FI67236C - Foerfarande foer tillvaratagande av koppar - Google Patents
Foerfarande foer tillvaratagande av koppar Download PDFInfo
- Publication number
- FI67236C FI67236C FI763045A FI763045A FI67236C FI 67236 C FI67236 C FI 67236C FI 763045 A FI763045 A FI 763045A FI 763045 A FI763045 A FI 763045A FI 67236 C FI67236 C FI 67236C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- copper
- particles
- reduction
- reactor
- amount
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 73
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 51
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 14
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 10
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 claims description 8
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims description 7
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 6
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 5
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical class [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 1
- 229960003280 cupric chloride Drugs 0.000 claims 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 16
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 15
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- 229940045803 cuprous chloride Drugs 0.000 description 15
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 3
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 208000032544 Cicatrix Diseases 0.000 description 1
- 241001424392 Lucia limbaria Species 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 235000020030 perry Nutrition 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 1
- 230000037387 scars Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/12—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by gases
- C22B5/14—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by gases fluidised material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B15/00—Obtaining copper
- C22B15/0002—Preliminary treatment
- C22B15/001—Preliminary treatment with modification of the copper constituent
- C22B15/0021—Preliminary treatment with modification of the copper constituent by reducing in gaseous or solid state
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
__:·Μ r-, KUULUTUSJULKAISU /ΠΛ-7 / M ^utlAccnincsskiiift 6 7236 ^ (51) KvJL/lMXX3 c 22 B 15/00 SUOM I—Fi N LAND 763045 (22) HUwrthpiM— AwatoUngdH 26.10.76 (23) AtapOM—GIW(h«tsdag 26.10.76 (41) T«Mt — WWt offwtfg 15.05.77
Pltutl- ja rekistcrihaMtU· HMnarth^nw |> tawqnlfc^— yuan.
·**<***- och F6|iitofityFeliiii ^ * AmHm w>|< od> wUtoftw pmbltcmnd 31.10.84 (32)(33)(31) *T1***T Begird prtortMC 14.11.75 USA(US) 631832 (71) Cyprus Metallurgical Processes Corporation, 555 South Flower Street,
Los Angeles, California, USA(US) (72) Frank Moe Stephens, Jr., Lakewood, Colorado,
James Clements Blair, Wheat Ridge, Colorado, USA(US) (74) Oy Heinänen Ab (54) Menetelmä kuparin taiteenottamiseksi -Förfarande för ti11varatagande av koppar Tämän keksinnön kohteena on menetelmä pelkän kuparin talteenotta-roiseksi kuparipitoisista materiaaleista, kuten kuparioksideista tai kuparisuoloista, pelkistämällä kuparipitoi s ta materiaalia vetyä sisältävällä kaasulla leijukerrosreaktorissa, johon lisätään hiukkasia, joiden tarkoituksena on ehkäistä pelkän kuparin liiallista agglomeroiturnista.
Tähän mennessä on esitetty monia metallien talteenottomenetelmiä, joissa pelkistys tapahtuu vedyllä leijuvassa kerroksessa, ja jotkut näistä menetelmistä on tarkoitettu erityisesti kuparin talteenottoon .
On tunnettua, että leijukerroksen pitäminen leijuvassa tilassa ajan, joka on riittävän pitkä pelkistysreaktion saattamiseksi päätökseen, tuottaa vaikeuksia, sillä syntyvillä pelkkää kuparia olevilla hiukkasilla on taipumus agglomeroitua niin, että kerroksen leijuminen lakkaa.
US-patenttijulkaisussa 2 758 021 on esitetty yllämainitun ongelman ratkaisuksi sitä, että raaka-ainepartikkelien joukkoon lisätään 2 67236 prosessin alussa hyvin hienojakoista vastustuskykyistä materiaalia, kuten luutuhkaa, a 1 umiini oks i d i j auhe 11 a , k va r t s i j auhe t ta tai grafiittia. Tämän ratkaisun nimenomaisena tarkoituksena on saada lisätyt hiukkaset tarttumaan syntyvän metallin pintaan niin, että viimeksimainittu ei voi agglomeroitua ja leijukerros säilyy leijuvassa tilassa.
Mainitussa US-patenttijulkaisussa 2 758 021 on erityisesti esitetty, että hiukkasten pinta-alan suhteen hiukkasten massaan tulisi olla niin suuri kuin mahdollista, jotta metallia päällystävää hiukkaspintaa olisi saatavilla mahdollisimman paljon. Lisäksi lisätyn materiaalin määrä on vain murto-osa raaka-aineen kokonaismäärästä, joten tilastollisesti kuparihiukkasten mahdollisuudet olla törmäämättä toinen toisiinsa niiden liikkuessa mielivaltaisesti leijukerroksessa eivät ole hyvät. Kuparihiukkasissa oleva pinnoite tuottaa myös huomattavia vaikeuksia kuparin lopullisessa puhdistuksessa, varsinkin silloin, kun kuparilta ei vaadita ehdotonta puhtautta eikä sitä tästä syystä puhdisteta elektrolyyttisesti .
Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellämainitut epäkohdat ja muodostaa menetelmä, jolla kupari saadaan taloudellisesti talteen niin puhtaana, ettei sen 1isäpuhdistus ole enää tarpeen. Tunnusomaista keksinnön mukaiselle menetelmälle on se, että pelkistys suoritetaan kemiallisesti inerttien, sileiden, pääasiassa pallomaisten hiukkasten läsnäollessa niin, että pelkistetyn kuparin sintrautuminen tai agglomeroituminen estyy sellaisessa laajuudessa, jossa kerroksen leijuminen lakkaisi.
Keksintöä voidaan soveltaa edullisesti käyttämällä kemiallisesti inerttejä, sopivimmin pienen näennäisen huokoisuuden omaavia pallomaisia hiukkasia, joiden koko on noin 105μηι-2 ,OOmm ja leijumisno-peus noin 30*5-152,4 cm/s ja joiden määrä reaktorissa on noin 0,7-10 kertaa reaktoriin syötetyn kuparipitoisen materiaalin määrä. Hiukkaset voivat olla esimerkiksi pyöreitä hiekanjyviä. Kuparipitoisen materiaalin pelkistys reaktorissa suoritetaan sopivimmin 1ämpötilavä1i1lä 400-600°C.
Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa kuparipitoisiin materiaaleihin, joilla on taipumus agglomeroitua tai sintrautua 3 67236 pelkistyksessä. Tällaisia materiaaleja ovat kuparioksidit ja ku-parisuolat, kuten kuprokloridi ja kuprikloridi. Erään keksinnön edullisen sovellutusmuodon mukaan kuparipitoisena materiaalina on kuprokloridi ja sen pelkistyksessä käytetään pääasiassa pallomaisia hiukkasia, joiden määrä on noin 0,7-10 kertaa reaktoriin syötetyn kuprokloridin määrä painon mukaan laskettuna ja joiden koko on noin 297-841pm Sopivimmin ovat hiukkaset pyöreitä hiekan- jyviä, joiden määrä on noin 1-5-kertainen kuprokloridin määrään nähden.
Käytetyt leijuvaan kerrokseen perustuvat menetelmät voivat riippua siitä, mitä asetetaan teknisesti etusijalle. Erilaisia leijuvaan kerrokseen perustuvia menetelmiä on esitetty patenttijulkaisuissa ja artikkeleissa, ja alan ammattimiehelle on selvää, mitkä niistä ovat käyttökelpoisia tämän keksinnön yhteydessä. Mainittuja menetelmiä on käsitelty yleisesti Perryn teoksessa "Chemical Engineersf Handbook", neljäs painos, s. 20-42 ja 20-52.
Tämän keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen käytettävän laitteen valinta riippuu samalla tavalla käsiteltävän aineen laadusta, käytettävästä leijumisen aikaansaavasta aineesta ja muista tunnetuista tekijöistä. Mainittu artikkeli teoksessa "Chemical Engineers * Handbook" ja siinä esitetyt viitteet käsittelevät myös niitä erilaisia laitteita, joita on. saatavissa leijuvaan kerrokseen perustuvia menetelmiä varten. Reaktorissa tapahtuvan leijumisen aikaansaava aine on pelkistävä kaasu, vety, johon on sekoitettu riittävästi inerttiä kaasua, kuten esim. typpeä leijuvan kerroksen ylläpitämiseksi. Tarvittava vetymäärä riippuu halutusta reaktiosta. Kuproklo-ridia pelkistettäessä voidaan käyttää seuraavan kaavan mukaista stökiometristä vetymäärää:
Cu2C12 + M2 4--------^ 2Cu + 2HC1
Kuprokloridin täydellisen pelkistymisen varmistamiseksi on edullista käyttää vety-ylimäärää, joka on termodynaamisen tasapainon mukainen.
4 67236
Leijumista aiheuttavan kaasun nopeus on edullista säätää prosessin yleisten olosuhteiden mukaan, kuitenkin niin, että kerros pysyy leijuvassa tilassa. Halutun reaktiolämpötilan ylläpitämiseksi voidaan suorittaa leijumista aiheuttavan kaasun riittävä esikuu-niennus .
Hallitsematon kasautuminen pyrkii estämään kerroksen leijumisen, jolloin pelkistysprosessi keskeytyy. Leijuvaan kerrokseen perustuvan prosessin menestyksellisen toteuttamisen kannalta on sen vuoksi välttämätöntä estää laajamittainen kasautuminen ja siitä seuraava leijumisen lakkaaminen. Tämä ongelma on voitettavissa käyttämällä sopivia inerttejä hiukkasia, jotka estävät leijumisen lakkaamiseen johtavan kasautumisen.
Tähän tarkoitukseen käytetyt hiukkaset ovat pääasiassa pallomaisia ja kemiallisesti inerttejä reaktorin leijuvassa kerroksessa olevien reagoivien aineiden suhteen. Vastakkaiset kemialliset reaktiot olisivat prosessille vahingollisia ja kuluttaisivat samalla leijuvan kerroksen ylläpitämiselle välttämättömiä hiukkasia. Pallomaisilla hiukkasilla pinta-alan suhde hiukkasten massaan on mahdolli-simman pieni.
Näiden ominaisuuksien lisäksi on edullista, jos hiukkasissa on mahdollisimman vähän pintavirheitä. Pintavirheet, kuten halkeamat, terävät reunat, uurteet, sirpaleista jääneet kohoutumat, kolot, arvet, ontelot jne. muodostavat havaintojen mukaan kohtia, joihin kuparipitoisista materiaaleista pelkistyvä kupari pyrkii jäämään. Kuparin tarttuessa edelleen pelkistyneille kuparipin-noille tällaiset hiukkaset peittyvät lopulta kokonaan tai osittain kuparilla. Hiukkaset muuttuvat tällöin hyödyttömiksi. Hiukkasten "näennäinen" huokoisuus on sopivimmin suhteellisen matala. "Näennäisellä" huokoisuudella tarkoitetaan tässä avoimien huokosten tilavuuden suhdetta kokonaistilavuuteen umpinaisten huokosten jäädessä huomiotta.
Nämä hiukkasten edulliset ominaisuudet, ts. kemiallinen inerttiys, pallomaisuus, sileys ja huokoisettomuus ovat tietyssä määrin suhteellisia ja huomio on kiinnitettävä niiden suuruusluokkaan. Toisin sanoen, tietyn tyyppinen hiukkanen voi olla kemiallisesti täysin inertti ja vailla huokoisuutta mutta voi olla muodoltaan hiu 5 67236 kan pallomaisesta poikkeava. Sellaisten hiukkasten käytöllä parannetaan tavallisesti huomattavasti leijuvan kerroksen pysyvyyttä verrattuna prosessiin, jossa hiukkasia ei käytetä lainkaan, mutta mainitut hiukkaset eivät yleisesti ottaen olisi yhtä tehokkaita kuin ne hiukkaset, joilla on kaikki kolme ominaisuutta. Samoin hiukkaset voivat olla jossain määrin huokoisia ja/tai kemiallisesti aktiivisia ja tästä huolimatta ylläpitävät leijuvaa kerrosta mahdollistaen halutun reaktion tapahtumisen, mutta tässäkään tapauksessa sellaiset hiukkaset eivät olisi niin tehokkaita kuin hiukkaset, joilla on kaikki kolme ominaisuutta.
Hyväksyttäviltä hiukkasilta vaaditaan lisäksi, että ne on voitava erottaa tuotteesta pelkistysprosessin lopussa, että niiden hinta ei ole liian korkea ja että niitä voidaan käyttää uudelleen regeneroi-mattomina tai että rep-enerointikäsittelyä tarvitaan vain vähän.
Näiden seikkojen perusteella on havaittu, että hiukkasina on sopivinta käyttää hiekkaa. Hiekka on kuparin pelkistysprosessien suhteen kemiallisesti inerttiä ja vailla huokoisuutta, hiekan sulamispiste on korkea ja monissa luonnon hiekkakerroksissa hiukkaset ovat pääasiassa pallomaisia. Hiekka on halpaa ja se on helppo erottaa metallituotteista ja palauttaa prosessin alkuvaiheisiin.
Muita tarkoitukseen kelpaavia hiukkasia ovat keraamiset ja posliini-tuotteet. Nämä tuotteet ovat kemiallisesti ierttejä, vailla huokoisuutta ja ne voidaan valmistaa muodoltaan pallomaisiksi. Useimilla on korkea sulamispiste ja ne voidaan helposti erottaa prosessin tuloksena saatavasta seoksesta.
Sulatettu mapnesiumoksidi., aluminiumoksidi ja sulatettu aluminium-oksidi ovat esimerkkejä hiukkasista, jotka eivät ole aivan niin tehokkaita kuin edellä esitetyt tyypit mutta jotka edistävät pelkistysreaktiota. Sulatettu magnesiumoksidi on kemiallisesti inerttiä ja sen huokoisuus on yleensä pieni mutta sillä on karheat pinnat, joilla on taipumus absorboida pelkistynyttä kuparia ja aiheuttaa jonkin verran pelkistyksessä muodostuvan metallin sintrautumista. Sulatettu " 67236 aluminiumoksidi antaa samanlaisen tuloksen kuin sulatettu ma -neo lumoko id i . A.luminiumoksidihiukkaset ovat kemiallisesten inertte.iä .ja yleensä pallomaisia mutta niiden huokoisuus on suuri. Sen takia tämän tyyppiset hiukkaset adsorboivat kohtuuttoman määrän metal1ista kuparia.
käyttökelpoisten hiukkasten koko riippuu useista tekijöistä, kuten hiukkastiheydestä ja ennen kaikkea leijumisnopeudesta reaktorissa.
Riittää kun hiukkasten koko on sellainen, että kerrosta voidaan ylläpitää alkavan leijumisen ja reaktorista poistumisen välillä. Seuraavassa taulukossa on esitetty hiekan suurimmat, pienimmät ja edullisimmat hiukkaskoot tietyillä leijumisnopeuksilla:
Lei jumisnopeus Suurin hiukkaskoko Pienin hiukkaskoko Edullisin cm/s (Mesh) (iVTesh) kokoalue 30. 5 701μπι 10 5 μ m 210-417μ.η 7 ·2 l,00mm 210μπι 417-841μπι 152.4 2,00 mm 297μπ> 589μπι-1,17πιιτι
Syötettävään kuparipitoiseen materiaaliin sekoitettavien hiukkasten määrä riippuu hiukkaskoosta ia tiheydestä ja yleensä on sopivaa käyttää määrää, jonka paino on noin 0,7-10 kertaa, edullisemmin noin 1-5 kertaa ja kaikkein edullisimmassa tapauksessa noin 2-3 kertaa syötetyn kupari-!pitoisen materiaalin paino.
Ilmaisulla "hallittu sintrautuminen" tarkoitetaan tässä sintrautumi.sen aikaansaamista.niin, että samalla leijuvan kerroksen katoamiseen johtava pelkistyneen tuotteen kasautuminen estetään. Arvokkaan pelkistyneen mataliin on jossain määrin kasaannuttava, koska tuote on saatava jonkinlaiseen kiinteään muotoon. Hallitsemattomana arvokas kupari kasaantuisi kuitenkin siinä määrin, että kerrosta ei voitaisi pitää leijuvassa tilassa. Koko, joh n hiukkasten voidaan sallia kasvavan, riippuu käytetyn laitteiston laadusta ja käytetyn prosessin olosuhteista.
Saatettaessa loppuun leijuvassa kerroksessa tapahtuvaa reaktiota kiinteät tuotteet ja hiukkaset voidaan poistaa ja käsitellä edelleen hiukkasten erottamiseksi pelkistyksessä muodostuneesta metallista. Suuri osa saatavasta kuparista voidaan erottaa hiukkasista seulomalla, mikä perustuu siihen, että kuparikasautumat ovat taval1isesti hiukan suurempia kuin inertit hiukkaset. Kupari voidaan lisäksi sulattaa, jolloin inertit 7 67236 hiukkaset erottuvat. Tavanomaisia mekaanisia menetelmiä voidaan myös käyttää.
Eräässä keksinnön mukaisen menetelmän sovellutusmuodoossa kuprokloridia pelkistetään vedyllä pelkäksi kupariksi reaktorissa, jossa, on muodostettavissa leijuva kerros. Pelkistyneellä kuparilla on tällaisessa reaktiossa suuri sintrautumistaipumus, joka johtaa sihen, että leijuvaa kerrosta ei voida ylläpitää. Oheinen piirustus esittää kaaviota tästä sovellutus-muodosta. Ottavva-hiekka on esitetty sopivana, sintrautumista estävänä hiukkastyyppinä.
Piirustuksen mukaan syötettävä kuprokloridi sekoitetaan hiekkaan edellä kuvatussa suhteessa. Tämä seos suihkutetaan sitten reaktoriin kohdassa, joka on lähellä reaktorin pohjaa. Viedyn ja typen seosta suihkutetaan reaktorin pohjaan ja seos hajoitetaan johtamalla se reaktorissa olevan diffuusiolevyn läpi paineella, joka aikaansaa leijuvan kerroksen ylläpitämiseen riittävän nopeuden. On sopivaa käyttää vähintäin tarvittavaa stökiometristä vetymäärää, mutta edullisemmin määrä on noin 120 - 300 $ ja kaikkein eduliisimmassa tapauksessa noin 150 - 200 i» kuprokloridin täydelliseen pelkistykseen tarvittavasta stökiometrisestä vetymäärästä. Vety.ylimäärä otetaan talteen ja kierrätetään takaisin prosessiin, joten tällaisen ylimäärän käyttö ei aiheuta jäteongelmaa. Prosessia ylläpidetään keskeytyksettä ja tuotteita otetaan jatkuvasti talteen. Kuten piirustuksessa on esitetty, reaktorin yläosasta poistuva virtaus sisältää kloorivetyä ja reagoimattomia leijumista aiheuttavia kaasuja ja tämä seos pestään kloori-vedyn erottamiseksi mainituista kaasuista. Reagoimattomat leijumista aiheuttavat kaasut otetaan talteen ja kierrätetään takaisin prosessiin, kun taas erotettua kloorivetyä käytetään liuoksena hiekan puhdistamiseen kuparista, joka on mahdollisesti pelkistetty hiukkasten pinnalle. Kuparihiukkasia, joiden mukana kulkeutuu jonkin verran hiekkaa, otetaan jatkuvasti talteen reaktorista ja siirretään tuotteen erotusvaiheeseen. Tuotteen erotusvaiheessa hiekka poistetaan pelkästä kuparista ja puhdistetaan kloorivedyllä, jolloin syntyy kuprokloridia, vetyä ja puhdasta hiekkaa. Kukin näistä viimeksimainituista tuotteista kierrätetään takaisin prosessin alkuvaiheisiin. Saatu kupari voidaan tämän jälkeen jalostaa ja valaa.
Reaktion lämpötilaa on sopivaa ylläpitää välillä noin 200 - 1000°C, mutta edu'lisemmassa tapauksessa se on noin 400 - 600°C ja edullisemmassa tapauksessa noin 450 - 500°C. Jos reaktiolämpötila on liian matala, reaktion nopeus alenee. Jos reaktiolämpötila ylittää 600°C, osan reagoivasta kuprokloridistä on todettu pyrkivän haihtumaan, mistä euraa hyvin hienojakoisen kuoarin muodostuminen. Raita hiukkasia on vaikea käsitellä ja erottaa leijumisen aikaansaavista kaasuista.
8 67236
Reaktoriin tuotu leijuvan kerroksen aikaansaava, vetyä sisältävä kaasu esikuumennetaan halutun reaktiolämpötilan ylläpitämiseksi ja eräänä läm-mönlähteenä voi olla reaktorin yllosasta poistuva, reaktiotuotteita sisältävä virtaus.
Seuraavissa esimerkeissä, joiden tarkoituksena on ainoastaan valaista asiaa, esitetyt kokeet suoritettiin jatkuvana prosessina reaktorissa, johon oli muodostettavissa 10 ,cra:n leijuva kerros ja johon kuului vedyn pesu- ja kierrätysjärjestelmä, ja kussakin esimerkkitapauksessa syötetty aine oli kuprokloridia. Leijumisen aikaansaava kaasu oli esi-kuumermettua vetyä, joka suihkutettiin reaktoriin kerroksen pohjalla reaktorin diffuusiolevyssä olevien suuttimien kautta.
Esimerkki 1
Natriumkloridihiukkasia sekoitettiin kuprokloridiin ja suihkutettiin reaktoriin ja reaktiolämpötila pidettiin välillä noin 520 - 550°C. Kuprokloridi ei pelkistynyt ja lähempi tarkastelu osoitti, että nat-riumkloridin kemiallinen aktiivisuus oli aiheuttanut eutektisen -seoksen muodostumisen. Tämä korostaa sitä tosiseikkaa, että hiukkasten on oltava kemiallisesti inerttejä.
Esimerkki 2 Tässä esimerkkitapauksessa käytettiin kvartsihiekkajyväsiä suhteessa kaksi paino-osaa hiekkaa yhtä paino-osaa syötettyä kuprokloridia kohti. Hiukkaskoko oli 297-θ41μιη, syöttönopeus oli noin 5 my/min ja leijumisnopeus reaktorissa oli noin 45,7 cm/s. Reaktiolämpötila oli noin o40°C. Kerros pysyi leijuvassa tilassa koko reaktion kestoajan, ja tuotteen kuparipitoisuudeksi määritettiin '8,7 fo, mikä osoittaa, että reaktorista poistuvassa virtauksessa oli vain vähäinen määrä hiekkaa.
Esimerkki 3 Tässä esimerkissä esitetty koe suoritettiin samaan tapaan kuin esimerkki 2. Hiekan ja kuprokloridin määrien suhdetta muutettiin kuitenkin niin, että yhteen osaa hiekkaa sekoitettiin kaksiosaa kuprokloridia. Tämä suhde osoittautui näissä olosuhteissa liian matalaksi, sillä kerros ei pysynyt leijuvassa tilassa.
67236
Esimerkki 4 Tässä esimerkkitapauksessa käytettiin esimerkin 2 mukaisia olosuhteita. Hiukkaset olivat kuitenkin murskattua grafiittia, kooltaan 297-84ΐμπι Kuparin tasainen pelkistyminen hiilen pinnalle muodosti olosuhteet, .joissa kupari tarttui hiileen ja kerroksen leijuminen lakkasi. Hiilihiukkas-ten pinta oli epäsäännöllinen ja voimakkaasti huokoinen.
Esimerkki 5
Kuprokloridia pelkistävän kerroksen materiaalina käytettiin mapnesium-oksidihiukkasia suhteessa 1 osa kuprokloridia 2 osaa mamesiumoksidia kohti. Reaktiolämpötilaa pidettiin noin 445°C:ssa ja kokeen kestoaika oli 10 tuntia, jona aikana reaktoriin syötetty kokonaisainemäärä oli 920 grammaa. Tässä tapauksessa muodostui sopivan kokoisia kuparihiukka-sia mutta kuparin tunkeutumista mamesiumoksidihiukkasiin tapahtui kuitenkin jonkin verran.
Esimerkki 6 Tässä esimerkkitapauksessa käytettiin esimerkin 5 mukaisia olosuhteita. Hiukkaset olivat kuitenkin sulatettua aluminiumoksidia. Kokeen kestoaika oli 13,2 tuntia ja reaktoriin syötetty ainemäärä oli 1470 grammaa. Kokeessa muodostui hyviä kuparihiukkasia mutta osa hiukkasista sisälsi kuitenkin jonkin verran aluminiumoksidia.
Esimerkki 7
Esimerkin 5 mukaiset olosuhteet toistettiin myös tässä tapauksessa ja käytetyt hiukkaset olivat pelkistykseen tarkoitettua aluminiumoksidia. Reaktiolämpötila oli keskimäärin noin 450°C. Kokeen kestoaika oli 12,4 tuntia ja reaktoriin syötetyn aineen määrä oli 1572 <rrammaa. Kokeessa muodostui suhteellisen pieniä kuparihiukkasia ja ilmeni, että jotkut näistä sijaitsivat aluminiaksidin pinnalla.
Esimerkki 8 Tämäkin esimerkkitapaus suoritettiin esimerkin 5 mukaisella tavalla ja keskimääräistä lämpötilaa pidettiin noin 450°C:ssa, kokeen kestoaika oli 12,2 tuntia ja syötetty ainemäärä sisälsi 1652 grammaa kuprokloridia.
ίο 6 7236
Hiukkasina käytettiin periklaasia .ja hiukkaskoko oli 297-84iym
Kokeessa muodostui kuparihiukkasia, joskin talteenotettu tuote sisälsi huomattavan määrän maanesiumoksidia, jonka erottaminen tuotteesta on vaikea ongelma.
Esimerkit 5-8 osoittavat, että myös muita hiukkasia kuin hiekkaa voidaan käyttää, kunhan ne suurinpiirtein täyttävät edellä esitetyt vaatimukset. Kuidenkin mitä enemmän nämä hiukkaset poikkeavat näistä vaatimuksista, sitä enemmän menetetään keksinnön mukaisella pelkistysreaktiolla saavutettavista eduista.
Claims (9)
1. Menetelmä pelkän kuparin talteenottamiseksi kuparipitoisista materiaaleista, kuten kuparioksideista tai kuparisuoloista, pelkistämällä kuparipitoista materiaalia vetyä sisältävällä kaasulla leijukerrosreaktorissa, johon lisätään hiukkasia, joiden tarkoituksena on ehkäistä pelkän kuparin liiallista agglomeroitumista, tunnettu siitä, että pelkistys suoritetaan kemiallisesti inerttien, sileiden, pääasiassa pallomaisten hiukkasten läsnäollessa niin, että pelkistetyn kuparin sintrautuminen tai agglome-roituminen estyy sellaisessa laajuudessa, jossa kerroksen leijuminen lakkaisi.
2. Patenttivaatimukse 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuparipitoinen materiaali on kuprokloridia tai kuprikloridia.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pelkistys suoritetaan käyttäen pääasiassa pallomaisia hiukkasia, joiden määrä on noin 0,7-10 kertaa syötetyn kuproklori-din määrä painon mukaan laskettuna ja joiden koko on noin 297-841 μπι .
4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pelkistys suoritetaan lämpötilavälillä 400-600°C.
5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pallomaisilla hiukkasilla on pieni näennäinen huokoisuus.
6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiukkaset ovat pyöreitä hiekanjyviä.
7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pallomaisten hiukkasten koko on noin 105μιη-2,0ΟιηΓη ja leijumisnopeus noin 30, 5-1 52,4 cm/s.
8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktorissa olevien hiukkasten määrä on painoltaan noin 0,7-10 kertaa syötetyn materiaalin määrä. 67236
9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kupari pitoinen materiaali on kuprokloridia ja että pyöreiden hiekanjyvien painon suhde kupro kloridin painoon on noin 1-5. 1 3 PATENTKRAV 6 7 2 3 6
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US63183275 | 1975-11-14 | ||
| US05/631,832 US4039324A (en) | 1975-11-14 | 1975-11-14 | Fluidized hydrogen reduction process for the recovery of copper |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI763045A7 FI763045A7 (fi) | 1977-05-15 |
| FI67236B FI67236B (fi) | 1984-10-31 |
| FI67236C true FI67236C (fi) | 1985-02-11 |
Family
ID=24532948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI763045A FI67236C (fi) | 1975-11-14 | 1976-10-26 | Foerfarande foer tillvaratagande av koppar |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4039324A (fi) |
| JP (1) | JPS5262122A (fi) |
| AU (1) | AU500924B2 (fi) |
| CA (1) | CA1073682A (fi) |
| DE (1) | DE2651347A1 (fi) |
| FI (1) | FI67236C (fi) |
| FR (1) | FR2331622A1 (fi) |
| GB (1) | GB1510612A (fi) |
| MX (1) | MX4112E (fi) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008125726A1 (en) * | 2007-04-13 | 2008-10-23 | Outotec Oyj | Method and apparatus for reducing copper (i) oxide |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4138248A (en) * | 1978-04-10 | 1979-02-06 | Cyprus Metallurgical Processes Corporation | Recovery of elemental sulfur and metal values from tailings from copper recovery processes |
| US4192676A (en) * | 1978-05-11 | 1980-03-11 | Cyprus Metallurgical Processes Corporation | High temperature reduction of copper salts |
| DE2950510A1 (de) * | 1978-05-11 | 1980-12-18 | Cyprus Metallurg Process | High temperature reduction of copper salts |
| FR2432051A1 (fr) * | 1978-07-27 | 1980-02-22 | Inst Francais Du Petrole | Procede permettant la recuperation d'elements metalliques contenus dans des produits carbones |
| US4236918A (en) * | 1979-01-15 | 1980-12-02 | Cyprus Metallurgical Processes Corporation | Recovery of elemental sulfur and metal values from tailings from copper recovery processes |
| US4343781A (en) * | 1981-06-09 | 1982-08-10 | Pennzoil Company | Decomposition of 2KCl.CuCl to produce cuprous chloride and potassium chloride |
| US4545972A (en) * | 1981-06-09 | 1985-10-08 | Duval Corporation | Process for recovery of metal chloride and cuprous chloride complex salts |
| US4544460A (en) * | 1981-06-09 | 1985-10-01 | Duval Corporation | Removal of potassium chloride as a complex salt in the hydrometallurgical production of copper |
| US4384890A (en) * | 1982-02-10 | 1983-05-24 | Phelps Dodge Corporation | Cupric chloride leaching of copper sulfides |
| US4389247A (en) * | 1982-03-29 | 1983-06-21 | Standard Oil Company (Indiana) | Metal recovery process |
| JPS5923061A (ja) * | 1982-07-28 | 1984-02-06 | Hino Motors Ltd | デイ−ゼル機関の燃料噴射弁の燃料噴射率制御装置 |
| US4551213A (en) * | 1984-05-07 | 1985-11-05 | Duval Corporation | Recovery of gold |
| AT387824B (de) * | 1984-06-06 | 1989-03-28 | Steyr Daimler Puch Ag | Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen |
| US4594132A (en) * | 1984-06-27 | 1986-06-10 | Phelps Dodge Corporation | Chloride hydrometallurgical process for production of copper |
| JPS6241842U (fi) * | 1985-08-30 | 1987-03-13 | ||
| DE9115090U1 (de) * | 1991-12-05 | 1992-02-06 | Foss Heraeus Analysensysteme GmbH, 6450 Hanau | Vorrichtung zur Reduktion von Metalloxid |
| DE102004009176B4 (de) * | 2004-02-25 | 2006-04-20 | Outokumpu Oyj | Verfahren zur Reduktion von kupferhaltigen Feststoffen in einem Wirbelbett |
| US20090188348A1 (en) * | 2004-07-30 | 2009-07-30 | Commonwealth Scientific & Industrial Research Organisation | Continuous process |
| WO2006010223A1 (en) * | 2004-07-30 | 2006-02-02 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Industrial process |
| RU2481408C2 (ru) * | 2007-12-10 | 2013-05-10 | Прайэ Инжинеринг Сервисез Аг | Способ восстановления хлорида металла |
| EP2514516A1 (en) * | 2011-04-21 | 2012-10-24 | Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Fixed bed filling composition |
| RU2528940C2 (ru) * | 2012-09-24 | 2014-09-20 | Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Способ получения металлической меди и устройство для его осуществления |
| KR101472464B1 (ko) * | 2013-08-27 | 2014-12-15 | 한국과학기술연구원 | 구리 함유 폐수로부터의 구리 회수방법 |
| CN106521183A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-03-22 | 阳谷祥光铜业有限公司 | 一种高砷硫化铜矿的熔炼方法 |
| CN113369487A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-09-10 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种制备超细铜粉的方法及系统 |
| CN113333769A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-09-03 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种制备超细铜粉的方法及装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2758021A (en) * | 1948-08-11 | 1956-08-07 | Glidden Co | Process of preparing metal powders by a fluo-solid reduction process |
| US2783141A (en) * | 1953-06-10 | 1957-02-26 | Dorr Oliver Inc | Method of treating copper ore concentrates |
| US3918962A (en) * | 1972-06-28 | 1975-11-11 | Ethyl Corp | Process for winning copper using carbon monoxide |
-
1975
- 1975-11-14 US US05/631,832 patent/US4039324A/en not_active Expired - Lifetime
-
1976
- 1976-09-21 CA CA261,703A patent/CA1073682A/en not_active Expired
- 1976-10-25 GB GB44203/76A patent/GB1510612A/en not_active Expired
- 1976-10-26 FI FI763045A patent/FI67236C/fi not_active IP Right Cessation
- 1976-10-27 MX MX768242U patent/MX4112E/es unknown
- 1976-10-27 AU AU19056/76A patent/AU500924B2/en not_active Expired
- 1976-11-10 DE DE19762651347 patent/DE2651347A1/de active Pending
- 1976-11-12 FR FR7634833A patent/FR2331622A1/fr active Granted
- 1976-11-12 JP JP51136199A patent/JPS5262122A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008125726A1 (en) * | 2007-04-13 | 2008-10-23 | Outotec Oyj | Method and apparatus for reducing copper (i) oxide |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1073682A (en) | 1980-03-18 |
| US4039324A (en) | 1977-08-02 |
| GB1510612A (en) | 1978-05-10 |
| FI67236B (fi) | 1984-10-31 |
| FI763045A7 (fi) | 1977-05-15 |
| AU500924B2 (en) | 1979-06-07 |
| JPS572258B2 (fi) | 1982-01-14 |
| FR2331622A1 (fr) | 1977-06-10 |
| MX4112E (es) | 1981-12-10 |
| JPS5262122A (en) | 1977-05-23 |
| FR2331622B1 (fi) | 1980-07-04 |
| DE2651347A1 (de) | 1977-05-26 |
| AU1905676A (en) | 1978-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI67236C (fi) | Foerfarande foer tillvaratagande av koppar | |
| TWI437139B (zh) | 流體化床反應器系統及降低反應器壁上矽沈積之方法 | |
| CN103717764B (zh) | 稀土元素的回收方法 | |
| HU202161B (en) | Process for producing chlorine gas | |
| FI91271C (fi) | Menetelmä tahkoavan aineen tuottamiseksi ja menetelmällä tuotettu tahkoava keraaminen aine | |
| GB0111875D0 (en) | Synthesis of nanoscaled carbon materials | |
| JP2016517388A5 (fi) | ||
| JPS6374913A (ja) | アルミナ材の製造方法 | |
| US4508788A (en) | Plasma spray powder | |
| JP2021508311A (ja) | トリクロロシランを調製するためのシリコン顆粒、及び関連する製造方法 | |
| KR20230025661A (ko) | 금속 산화물의 저온 환원 | |
| CN113493191B (zh) | 制备高纯度α-氮化硅粉的方法及高纯度α-氮化硅粉 | |
| US20040112477A1 (en) | Fine powder of metallic copper and process for producing the same | |
| JP4132526B2 (ja) | 粉末状チタンの製造方法 | |
| FI88022B (fi) | Foerbaettrad metod foer framstaellning av sammansatta keramiska strukturer genom anvaendning av metallslagg | |
| JP7067196B2 (ja) | 希土類元素のシュウ酸塩の製造方法 | |
| US3323903A (en) | Method and apparatus for decomposing metal compounds | |
| US3525590A (en) | Process and apparatus for the preparation of ammonia and chlorine from ammonium chloride | |
| US3043679A (en) | Method of producing chromium | |
| US8680340B2 (en) | Precious metal catalysts with low metal loading for oxidative dehydrogenations | |
| US4331645A (en) | Alumina from alkali metal-aluminum chloride complexes | |
| JP4447364B2 (ja) | １，２−ジクロロエタンの製造方法 | |
| TWI648407B (zh) | 自粒狀含貴金屬耐火材料中分離貴金屬之方法 | |
| US20190071794A1 (en) | Efficient solar grade silicon production system | |
| JP5024844B2 (ja) | 非酸化物系粒状物質 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed |
Owner name: CYPRUS METALLURGICAL PROCESSES |