparivirtaan nähden johdetaan polttoainetta ja happipitoista ensiökaasua alistökiometrisessä suhteessa, jolloin saadaan aikaan pelkistävä lämmityskaasu, ja vielä palamaton polttoaine johdetaan mainittuun hapetusvyöhykkeeseen, missä se reagoi happipitoisen toisiokaasun kanssa, jolloin tämä toisiokaasu saatetaan ensin kosketukseen mainitun sulan kuparin kanssa reaktiovirtana ennen kuin se tulee kosketukseen mainitun palamattoman polttoaineen kanssa, tunnettu siitä, että mainittu toisiokaasu puhalletaan likimain kohtisuorasti keskitettynä runsastehoisena voimakkaana suihkuna (21) metallikylvyn (11) suihkun kuonasta (12) paljastamaan kirk-| kaaseen pintaan (10) kiihdytyssulakkeen (20) kautta, joka suihku aikaansaa koveron kulhon muotoisen puhalluspainanteen (24) kylvyn pintaan ja torusmaisen pyörivän virtauksen kylvyssä, jolloin konvektio-kentässä tapahtuu nopea ja ohjattavissa oleva aineensiirto.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisiokaasun puhallus on säädettävissä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suihkun voima ja suutinaukon (25) etäisyys kylvyn pinnasta (11) säädetään kulloinkin käytettyjen reaktio-kaasujen luonteen mukaan siten, että metallikylpy ei joudu roiskumis-tilaan.